【摘 要】
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准确理解森林生态系统大气水文化学的穿冠输入过程机制是更好地评估大气沉降的生态效应以及生态系统营养元素状态和平衡的关键环节。在不同树种和不同气候条件下,大气化学组分穿过树冠后的浓度和通量改变的程度和方向并不相同。大气化学组分穿冠输入的地球化学行为特征及其过程机制并不十分清楚。因此,本研究以我国华北地区代表性人工油松林为研究对象,详细分析大气降雨、穿透雨和树干流化学组分浓度和通量在不同降雨事件和降雨事
【基金项目】
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国家自然科学基金-青年科学基金项目（41703005）“森林穿冠水硝酸根氮氧同位素变化机理研究”； 天津市研究生科研创新项目（2019YJSS147）“森林树干流元素输入时空变异性”；
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准确理解森林生态系统大气水文化学的穿冠输入过程机制是更好地评估大气沉降的生态效应以及生态系统营养元素状态和平衡的关键环节。在不同树种和不同气候条件下,大气化学组分穿过树冠后的浓度和通量改变的程度和方向并不相同。大气化学组分穿冠输入的地球化学行为特征及其过程机制并不十分清楚。因此,本研究以我国华北地区代表性人工油松林为研究对象,详细分析大气降雨、穿透雨和树干流化学组分浓度和通量在不同降雨事件和降雨事件过程下的特征和差异,解析大气降雨化学组分穿过树冠到达地表的时空变化性,量化大气干沉降和冠层交换对净穿透通量的相对贡献,以及评估冠层对大气酸沉降的影响,为深入理解森林生态系统大气沉降的穿冠过程机制和准确量化土壤营养元素的外源输入提供科学依据,同时为该区域森林生态系统管理和生态环境建设也具有实践意义。结果表明:（1）研究期间大气降雨量为1121.8 mm,穿透雨、树干流和冠层截留占到大气降雨量的69.2%,2.6%和27.9%;树干流漏斗比为6.18,并与降雨量和降雨强度存在显著负幂指数关系;穿透雨空间变异系数为25.26%,并随着降雨量的增加而减小。（2）大气降雨化学组分穿冠后浓度表现出富集,但各离子浓度富集程度不同。其中,穿透雨中K+富集比（3.17）最大,而NH4+-N富集比（1.36）最小;树干流中SO42-富集比（3.75）最大,Mg2+富集比（1.02）最小。此外,大多数离子(如NH4+-N、NO3--N、Cl-、K+、Ca2+、Mg2+)均表现出较大的空间变异性和较低的时间稳定性,而SO42-和Na+时间稳定性相对较好。（3）穿透雨NH4+-N、SO42-、K+、Ca2+、Na+和Mg2+浓度在降雨过程中呈显著负幂指数下降趋势。此外,穿透雨NH4+-N富集程度呈现先贫化再富集的现象,而NO3--N表现出相反的趋势。相对于无机氮素,穿透雨碱性阳离子(除Ca2+外)富集情况无明显变化。（4）冠层淋溶是K+和Mg2+净穿透通量的主要组成部分,分别占到72%和73%;而大气干沉降是Ca2+净穿透通量的主要组成成分,占到56%。穿透雨和树干流酸性中和能力和碱度值小于大气降雨,说明华北人工油松林冠层增强了大气降雨穿过冠层到达地表的雨水酸性水平,对土壤酸化产生潜在的负面影响。
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