杨树人工林生态系统水分通量及离子含量研究开题报告

1. 研究目的与意义

通过研究，掌握杨树人工林生态系统中不同类型水分的量和质的差异及其产生的原因，为进一步研究杨树人工林的水循环规律和养分循环特征奠定基础。

2. 国内外研究现状分析

大量研究都证明了林内降水对涵养水源以及保持水土等方面有着重要作用，森林降水又可以分为林冠截留、穿透雨和树干茎流三部分。其中，森林对降水的调节作用的首要层次表现为林冠对降水的截留过程。林冠截留能力是反映森林与水关系的一个重要指标。林冠截留特征直接影响着整个森林生态系统的水分循环过程，也决定着森林含蓄降水和水土保持能力的大小，林冠截留随降雨强度和冠层特性的不同而异，树种间林冠截留损失差异主要来源于不同林冠湿润过程的差异。树干茎流也是森林降水的主要部分，而良好的植被可以减少地表径流，起到防治水土流失、涵养水源、改善河流水文状况及减轻洪涝灾害等。其他研究还发现完整的森林层片结构、良好发育的灌木层和草本层、适当蓄留的枯物层均有利于降低地表径流。

林冠层的水文作用，对于定量深入地研究森林的水量平衡及其涵养水源的功能，具有一定的现实意义。同时，观测并分析降水化学对于准确地估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度与量显得极为重要，很多实验发现N、P、K、Ca、Mg、Si、Al、Mn等在森林生态系统中随降雨量的不同而产生较大的变化量。林内的很多养分都会随着大气降雨进入林内，不同的养分会来自不同的通量类型。但由于林冠截获的干沉降和林冠淋溶对穿透雨中养分元素含量有着复杂的影响。所以在测定大气降雨、穿透雨和树干茎流时，很难定量区分它们对林内雨水营养元素的贡献。另一方面，由于林冠截获的干沉降表示系统外部的输入，林冠淋溶主要表示养分在森林系统内部的转移，因而区分它们有非常重要的意义。一些文献结果表明森林植被对降水水化学的影响相当明显，主要是雨水通过乔木层、灌草层和枯落物层来实现的，但是不同层次对雨水的影响存在差异大量集中在乔木层的研究表明，与林外雨比较，穿透雨、树干茎流中多数元素的浓度均呈增加的趋势，浓度大小的总趋势为树干茎流穿透雨林外降雨，K、Mg、Mn 等表现突出，浓度可增加10倍以上。

3. 研究的基本内容与计划

（1） 杨树人工林生态系统中的林内雨、树干流、地表径流以及林外雨的水量研究；

（2） 林内雨、树干流、地表径流以及林外雨的主要阴阳离子浓度研究。

2017年1月中上旬：实验准备，撰写开题报告；

4. 研究创新点

在了解杨树人工林生态系统中不同类型水分的量和质的差异及其产生的原因后，为进一步研究杨树人工林的水循环规律和养分循环特征奠定基础。