高 郯 張 鐸 盧 杰 王 超 李江榮

（西藏農(nóng)牧學(xué)院高原生態(tài)研究所，西藏高原森林生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西藏林芝高山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，西藏 林芝 860000）

森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分，發(fā)揮著水源涵養(yǎng)、水土保持、固碳釋氧等眾多重要的生態(tài)功能[1]。因此，森林生態(tài)系統(tǒng)保持健康狀態(tài)是人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，是造福子孫萬(wàn)代的保障。森林保持健康狀態(tài)離不開(kāi)養(yǎng)分和水的滋養(yǎng)，也不能過(guò)度的遭受到污染，否則超過(guò)了自身凈化能力，其生態(tài)功能終將消失。大氣降水是森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和水分循環(huán)的主要來(lái)源，尤其是養(yǎng)分貧瘠地區(qū)[2]。大氣降雨經(jīng)過(guò)林冠層之后，一部分直接穿過(guò)林間空隙到達(dá)地表，一部分與林冠層發(fā)生作用后超過(guò)葉片的張力而下降至地表，還有一部分沿著樹(shù)干下流，分別形成穿透雨和樹(shù)干莖流[3-4]。與此同時(shí)，雨水與林冠層、樹(shù)干發(fā)生相互作用，元素會(huì)出現(xiàn)淋溶、吸收、交換等現(xiàn)象，并隨著大氣環(huán)境的改變，元素濃度亦發(fā)生變化[5-6]。同時(shí)，大氣降水也能將人類(lèi)生產(chǎn)生活的其他物質(zhì)沉降至森林生態(tài)系統(tǒng)中，比如說(shuō)重金屬。重金屬因自身具有不被微生物降解和難以移動(dòng)等特點(diǎn)，決定了其污染和危害森林生態(tài)系統(tǒng)的特殊地位[7]。一旦通過(guò)降雨等方式進(jìn)入森林生態(tài)系統(tǒng)中，超過(guò)了森林的自?xún)裟芰Σ⑼ㄟ^(guò)食物鏈進(jìn)入人體，后果很危險(xiǎn)。因此，明晰森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)降雨的截留與再分配機(jī)制，為理解森林水源凈化機(jī)制及科學(xué)評(píng)價(jià)森林生態(tài)水文功能提供理論依據(jù)。降水與森林的關(guān)系已受到林學(xué)、水文學(xué)、生態(tài)學(xué)等方面專(zhuān)家的關(guān)注，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[8]。目前已取得一些研究成果，王瓊等[9]報(bào)道了遼東山落葉松林（Larix gmelinii）、蒙古櫟林（Quercus mongolica）和槭樹(shù)林（Acer miyabei）的雨水養(yǎng)分循環(huán)特征，盧曉強(qiáng)等[10]探討了常綠落葉闊葉混交林的降水分配特征，Amezaga 等[11]研究了西班牙北部的針葉和闊葉林的大氣濕沉降特征，Xu 等[12]描述了日本沖繩亞熱帶森林的降雨養(yǎng)分循環(huán)特征，黃智軍等[13]研究了不同郁閉度下馬尾松林（Pinus massoniana）的降雨水化學(xué)特征，辛學(xué)兵等[14]分析了西藏急尖長(zhǎng)苞冷杉林（Abies georgeivar.smithii）的降水養(yǎng)分輸入特征，盛后財(cái)?shù)萚6]探究了小興安嶺白樺（Betula platyphylla）次生林的降雨養(yǎng)分動(dòng)態(tài)，但大都集中在大量養(yǎng)分方面的研究，較少關(guān)注微量元素，尤其是重金屬元素的輸入及循環(huán)特征。

高山松（Pinus densata）為油松（P.tabulaeformis）和云南松（P.yunnanensis）自然雜交后代，為我國(guó)特有種，主要分布在海拔2 600～3 500 m 的土壤貧瘠的河谷、階地、山地，是色季拉山的主要建群種。高山松林在水源涵養(yǎng)等方面發(fā)揮著重要的生態(tài)功能，并在油脂產(chǎn)量、材木樹(shù)種方面具備著極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[15-16]。各領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)者對(duì)其病蟲(chóng)害狀況[17]、種子庫(kù)特征[18]、葉片氮素含量估測(cè)[19]、生物量[20]、種群結(jié)構(gòu)[21]、光合特性[22]等方面進(jìn)行了研究，而對(duì)于森林水文方面，僅在降雨分配格局和凋落物的持水特性上進(jìn)行了研究[23-24]。森林水文中降雨能夠促進(jìn)大氣成分進(jìn)入森林生態(tài)系統(tǒng)中，尤其是在當(dāng)今氣候變化的背景下，酸沉降、污染物等影響林木生長(zhǎng)狀況[25]。本研究以色季拉山典型地段高山松林為研究對(duì)象，定位觀測(cè)其微量元素、重金屬元素在林內(nèi)的分布特征及對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)，旨在闡明大氣降雨中元素的循環(huán)機(jī)制，為進(jìn)一步研究森林水源涵養(yǎng)功能、降水驅(qū)動(dòng)下元素的遷移特征提供基礎(chǔ)，為改善土壤酸化等問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)，為構(gòu)建西藏生態(tài)安全屏障提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于藏東南典型林區(qū)色季拉山（94°25′～94°45′E，29°25′～29°57′N(xiāo)），該山體海拔為2 100～5 300 m，水平走向大致呈西北向東南，具有明顯的垂直帶譜，自上而下植被類(lèi)型為高寒草甸、灌叢、暗針葉林、亮針葉林、針闊葉林、闊葉林[17]。土壤類(lèi)型依次為高山寒漠土、高山草甸土、亞高山草甸土、山地漂灰土、山地酸性棕壤、山地棕壤[26]，氣候類(lèi)型為典型的亞高山寒溫帶半濕潤(rùn)氣候。降水主要來(lái)自雅魯藏布江暖濕氣流和印度洋的西南季風(fēng)，干濕季分明，冬季寒冷干燥，夏季涼爽多雨，年平均氣溫4.08 ℃，最高月（7 月）平均氣溫10.77 ℃，最低月（1 月）平均氣溫–3.91 ℃。年均降水量1 134 mm，雨季占全年降水的80%左右，年均相對(duì)濕度78.8%，全年日照時(shí)數(shù)為1 151 h，日照百分率為45%以上，無(wú)霜期180 d 左右[27]。

本研究高山松林樣地設(shè)在林芝鎮(zhèn)高山松-川滇高山櫟林（94°30′44.93″E，29°33′59.32″N），坡向?yàn)闁|南，坡度為25°，海拔3 117 m。高山松林平均胸徑26.66 cm，平均樹(shù)高12.61 m，平均冠幅23.89 m2，平均林齡38 a，郁閉度0.7，密度572 株/hm2林下灌木主要有川滇高山櫟（Quercus aquifolioides）、小葉栒子（Cotoneaster microphyllus）、西南花楸（Sorbus rehderiana）、柳葉忍冬（Lonicera lanceolata）、雅致山螞蝗（Desmodium elegans）、雞骨柴（Elsholtzia fruticosa）等，林下草本主要有多蕊金絲桃（Hypericum hookerianum）、尼泊爾大丁草（Leibnitzia nepalensis）、早熟禾（Poa annua）、西南委陵菜（Potentilla fulgens）、輻冠黨參（Codonopsis convolvulacea）等。

2 研究方法

2.1 樣品監(jiān)測(cè)與采集

于研究區(qū)雨季2018 年4—10 月，依照《中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期定位觀測(cè)方法》[28]，對(duì)實(shí)驗(yàn)樣地內(nèi)穿透雨、樹(shù)干莖流及林外空地大氣降雨進(jìn)行監(jiān)測(cè)與采集。

2.1.1 大氣降雨監(jiān)測(cè)與采集

在林外空地上安置1 個(gè)自記雨量計(jì)測(cè)定大氣降雨，同時(shí)用3%鹽酸浸泡24 h 并用去離子水清洗3 次的聚乙烯容器收集大氣降雨。每場(chǎng)降雨均收集保存于4 ℃下，月末取足量的混合水樣進(jìn)行檢測(cè)（其他采樣處理下同）。

2.1.2 穿透雨監(jiān)測(cè)與采集

在林內(nèi)按照對(duì)角線放置5 個(gè)雨水收集器（由PVC 材料制成的寬30 cm、深20 cm、長(zhǎng)200 cm的“V”型收集器），為排除地上灌木及較高草本對(duì)收集器內(nèi)水質(zhì)影響，將收集器安置在離地面約50 cm 高的位置，并與地面形成一定的角度，定期清理凋落物，使雨水能夠從較低的一端流入與之相連的雨水收集容器內(nèi)，最后以5 個(gè)雨水收集器的平均值作為穿透雨量。

2.1.3 樹(shù)干莖流監(jiān)測(cè)與采集

根據(jù)樣地內(nèi)高山松徑級(jí)分布，選擇不同徑級(jí)的樣株共10 株，每株標(biāo)準(zhǔn)木用直徑2 cm、沿中縫剪開(kāi)一段的聚乙烯塑料管，從2 m 處自上而下蛇形纏繞樹(shù)干1 圈，用小釘固定塑料管，并用玻璃膠填充樹(shù)干與聚乙烯塑料管間的空隙，以使水樣沿塑料管全部流入底端的雨水收集容器內(nèi)。每次測(cè)定的10 株標(biāo)準(zhǔn)木的平均值作為樹(shù)干莖流量。

2.2 樣品分析

在測(cè)量前，所有水樣都需用定量濾紙（直徑12.5 cm、中速）進(jìn)行過(guò)濾。用pH 計(jì)測(cè)定水樣pH值。Mn、Fe 采用硝酸-氯化鈣-鹽酸消煮-火焰原子直接吸收光譜法，Zn、Cu、Cd 采用硝酸-高氯酸消煮-火焰原子直接吸收法測(cè)定[29]。

2.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2013、SPSS 17 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差法對(duì)重金屬元素不同月份的差異性進(jìn)行分析，使用Pearson 相關(guān)系數(shù)法對(duì)降雨量與降雨分配、截留率及降雨量和pH與重金屬元素間關(guān)系進(jìn)行研究。按公式（1）～（10）計(jì)算降雨及重金屬元素輸入量[30-31]。

3 結(jié)果與分析

3.1 大氣降雨及其再分配特征

由圖1 可知，大氣降雨量隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)出“單峰”型，即雨季盛期降雨量較多。6—9 月大氣降雨量占整個(gè)雨季大氣降雨量的75.00%；7 月大氣降雨量最多，為162.70 mm。而在雨季初期和雨季末期降雨量較少，10 月降雨量最少，為42.00 mm，占整個(gè)雨季的5.50%。大氣降雨經(jīng)過(guò)林冠層后，由于林冠層對(duì)雨水的吸收或截留，形成的穿透雨量減少，但其時(shí)間變化規(guī)律同大氣降雨量一致，亦呈“單峰”型，且與大氣降雨量無(wú)顯著差異。大氣降雨經(jīng)過(guò)林冠層截留后又沿著樹(shù)干下流，樹(shù)干莖流量極少，僅占大氣降雨量的3.78%～5.09%，樹(shù)干莖流量與大氣降雨量、穿透雨量差異顯著（P＜0.05）。大氣降雨量、穿透雨量和樹(shù)干莖流量各月分間差異性均為10 月顯著低于其他月份（P＜0.05），而其他月份間差異不顯著。

圖1 高山松林大氣降雨及冠層分配情況Fig. 1 P. densata forest atmospheric precipitation and canopy allocation

3.2 pH 及重金屬元素的時(shí)空分布特征

3.2.1 森林生態(tài)系統(tǒng)酸化特征

由圖2 可知，大氣降雨和穿透雨的pH 值隨時(shí)間變化較一致，4—9 月pH 值呈波動(dòng)狀態(tài)，總體上均＜6，為酸性。10 月pH 值急劇增加，為全雨季最大值，分別為8.22 和8.25，呈堿性。樹(shù)干莖流pH 值在全雨季表現(xiàn)為先降低后保持不變，最后又增加的趨勢(shì)，整個(gè)雨季的pH 值差異不顯著，但整個(gè)雨季的pH 值均小于5.65，為酸雨，且小于其他2 種雨水pH 值?？傮w上各水相的pH值大小順序?yàn)榇髿饨涤辍执┩赣辏緲?shù)干莖流。

圖2 高山松林中大氣降雨、穿透雨、樹(shù)干徑流pH 值月特征Fig. 2 Monthly variation in pH for precipitation,throughfall and stemfall at P. densata forest

3.2.2 高山松林中重金屬元素的時(shí)空分布特征

由圖3 可知，大氣降雨中重金屬元素濃度隨時(shí)間變化特征不同。Fe、Zn、Mn 元素濃度隨時(shí)間的變化呈先升高后降低的“單峰”型趨勢(shì)，分別在6、7 月、達(dá)到最大值，依次為0.154、0.081、0.085 mg/L。Fe 元素濃度在6—7 月間差異不顯著，但除7 月外，6 月與其他月份間差異顯著（P＜0.05）。4、5、6 月Zn 元素濃度顯著小于7 月份（P＜0.05），但又顯著大于8、9、10 月份（P＜0.05）。Mn 元素濃度在6 月顯著高于其他月份（P＜0.05）。Cu、Cd 元素濃度隨時(shí)間變化表現(xiàn)為先降低后升高最后又降低的波動(dòng)趨勢(shì)，分別在10、8 月出現(xiàn)最大值，為0.039 和0.018 mg/L。在各月份間，F(xiàn)e 元素濃度均為最高，5、8 月為Cu元素濃度最低，其他月份均為Cd 元素濃度最低。全雨季大氣降雨中各重金屬元素平均濃度大小為Fe＞Mn＞Zn＞Cu＞Cd。

圖3 高山松林大氣降雨中重金屬元素濃度的月變化Fig. 3 Monthly changes of heavy metal element concentrations in atmospheric precipitation at P. densata forests

由圖4 可知，穿透雨中重金屬元素濃度隨時(shí)間變化規(guī)律各異。Fe、Cd 元素濃度隨時(shí)間的變化呈升降式波動(dòng)變化，均在8 月份達(dá)到最大值，分別為0.124 mg/L 和0.015 mg/L。Fe 元素濃度在4、6、8 月顯著高于9 月（P＜0.05），Cd 元素濃度10 月顯著小于其他月份（P＜0.05），其他月份間差異不顯著。Cu 元素濃度在整個(gè)雨季呈增加趨勢(shì)，10 月份出現(xiàn)最大值，0.038 mg/L，4 月份出現(xiàn)最小值，0.006 mg/L，最大值為最小值的6.333倍。Cu 元素濃度10 月份顯著高于4 月和7、8、9 月（P＜0.05）。而Zn 元素濃度在整個(gè)雨季則表現(xiàn)出與Cu 元素相反的趨勢(shì)，4 月份出現(xiàn)最大值（0.059 mg/L），在10 月份出現(xiàn)最小值（0.008 mg/L）。Zn 元素濃度在6—9 月顯著低于4—5 月份（P＜0.05），顯著高于10 月份（P＜0.05）。Mn 元素濃度呈現(xiàn)“單峰”型，6 月份為最大值，0.125 mg/L。Mn 元素濃度在6 月顯著高于其他月份（P＜0.05）。4、8、10 月，F(xiàn)e 元素含量最高，而5—7、9 月，Mn 元素含量最高，4、6 月Cu 元素濃度最低，其他月份均為Cd 元素濃度最低。全雨季穿透雨中各重金屬元素平均濃度大小順序同大氣降雨一樣。

圖4 高山松林穿透雨中重金屬元素濃度的月變化Fig. 4 Monthly changes of heavy metal element concentrations in penetration rain of P. densata forests

由圖5 可知，樹(shù)干莖流中重金屬元素濃度隨時(shí)間變化特征亦不同。Fe、Cu、Zn、Mn、Cd 的月動(dòng)態(tài)均有一定的波動(dòng)，最大值分別出現(xiàn)在5、6、6、5、7 月，依次為0.314、0.190、0.479、0.207、0.015 mg/L，除Cu、Zn 元素最小值出現(xiàn)在7 月、Mn 元素最小值出現(xiàn)在4 月外，其他元素最小值均出現(xiàn)在10 月。Fe 元素濃度在除4、6、8 月外，其他月份間差異顯著（P＜0.05）。Cu 元素濃度在6、7、10 月差異顯著（P＜0.05）。Zn元素4、9 月與7、10 月差異不顯著，其他月份間差異顯著（P＜0.05）。Mn 元素各月份間均無(wú)顯著差異。Cd 元素在5、10 月顯著低于其他月份（P＜0.05）。6 月，Zn 元素含量最高，9、10 月，Mn 元素含量最高，其他月份均為Fe 元素含量最高，7 月Cu 元素濃度最低，其他月份均為Cd 元素濃度最低。全雨季樹(shù)干莖流中各重金屬元素平均濃度大小順序?yàn)镕e＞Zn＞Mn＞Cu＞Cd，其中Zn、Mn 元素的順序與大氣降雨及穿透雨中順序略有差異。

圖5 高山松林樹(shù)干莖流中重金屬元素濃度的月變化Fig. 5 Monthly changes of the concentration of heavy metal elements in the trunk and stem of P. densata forest

3.3 高山松林水源涵養(yǎng)功能

3.3.1 高山松林淋溶效應(yīng)

由表1 可知，穿透雨中Mn 元素在各月份中凈淋溶量均為正，而Fe、Cu、Zn、Cd 元素在各月份中變動(dòng)較大，凈淋溶量時(shí)正時(shí)負(fù)。雨季穿透雨中，各重金屬元素凈淋溶均值大小為Mn＞Cu＞Cd＞Fe＞Zn，其中Cd 凈淋溶為0，F(xiàn)e、Zn 凈淋溶為負(fù)，分別為-0.005 mg/L 和-0.008 mg/L。樹(shù)干莖流中，Mn 元素在各月份中凈淋溶量均為正，其他元素各月凈淋溶量時(shí)正時(shí)負(fù)。除Cd 元素外，其他重金屬元素凈淋溶均值表現(xiàn)為：樹(shù)干莖流＞穿透雨，各重金屬元素凈淋溶均值大小為Zn＞Mn＞Fe＞Cu＞Cd，其中Cd 凈淋溶為負(fù)，-0.001 mg/L。

表1 大氣降水對(duì)高山松林凈淋溶量和淋溶系數(shù)Table 1 Net leaching amount and leaching coefficient of atmospheric precipitation on P. densata forest

穿透雨中各重金屬元素凈淋溶系數(shù)與其凈淋溶均值大小順序一致。但Fe、Zn 淋溶系數(shù)略小于1，表明大氣降雨經(jīng)過(guò)林冠層時(shí)，F(xiàn)e、Zn 元素被其吸收或吸附。樹(shù)干莖流中重金屬元素淋溶系數(shù)大小為Zn＞Cu＞Mn＞Fe＞Cd，Cd 元素淋溶系數(shù)略小于1，表明樹(shù)干吸收或吸附了Cd 元素。

除Cd 元素外，其他各重金屬元素凈淋溶量和淋溶系數(shù)表現(xiàn)為穿透雨＜樹(shù)干莖流，表明樹(shù)干莖流對(duì)元素的遷移有更大的影響。

3.3.2 高山松林重金屬元素輸入特征

由表2 可知，大氣降雨中，各元素在各月輸入林地的輸入量均較低，最高為6 月份的Fe 元素，0.200 kg/hm2，最低為5 月份的Cu 元素和10 月份的Cd 元素，均為0.002 kg/hm2。大氣降雨中，各元素雨季輸入量均值大小為Fe＞Mn＞Zn＞Cu＞Cd。穿透雨中，各元素在各月輸入林地的輸入量與大氣降雨輸入量接近，最高為8 月份的Fe 元素，0.145 kg/hm2，最低為10 月份的Cd，0.001 kg/hm2。穿透雨中，各元素雨季輸入量均值大小為Mn＞Fe＞Zn＞Cu＞Cd。除Mn 元素輸入量略高于大氣降雨外，其他元素輸入量均小于大氣降雨。樹(shù)干莖流中輸入量明顯低于大氣降雨和穿透雨，最高僅為0.029 kg/hm2，是6 月份的Zn 元素。樹(shù)干莖流中，各元素雨季輸入量均值大小為Fe＞Zn＞Mn＞Cu＞Cd。且各重金屬元素輸入量明顯小于大氣降雨和穿透雨。各水相中不同月份輸入量總體表現(xiàn)為雨季盛期輸入量略高于雨季初期和雨季末期。高山松林中各重金屬元素凈輸入量大小為Mn＞Cu＞Cd＞Zn＞Fe。其中Cd、Zn、Fe 元素凈輸入量為負(fù)。

表2 高山松林重金屬元素輸入情況Table 2 Input conditions of heavy metal elements in P. densata forestkg/hm2

續(xù)表2

4 結(jié)論與討論

4.1 高山松林對(duì)大氣降雨的截留與再分配

森林植被通過(guò)對(duì)降雨的截留與再分配完成水分及養(yǎng)分的輸送、循環(huán)等過(guò)程，對(duì)植物生長(zhǎng)、繁衍具有重要作用。森林植被對(duì)降雨的截留與再分配同氣候類(lèi)型、降雨特性、樹(shù)種差異等有關(guān)[32]。高山松林對(duì)大氣降雨的截留率為19.70%～38.82%，穿透雨占大氣降雨的71.48%，樹(shù)干莖流占大氣降雨的4.53%，高于茂蘭喀斯特地區(qū)亞熱帶常綠落葉闊葉混交林的穿透雨和樹(shù)干莖流比率[10]，而低于遼東山溪河岸林落葉松林穿透雨比率[9]。高山松林為針葉林，林冠郁閉度較常綠落葉闊葉混交林小，有利于降雨的穿透，同時(shí)也提供更多樹(shù)干接觸雨水的機(jī)會(huì)，因此，高山松林的雨水穿透率及樹(shù)干莖流率較高。落葉松的針葉短、林冠稀疏，降雨透過(guò)的比率更大，穿透雨比率較高山松就更高。

4.2 重金屬元素在高山松林中的分布規(guī)律

在本研究中，各水相中不同重金屬元素可能由于本身特性、環(huán)境不同，各月動(dòng)態(tài)變化不一，總體表現(xiàn)為雨季盛期＞雨季初期＞雨季末期，這與盛后財(cái)?shù)萚6]的研究結(jié)果一致，可能是在降雨盛期，隨著降雨量的增加及降雨強(qiáng)度的加深，對(duì)林冠、樹(shù)干沖洗的較為徹底，各重金屬元素濃度較高；在雨季末期，降雨量減少，加之降雨間隔時(shí)間較短，前期對(duì)林分沖洗的較為干凈，大氣降雨經(jīng)過(guò)林冠層后，溶質(zhì)濃度降低；雨季初期，經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季的吸附積累，在雨季初期的降雨中淋溶下來(lái)，因而濃度高于雨季末期。大氣降雨、穿透雨、樹(shù)干莖流中各重金屬元素平均濃度大小分別為：Fe＞Mn＞Zn＞Cu＞Cd、Fe＞Mn＞ Zn＞Cu＞Cd、Fe＞Zn＞Mn＞Cu＞Cd，這與盧杰等[33]對(duì)高山松林的研究結(jié)果不同，可能是研究時(shí)間不同導(dǎo)致的年際差異。Zn、Cd 元素在各水相中大小為樹(shù)干莖流＜穿透雨，表明高山松林樹(shù)干對(duì)Zn、Cd 元素具有吸收或吸附作用。樹(shù)干莖流中Cd 元素濃度達(dá)到國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的Ⅴ級(jí)水平（劣等）[34]，這是否會(huì)對(duì)林木生長(zhǎng)造成影響，需要進(jìn)一步研究。大氣降雨對(duì)高山松林中Mn、Cu 元素具有淋溶作用，但各水相中Mn 元素含量低于原始紅松林中含量[35]，其Cu 元素濃度高于大興安嶺落葉松中濃度[36]，可能與該時(shí)段內(nèi)研究區(qū)附近公路修建等人類(lèi)生產(chǎn)生活有關(guān)。

4.3 各重金屬元素在高山松林中的輸入特征

穿透雨、樹(shù)干莖流中各重金屬元素的輸入量均小于大氣降雨，尤其是樹(shù)干莖流，最終Cd、Fe、Zn 元素的凈輸入量為負(fù)，這與穿透雨、樹(shù)干莖流中元素濃度較低、凈流量較少一致，表明高山松林對(duì)Cd、Fe、Zn 元素有吸收或吸附作用，與辛學(xué)兵等[14]對(duì)急尖長(zhǎng)苞冷杉的研究相似，可能是植物的生長(zhǎng)發(fā)育除了需要N、P、K 等大量元素外，對(duì)于Cd、Fe、Zn 等的微量元素也是必不可少的[37]。穿透雨、樹(shù)干莖流量相對(duì)較少，但是通過(guò)林冠、樹(shù)干輸入土壤中的元素為可溶性，是可以直接被土壤吸收的，因此該部分元素在維持森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與健康中也發(fā)揮著重要的作用。

同時(shí)，大氣污染物也會(huì)以濕沉降的形式進(jìn)入各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)，造成河流、湖泊酸化，對(duì)人類(lèi)健康造成威脅[38]。本研究中，除10 月份各水相中pH 值有明顯增加（大氣降雨和穿透雨pH 值達(dá)8.00 以上）外，其他月份各水相中pH 值較為接近，均小于6.00，可能是10 月份的降雨與上次降雨間隔時(shí)間較長(zhǎng)，干性沉降物如CaCO3等積累較多，增加了對(duì)H+的消耗有關(guān)[39]，以及進(jìn)入秋季生物生長(zhǎng)逐漸停止，分泌有機(jī)酸的能力下降有關(guān)，需要長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)研究。各水相中pH 值大小順序?yàn)榇髿饨涤辍执┩赣辏緲?shù)干徑流，可能是生物酸進(jìn)入樹(shù)干莖流中，使雨水pH 降低[40]。這與王瓊等[9]對(duì)落葉松林、蒙古櫟林和槭樹(shù)林、辛學(xué)兵等[14]對(duì)急尖長(zhǎng)苞冷杉林的研究結(jié)果一致，與詹敏等[41]對(duì)林冠對(duì)于酸雨脅迫有一定的緩沖能力的結(jié)果有些出入，這可能與樹(shù)種本身生理特性及林木和雨水間的相互作用有關(guān)。酸性水質(zhì)是否會(huì)對(duì)林木生長(zhǎng)造成影響，需要進(jìn)一步研究。

高山松林林冠層對(duì)大氣降雨進(jìn)行了攔截與再分配，樹(shù)干莖流量顯著小于穿透雨量和大氣降雨量。同時(shí)大氣降雨經(jīng)過(guò)高山松林后，Zn、Fe、Cd 元素出現(xiàn)了吸收現(xiàn)象，Mn、Cu 元素發(fā)生了淋溶現(xiàn)象。受大氣降雨量的影響，各重金屬元素濃度在雨季不同時(shí)期表現(xiàn)為雨季盛期＞雨季初期＞雨季末期。關(guān)于降雨在森林地表上的轉(zhuǎn)移特征還不了解，下一步需要長(zhǎng)期對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的枯落物及地表徑流中元素流動(dòng)特征進(jìn)行研究，以明確森林生態(tài)系統(tǒng)的水文循環(huán)特征。