林木根系對溶質優先運移的影響機制研究

《林木根系對溶質優先運移的影響機制研究》是依託北京林業大學，由牛健植擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：林木根系對溶質優先運移的影響機制研究
• 依託單位：北京林業大學
• 項目負責人：牛健植
• 項目類別：面上項目

項目摘要

研究針對長期以來林木根系的種類、結構與溶質優先遷移的形成和運移具有何種量化關係這一難題，以首都圈森林生態系統鷲峰國家森林公園定位試驗站的長期定位觀測及申請者前期構建的溶質優先遷移裝置為基礎，野外試驗、室內實驗、數據處理、模型構建相結合，獲取土壤溶質優先遷移過程圖，區分優先流區和基質流區，分析水分及溶質在兩區的運移規律，確定優先流的機率分布函式及研究區域優先流類型，揭示根土層內溶質優先遷移形成及運移規律；構建研究區域根系的生長結構模型，利用建立的具有同步示蹤、影像監測功能，且添加根系的溶質優先遷移實驗裝置，開展根系對溶質優先遷移的影響實驗，構建林木根系對溶質優先遷移影響的過程模型，定量分析林木根系對溶質優先遷移的形成驅動和運移影響。研究將在首都水資源合理利用、有效流域管理、減緩首都水量減少、水質惡化等方面發揮重要作用，並將為區域生態環境建設提供理論指導及研究技術手段支撐。

結題摘要

優先流是一種可以促使溶質沿著根孔、土壤裂隙、動物孔洞等大孔隙優先路徑進入深層地下水的現象。林木根系是土壤層的重要組成部分，根系在土壤內可形成巨大的空間網路結構，形成根系通道，加快優先流入滲過程。本研究以鷲峰森林公園定位生態站和密雲水庫為研究區域，採用染色示蹤法、CT掃描技術、工業內窺鏡技術，定量分析研究區域根系與優先流形成、驅動以及遷移之間的關係，並成功獲得根孔內部結構特徵。研究表明優先流區中植被根長密度和根系生物量都大於基質流區。不同徑級根系對優先流貢獻不同，直徑越細的根系對優先流貢獻率越大。通過CT掃描技術可以得到植被根系對石礫分布、大孔隙數量和迂曲度影響顯著。根系延伸可以使得土壤中石礫位置發生移動，根系含量較高的土壤層，其大孔隙數量越大，迂曲度越小，這種富含根系的土壤結構有利於優先流發生，減少徑流對地表的侵蝕作用。根系在根孔中鬆散分布，無根毛，與孔壁接觸不緊密，根系會將孔隙分割成若干小孔隙，從而影響水流在根孔中的運移過程。本項目共發表文章16篇，其中SCI6篇，中文核心9篇，獲得發明專利1項，形成行業標準1項，獲得獎勵2項，項目組成員在國際會議進行多次交流，對研究內容有了更深入的認識。