摘要
[目的]森林冠层导致的穿透雨和树干茎流中离子通量的季节变化,能够影响森林生态系统生物地球化学循环,对物候变化明显的温带落叶林的影响更为突出.探究不同物候期(展叶期、盛叶期和落叶期)森林水化学过程,深入了解森林生态系统养分元素循环过程,为温带落叶林生物地球化学循环提供基础数据.[方法]以东北林业大学城市林业示范基地内落叶松人工林为研究对象,在观测样地的中心位置十字交叉布设13个直径20 cm自制雨量筒,并选择5株落叶松安装树干茎流收集器,同时在林外布置1台翻斗式雨量计和3个自制雨量筒.在前期观察期(2015年5月1日-10月31日)每次降雨事件后,对林外降雨、穿透雨和树干茎流进行观测、取样,水样过滤酸化处理后用火焰原子吸收分光光度计测定Na+和K+质量浓度,探索冠层的物候变化对降雨分配过程中Na+和K+的质量浓度和净输入量的影响.[结果]整个观测期间,林外降雨中Na+、K+的质量浓度分别为0.45和1.89 mg/L,穿透雨中分别为0.44和2.48 mg/L,树干茎流中分别为1.98和18.63 mg/L;大气降雨中Na+质量浓度在落叶期最高,盛叶期最低,K+质量浓度则在落叶期最高,展叶期最低;各时期穿透雨中Na+和K+质量浓度大小均为落叶期＞盛叶期＞展叶期;树干茎流中Na+和K+质量浓度大小均为展叶期＞盛叶期＞落叶期;生长季内林冠对降雨中Na+的截留量为0.252 kg/hm2,其中展叶期和落叶期的截留量分别为0.143和0.193 kg/hm2,截留率分别为30.63％和48.22％,盛叶期则表现为淋溶,淋溶量为0.083 kg/hm2;生长季内降雨对林冠中K+的淋溶量为0.903 kg/hm2,其中展叶期和盛叶期的淋溶量分别为0.999和0.157 kg/hm2,落叶期则为截留,截留量为0.254 kg/hm2,截留率为20.25％.[结论]大气降雨经过森林冠层后离子质量浓度发生明显改变,且不同物候期、不同离子的变化强度不同.生长季内,兴安落叶松林对Na+总体表现为截留作用,对K+总体表现为淋溶作用.即落叶松叶片的物候变化能够影响大气降雨中Na+和K+的迁移.研究结果可为进一步探明我国温带森林生态系统伴随水文过程的养分循环过程及促进可持续经营管理提供借鉴.
基金项目
黑龙江省自然科学基金(LH2020C032)
中央高校青年教师创新项目(2572018BA10)
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