积雪对长白山森林树木萌发过程树干储水机制影响研究

Snow is recognized as an important component of winter land-surface cover of temperate and frigid zone forest ecosystems. And the influence of snow cover on forest vegetation gradually becomes an important direction to the study of forest vegetation to land cover under global change. But the understanding of forest tree germination process is still lacking under the influence of snow cover. The germination process, as the critical period of forest growth, carries out the research on the storage water of the tree trunk at the germination stage, which is of great significance to the correct understanding of the influence of snow on the growth of trees. Therefore, this project is aiming at the typical temperate forest, broadleaf Korean pine forest in Changbai Mountain, 6 main tree species of which are selected as the research objects, to explore the response mechanism of the dynamic characteristics of trees’ germination water storage to the snow cover through control experiments and field observations. At the same time, identify the relationship between the snow cover and the source of the tree's germination water storage. It aims to build the mechanism model of trees’ germination water storage of forest under the influence of snow cover. Which could provide a theoretical basis for assessing and predicting the impact on forest growth and development of different snow quantities in different periods or regions. It also provides a basis for the accurate assessment of the dynamic changes of the ecological system water cycle under the snow change under the land ecosystem model.

作为温、寒带森林生态系统冬季地表覆被的主要形式，积雪对森林植被的影响逐渐成为研究森林植被对全球变化下地表覆被响应的重要方向，但积雪影响下森林树木萌发过程的认识仍然缺乏。萌发过程作为森林生长的关键期，开展积雪对萌发期树干储水研究，对正确认识积雪对树木生长的影响具有重要意义。本项目针对温带典型长白山阔叶红松林，选择6个主要针阔叶树种作为研究对象，通过控制实验及野外观测，探究树木萌发储水动态特征对林下积雪的响应机制，明确积雪雪量与树木萌发储水来源及比例的关系，构建积雪影响下的针阔混交林树木萌发储水机理模型，为评估、预测不同积雪量对森林生长发育影响提供参考，并为陆地生态系统模型准确计算积雪变化下生态系统水、碳循环动态变化提供依科学依据。

积雪是温、寒带森林生态系统冬季地表覆被的重要形态，影响着地表能量平衡和水分循环，长白山森林系统是我国东北地区三大森林系统之一，也是季节性积雪覆盖的重要分布区域。对长白山建群树种水分利用策略对积雪的响应的研究，可推动季节性积雪覆被区域植被生长对积雪变化的响应格局研究。本研究以长白山主要建群种为研究对象，主要研究内容及结果如下：.（1）林下土壤水分的种间差异和垂直分层。林下浅层土壤含水量表现为：水曲柳＞紫椴＞蒙古栎＞红松；在垂直深度上，土壤含水量变化趋势大致相同，均表现为0-5cm＞5-10cm＞10-15cm＞15-20cm。.（2）不同建群树种土壤水分利用层深差异较大。在无积雪覆盖条件下，四种树种均倾向使用浅层土壤水（0-5cm），水曲柳有着最大的土壤水分利用比例，红松、紫椴、蒙古栎次之。红松和水曲柳对深层次土壤水分利用极低。.（3）长白山森林季节冻土冻结过程中水分运移规律。总体表现为：上层（0-15 cm）土壤含水量增加，增量为13.98 mm。在长白山阔叶红松林季节冻土的提水效应和融雪的水分供给下，供水能力可以满足森林生态系统初春时期的基本需求。.（4）不同树种在不等雪量覆盖下对土壤水和雪融水的利用存在差异。实验证明随着积雪覆盖的增加，蒙古栎和紫椴对上层土壤水和积雪融水的利用比例呈先下降后上升趋势，在30 cm积雪覆盖时达到最低。随深度增加，土壤水分利用比例呈下降趋势；水曲柳对浅层土壤水分利用比例呈上升趋势，在60 cm积雪覆盖达到最高；红松浅层土壤水分利用比例呈上升趋势，在60 cm积雪覆盖达到最高。由此，不同的雪量导致了树木萌发的耗水来源构成出现不同程度的变化，研究显示，各树种均存在一个临界雪量，当积雪量超过该值时，该比例不会继续增加。积雪确实在不同程度上影响了长白山森林树木春季萌发的需水，但依然无法完全替代土壤中的冻融水。