山地河岸林对氮磷输入的联合滤除功能和机制研究

本研究以华北地区典型山地林区的文峪河流域河岸林为研究对象，采用野外定点观测调查、野外系统取样测定、定点控制实验、模拟控制实验、比较研究和数量化建模相结合的研究方法，通过高地/河岸林植被连续体氮磷储量及各分量空间梯度格局定位研究、氮素释放量模拟实验、人工重建河岸林土壤的氮磷滤除模拟实验、河岸林对高地氮磷输入的滤除功能模拟实验3个系列实验，阐明河岸林/高地植被连续体养分储量及各分量空间梯度格局及其与连续体自身格局的相互制约关系，定量分析河岸林氮磷滤除的固定、吸收、转化和释放各输出分量及其影响因素，揭示河岸林结构特征对高地氮磷养分滤除过程的控制机制，以及氮和磷在河岸林滤除过程中的交互作用，整合河岸林空间格局与其关键性功能过程的相互制约关系，建立数量化模拟预测模型，明确这些研究分析结果对河岸林建设、保护、恢复和管理的实践意义，为确定河岸林空间配置和规划设计主要技术参数和经营管理原则提供依据。

摘要：本项目以山西省关帝山林区文峪河流域上游为华北山地流域的典型河岸带，重点研究山地河岸林对氮磷输入的联合滤除功能和机制，通过野外调查和室内测定，研究了不同山地河岸林群落环境梯度格局和演替、植物群落物种、土壤种子库、河岸林演替和土壤氮磷的含量及其分布格局，揭示研究地区河岸林/高地植被连续体养分储量及各分量空间梯度格局及其与连续体自身空间梯度格局的相互制约关系；通过“野外原位土壤分层回填压实”的方法“人工重建河岸林土壤”，构建了不同类型河岸林渗漏可测的人工重建河岸林土壤氮磷滤除实验槽，研究了河岸带土壤在不同浓度的外源氮素输入时，河岸带土壤对外源氮素的滤除机制和过程；通过“河岸林对高地氮磷输入的滤除功能模拟实验”，重点对不同河岸林土壤对氮的截留效应和滤除能力、不同类型河岸带土壤氮磷滞留率、河岸林土壤对硝态氮和铵态氮的截留及容纳能力和河岸带不同林型不同质地土壤对磷的截留转化作用等内容进行了研究，揭示了在不同的模拟实验条件下，河岸林土壤对氮磷滤除的详细过程；在定量分析河岸林氮磷滤除的各输出分量及其影响因素，阐明河岸林结构特征对高地氮磷养分滤除过程的控制机制及其相互制约关系，对河岸林氮磷滤除的各个时空要素进行整合，进行了全面系统的研究。此外，本项目还开展了不同乔灌木在外源氮素的输入时，树种的氮磷吸收功能的种间差异及氮磷元素在体内的分配及其变化规律的研究；开展了河岸高地植物对土壤氮磷吸收能力筛选的研究；三种典型河岸林土壤氮磷承载量及交互作用研究，为确定山地河岸林合理的空间配置和规划设计主要技术参数及科学的经营管理提供依据。本项目发表相关学术论文14篇，还有5篇已投稿或成文，部分数据资料正在整理中。