20世纪以来，大气中含氮物质浓度迅速增加，以NO_x和粉尘等为主要特征的大气氮污染已成为区域性和全球性的环境污染问题，正在改变着陆地生态系统的结构和功能，威胁着农、牧、渔等生产安全和人类的生存与健康(Im et al., 2013; Huang et al., 2013).大气环境中的氮素污染物质主要以干、湿两种沉降方式进入森林生态系统(H nová et al.， 2014)，干沉降主要是空气中颗粒性氮，湿沉降则是NH₄⁺ -N和NO₃^- -N，两种沉降方式相互联系，且以湿沉降为主.当大气含氮物质随着大气降水进入林地后，首先通过林冠的截留、吸附、淋溶，然后通过凋落物和表土层上部的截留、吸附、淋溶、吸持、螯合作用及林木根系吸收等的净化和化学调节，最后以地下渗滤方式进入林地，以地表径流和部分地下水的形式输出林地(Waldner et al., 2014).森林生态系统能在一定程度上有效地截留并过滤随大气降雨沉降的无机氮，减少伴随地表径流和小部分地下水形式进入河流、湖泊和城市等生态复合系统的无机氮含量.近代工业迅速发展和化石燃料等的大量使用，导致氮沉降严重，因此，研究森林对大气污染物质的过滤作用对于区域大气环境污染防治和面源污染物质控制具有十分重要的意义.全球大气年氮沉降通量平均约为5 kg · hm^-2(Galloway et al., 2004)，其中，欧洲约为10 kg · hm^-2(Egmond et al., 2002)、亚洲约为7 kg · hm^-2(郑循华等，2002).中国氮排放量较大，成为大气氮模拟研究中的焦点地区，很多研究证明了森林对大气环境污染物质的过滤器作用，且其过滤效应随着林型不同而有所差异(吴庆贵等，2012;苟小林等，2014;陶豫萍等，2006)，但我国大气氮湿沉降的控制研究还很不足，亟待深入.

华西雨屏区(Rainy Area of Western China)是四川盆地西部边缘独特的自然地理区域(四川植被协作组，1980)，一般在山麓区年降水量可达1200 mm以上，其中心区如雅安与峨眉山范围内年降水日数多达263.5 d，而年降水量可达1700 mm，且中高山区年降水量可进一步达到2000~2400 mm.华西雨屏区作为一个大尺度、复合性的生态过渡带和我国西部地区以阴湿为主要特征的罕见的气候地理单元，不仅是本区域生物多样性保护的热点地区，而且成为研究森林对大气降水截留及大气氮沉降过滤作用的天然平台，但迄今为止，有关该区森林对大气污染物质的过滤器效应研究尚未见报道.因此，本文以华西雨屏区最核心地段的代表性人工林为研究对象，采用定位监测与室内分析相结合的研究方法，重点研究代表性人工林对降雨过程中无机氮的过滤作用，从而为区域大气氮污染防治、森林生态系统服务价值评估及林业生态工程建设提供科学依据.

研究地点位于四川省雅安市雨城区四川农业大学教学实习林场(102°59′E、29°58′N，海拔667 m)，地处四川盆地与青藏高原的过渡地带，属中纬度内陆亚热带湿润气候区，具有冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，昼夜温差小等特征.多年平均降水量1732 mm，多年平均蒸发量838.85 mm，多年平均气温16.12 ℃，城区多年平均日照时数为1019 h，多年日照率为23%，多年平均无霜期为298 d.区域内人工林分布广泛，其中主要分布有香樟林、柳杉林及由不同树种组成的混交林.

根据林分结构和植物组成的差异，于2011年3月底雨季前在试验区域内选择4个海拔相近的20 m×20 m样地，包括3个有林地和1个无林地.无林地为稀疏草地，草本盖度为0.12，以长茎沿阶草(Ophiopogon chingii Wang et Tang)为主，稀生有飞蓬(Erigeron acer L.)、牛筋草(Eleusine indica(L.)Gaertn.)、马蹄金(Dichondra repens Forst.)和水苦荬(Veronica undulata Wall.)等；香樟林下植被稀疏，有少量的鸢尾(Iris tectorum Maxim.)、多齿蹄盖蕨(Athyrium brevifrons Nakai ex Kitagawa.)和女贞(Ligustrum lucidum Ait.)等；柳杉林中混有少量的杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.)、石海椒(Reinwardtia indica Dum.)、棕榈(Trachycarpus fortunei(Hook.)H. Wendl.)和水麻(Debregeasia orientalis C. J. Chen)等；混交林主要树种为香樟(Cinnamomum longepaniculatum(Gamble)N. Chao ex H. W. Li)、柳杉(Cryptomeria fortunei Hooibrenk ex Otto et Dietr.)和水杉(Metasequoia glyptostroboides Hu et Cheng)，稀生有少量构树(Broussonetia papyrifera(Linn.)L′Hér. ex Vent.)、小蜡(Ligustrum sinense Lour.)、女贞(Ligustrum lucidum Ait.)、朴树(Celtis sinensis Pers.)、灯台树(Bothrocaryum controversum(Hemsl.)Pojark.)和悬钩子蔷薇(Rosa rubus Lévl. et Vant.)等，混交模式为块状混交，阔叶树种占该样地的比例为63%.观测期为2011年4—12月底，试验选择的样地均位于阴坡，各样地特征见表 1.

表 1(Table 1)

表 1 标准地植被生长特征 Table 1 Characteristics of vegetation in the sampling plot

表 1 标准地植被生长特征 Table 1 Characteristics of vegetation in the sampling plot 植被类型 坡度 株数密度/ (株·hm - 2) 郁闭度 平均胸径/cm 树平均高/m 蓄积量/m 3 林龄(年生) 香樟林 27.6° 960 0.92 25.40 19 74.255 18 柳杉林 19.8° 577 0.71 16.86 16 51.540 11 混交林 20.0° 719 0.87 16.78 18 58.686 18 对照地 21.3°

大气降雨的测量：人工林观测点林外降雨采用气象场内观测数据，气象场处无高大树木，大气降雨量由距离样地50 m远空旷地放置的3个规格为200 cm×15 cm的雨量自记仪测定.

林冠穿透雨的测量：林内均匀布设5个由PVC材料制作、积水面积为200 cm×15 cm的条状降雨槽，该林下降水收集器可以有效减小误差的产生.降雨槽距地面高度1 m，以避免林下灌木和草本对雨量产生影响，为了便于收集降水，降雨槽固定保持5°倾角，较低一端开口连接带盖塑料桶.

树干茎流的测量：根据样地内林木径阶分布，依据标准木原则，选择具有代表性的不同胸径标准木5株，将剖开的橡皮管小槽按30°的倾角缠绕于树干约130 cm处一圈，小槽最低端导入带盖塑料桶中，用玻璃胶固定并密封接缝处，确保树干茎流全部流入聚乙烯塑料管下的带盖塑料桶内(罗艺等，2010).

地表径流的测量：选择林内坡度大致相同(4~5°)的缓冲带，沿坡面设置5个20 m×20 m的径流观测场，降雨产流后，监测地表径流的输入量及通过缓冲带之后的地表径流的输出量，并对径流量和泥沙进行测定.

地下渗滤的测量：林内地下距土壤表层40 cm处安置5个50 cm×15 cm有盖条槽状集水装置，取水管与土壤坡面成5°倾角，取水管下端插入集水装置且无缝紧密连接，上端安装过滤器，减小大量泥沙等杂质对地下渗滤量测定的影响.

林冠截留率(I_c)为林冠截留量(P_g)与林外降雨量(P_c)的比值，树干茎流率(I_t)为树干茎流量(P_t)与林外降雨量(P_c)的比值，该计算方法忽略了降雨过程中的林冠蒸发量，即有：

降落到地面的雨量除少量蒸发返回到大气中，其余的水分在降落到地表后遵循以下分配规律：

式中，Z_n为降雨量(mL · hm^-2)，D_b为地表径流量(mL · hm^-2)，D_x为地下渗滤水量(mL · hm^-2)，F₁为地表径流雨量分配率，F₂为地下渗滤雨量分配率，该计算方法忽略了降雨过程中的地面蒸发量.

人工林对污染物质的截留量等于污染物含量与同一种人工林相对应降水的同一种装置收集到的雨水总和，即：

式中，G为不同形态氮输入量(kg · hm^-2)，A₁~A₅分别为5个相同装置收集的降水(mL)，T为测得的水样中污染物的平均含量(mg · L^-1)，S为林冠层投影面积或径流场面积(m²).

根据水样采集标准，确保以上测量指标的准确性和时效性，每场降雨后及时采集水样，加入1 mL的HgCl₂固定；然后盛于清洁的塑料瓶中，并及时送实验室进行分析，录入数据，换算为单位面积截留量(mL).水样的铵态氮采用纳氏比色法，硝态氮的测定采用酚二磺酸比色法(Hurkuck et al., 2014).

所有数据均采用SPSS19.0软件进行统计分析，采用单因素方差分析(one-way ANOVA)和最小显著差异法(LSD)分析检验不同数据组间的显著性差异，且界定p＜0.05为显著水平.

整个观测期内共观测到40次降雨，总大气降雨量492.72 mm，次降雨量最大值为39.90 mm，最小值为0.39 mm.其中，降雨量超过20 mm的单次降雨集中在6—8月及11月，单次降雨量小于5 mm集中在4、9和12月.铵态氮和硝态氮浓度与单次降雨量呈负相关(图 1)，当单次降雨量小于8 mm时无机氮浓度最高，当单次降雨量大于30 mm时无机氮浓度最低.40次降雨所得铵态氮与硝态氮平均浓度分别为0.442 mg · L^-1和0.544 mg · L^-1，即华西雨屏区大气降雨中硝态氮的浓度显著高于铵态氮.

图 1(Fig.1)

图 1 大气降雨量与铵态氮和硝态氮浓度的关系 Fig.1 Relationship between NH4+ -N and NO3- -N concentrations and atmospheric rainfall

各林分穿透雨和树干茎流无机氮浓度与大气降雨量均呈显著负线性关系(表 2)，随着降雨量的增大，林冠截留能力削弱，穿透雨量和树干茎流量增加，而无机氮浓度逐渐减小.观测期内40次降雨中，柳杉林、香樟林和混交林穿透雨无机氮平均浓度分别为0.978、0.969和0.956 mg · L^-1，树干茎流无机氮平均浓度分别为0.947、0.942和0.922 mg · L^-1.3种人工林穿透雨和树干茎流的无机氮浓度均小于林外降雨，且浓度关系表现为柳杉林＞香樟林＞混交林.

表 2(Table 2)

表 2 3种人工林穿透雨和树干茎流无机氮浓度与大气降雨的关系 Table 2 Relationship between inorganic nitrogen concentration of throughfall and stemflow from three plantations and atmospheric rainfall

表 2 3种人工林穿透雨和树干茎流无机氮浓度与大气降雨的关系 Table 2 Relationship between inorganic nitrogen concentration of throughfall and stemflow from three plantations and atmospheric rainfall 林分类型 NH + 4-N 拟合方程 参数 R 2 p NO - 3-N 拟合方程 参数 R 2 p a b a b 注： TF和SF分别表示穿透雨和树干茎流无机氮浓度. 香樟林 TF= aP+ b -0.017 1.428 0.921 0.000 TF= aP+ b -0.019 1.632 0.888 0.000 SF= aP+ b -0.002 0.462 0.714 0.000 SF= aP+ b -0.001 0.554 0.746 0.000 柳杉林 TF= aP+ b -0.013 1.364 0.873 0.000 TF= aP+ b -0.016 1.534 0.795 0.000 SF= aP+ b -0.001 0.449 0.668 0.000 SF= aP+ b -0.001 0.553 0.716 0.000 混交林 TF= aP+ b -0.023 1.753 0.875 0.000 TF= aP+ b -0.025 1.908 0.909 0.000 SF= aP+ b -0.002 0.457 0.776 0.000 SF= aP+ b -0.001 0.556 0.715 0.000

4种立地地表径流无机氮浓度与大气降雨量均呈正相关(图 2)，且混交林无机氮浓度最高.当雨强小于10 mm时，混交林与纯林地表径流无机氮浓度差异不显著(p<0.01)，当雨强为10~20 mm时差异显著(p < 0.05)，当雨强大于20 mm时差异极显著(p < 0.01)，且混交林变化趋势缓慢.观测期内，香樟林、柳杉林、混交林和对照地地表径流中无机氮平均浓度分别为4.498、4.705、4.209和5.211 mg · L^-1，即地表层对铵态氮与硝态氮的综合截留能力表现为混交林＞香樟林＞柳杉林＞无林地.

图 2(Fig.2)

图 2 地表径流铵态氮和硝态氮浓度与大气降雨的关系 Fig.2 Relationship between NH4+ -N and NO3- -N concentrations of surface runoff and atmospheric rainfall

3种有林地地下渗滤无机氮浓度显著高于无林地(图 3)，且硝态氮浓度与林外降雨量均表现出良好的正线性关系，而铵态氮浓度均与林外降雨的关系整体呈现出“增大-减小-稳定”的正态分布趋势.当雨强小于10 mm时，3种有林地无机氮浓度随着降雨量的增加而急剧增大，对照地缓慢增加；当雨强为10~20 mm时，均缓慢增加；当雨强大于20 mm时，均急剧减小.观测期内，4种立地地下渗滤无机氮平均浓度表现为混交林＞香樟林＞柳杉林＞无林地.

图 3(Fig.3)

图 3 地下渗滤铵态氮和硝态氮浓度与大气降雨的关系 Fig.3 Relationship between NH4+ -N and NO3- -N concentrations of soil percolating water and atmospheric rainfall

根据整个观测期内降雨数据，统计分析得出3种有林地和对照地各指标的NH₄⁺ -N和NO₃^- -N的平均浓度(表 3).3种人工林穿透雨、树干茎流和地表径流无机氮平均浓度差异均极显著(p < 0.01)，地下渗滤无机氮平均浓度差异均显著(p < 0.05).

表 3(Table 3)

表 3 各林地大气降雨、穿透雨、树干茎流、地表径流和地下渗滤中NH4+-N和NO3--N的平均浓度 Table 3 Average concentrations of NH4+-N and NO3--N in atmospheric rainfall, throughfall, stemflow, surface runoff and soil percolating water

表 3 各林地大气降雨、穿透雨、树干茎流、地表径流和地下渗滤中NH4+-N和NO3--N的平均浓度 Table 3 Average concentrations of NH4+-N and NO3--N in atmospheric rainfall, throughfall, stemflow, surface runoff and soil percolating water 类型 NH + 4-N/(mg·L -1) NO - 3-N/(mg·L -1) 香樟林 柳杉林 混交林 香樟林 柳杉林 混交林 大气降雨 0.442±0.009 0.442±0.009 0.442±0.009 0.544±0.011 0.544±0.011 0.544±0.011 穿透雨 0.436±0.006 0.440±0.007 0.429±0.006 0.532±0.010 0.537±0.015 0.527±0.011 树干茎流 0.431±0.010 0.434±0.012 0.426±0.049 0.512±0.013 0.514±0.017 0.496±0.052 对照地径流 0.849±0.053 0.849±0.053 0.849±0.053 4.361±0.322 4.361±0.322 4.361±0.322 人工林径流 0.667±0.020 0.728±0.023 0.635±0.014 3.831±0.112 3.977±0.152 3.574±0.095 对照地渗滤 3.600±0.133 3.600±0.133 3.600±0.133 0.950±0.018 0.950±0.018 0.950±0.018 人工林渗滤 5.578±0.213 4.815±0.249 7.022±0.276 2.309±0.084 1.791±0.073 2.726±0.083

结合表 3统计分析数据，计算出9个月4种立地各指标铵态氮与硝态氮净输入量(表 4).香樟林和混交林地上部分无机氮净输入量为负值，且相对于无林地分别过滤截留大气降雨氮沉降净输入量8.616 kg · hm^-2和4.344 kg · hm^-2； 3种有林地地表径流无机氮净输入量均为负值，且相对于无林地分别过滤截留大气降雨氮沉降净输入量15.089、11.840和19.081 kg · hm^-2；3种有林地地下渗滤无机氮净输入量均为正值，且相对于无林地分别过滤截留大气降雨氮沉降净输入量18.049、10.250和30.602 kg · hm^-2.

表 4(Table 4)

表 4 3种人工林大气降雨、穿透雨、树干茎流、地表径流和地下渗滤中NH4+-N和NO3--N的净输入量 Table 4 Net input of NH4+-N and NO3--N in the atmospheric rainfall, throughfall, stem flow, surface runoff and soil percolating water from three plantations

表 4 3种人工林大气降雨、穿透雨、树干茎流、地表径流和地下渗滤中NH4+-N和NO3--N的净输入量 Table 4 Net input of NH4+-N and NO3--N in the atmospheric rainfall, throughfall, stem flow, surface runoff and soil percolating water from three plantations 净输入部位 参数 NH 4+-N/(kg·hm -2) NO 3--N/(kg·hm -2) 香樟林 柳杉林 混交林 香樟林 柳杉林 混交林 注：RF、TF和SF分别表示无机氮在大气降雨、林内穿透雨和树干茎流中的含量，RB、TB分别表示无机氮在对照地和各林地地表径流中的含量，RX、TX分别表示无机氮在对照地和各林地地下渗滤中的含量，NTF、NTB和NTX分别表示无机氮在地上、地表和地下各部分中的净输入量. 穿透雨与树干茎流 RF 13.248 13.248 13.248 16.320 16.320 16.320 (地上部分) TF 6.481 8.012 7.297 7.087 9.823 8.524 SF 3.264 5.655 4.113 4.120 6.763 5.290 NTF -3.503 0.419 -1.838 -5.113 0.266 -2.506 地表径流 RB 8.158 8.158 8.158 25.833 25.833 25.833 (地表部分) TB 5.586 6.696 5.147 13.316 15.455 9.764 NTB -2.572 -1.462 -3.011 -12.517 -10.378 -16.069 地下渗滤 RX 18.657 18.657 18.657 5.323 5.323 5.323 (地下部分) TX 32.402 26.872 42.223 9.627 7.357 12.360 NTX 13.745 8.215 23.566 4.304 2.034 7.037

根据各指标无机氮平均含量，结合各林地大气降雨、穿透雨、树干茎流、地表径流、地下渗滤中NH₄⁺ -N和NO₃^- -N的净输入量，分别计算出3种人工林生态系统与对照地生态系统整体净输入量(表 5).观测期内，3种有林地及无林对照地对无机氮均表现出正吸收，而相较于对照地生态系统，3种有林地生态系统对大气降雨中无机氮的过滤吸收作用均显著.

表 5(Table 5)

表 5 3种人工林及对照林生态系统无机氮净输入量 Table 5 Net input of inorganic nitrogen in three kinds of plantation forest ecosystem and contrast ecosystem

表 5 3种人工林及对照林生态系统无机氮净输入量 Table 5 Net input of inorganic nitrogen in three kinds of plantation forest ecosystem and contrast ecosystem 参数 无机氮净输入量/(kg·hm -2) 香樟林 柳杉林 混交林 对照地 地上输入量 +20.952 +30.253 +25.224 +29.568 地表输入量 -18.902 -22.151 -14.911 -33.991 地下输入量 +42.029 +34.229 +54.583 +23.980 生态系统总净输入量 +44.079 +42.331 +64.896 +19.557

森林生态系统中，氮元素干、湿沉降两种方式相互联系(Bobbink et al., 2010; Liu et al., 2011)，干沉降通过降尘的方式到达林冠层，一部分被林冠层截留，一部分直达土壤，而湿沉降伴随降雨，经林冠、地被和土壤层自上而下截留过滤后返回到陆地和水体.

林冠层无机氮输入量取决于大气降雨量、穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量(Mcdonnell et al., 2014; 向仁军等，2006).对照地无乔灌层，仅盖度为0.12的稀疏草地，无林冠截留过滤作用.大气降雨经过3种有林地林冠层后其穿透雨和树干茎流无机氮浓度均减小，说明3种人工林林冠对大气降雨所沉降的无机氮均具有一定的截留过滤作用；香樟林和混交林净输入量为负，柳杉林净输入量为正，其原因是林冠层拦截了大量的干沉降及林冠分泌的代谢产物，当下雨时这些物质随大气降水被一起冲洗下来(Shen et al., 2014)，因此，柳杉林林冠层主要表现出对无机氮的淋溶截留作用，香樟林和混交林主要表现出过滤截留作用.已有研究表明，阔叶树种比针叶树种林冠具有更强的截留过滤作用(李化山等，2014)，这与本次研究所得林冠层过滤无机氮能力香樟林>混交林>柳杉林的结论相符.Singer等(1996)长期研究所得混交林林冠对大气NOx污染物质过滤作用强于纯林，而本次研究所得混交林林冠对无机氮的过滤能力不及香樟林，虽实验所测混交林林冠穿透雨和树干茎流无机氮平均浓度均最小，但穿透雨和树干茎流受雨量、雨强、雨频、树枝树干吸水量(即容水量)和林分类型等多种因素的影响(Carlyle-moses，2004)，在降雨条件相同的情况下，本次实验样地香樟林株密度、郁闭度、胸径和树高等均大于混交林，因此本次研究所得，在一定条件下混交林林冠对大气降雨中无机氮的截留过滤能力优于纯林，但就实验样地实际条件所得香樟林林冠对无机氮的过滤能力最强，这也与前人研究结果相符.

地表径流是森林生态系统内水分及养分散失的重要途径之一(Núñez et al., 2006).当雨强小于等于土壤渗入率时不产流，并向下入渗；当雨强大于渗入强度时，则形成超渗产流；当土壤包气带和饱水带基本饱和(或者土壤最大蓄水量小于积累入渗量)时，则形成蓄满产流(Kryza et al., 2012)；故相应的N输出也分为超渗输出和蓄满输出，而随地表径流而输出的无机氮是造成河流、湖泊和城市等生态系统氮污染的主要因素之一.试验区域内随地表径流向外输出的无机氮以NO₃^- -N为主，其一是因本区域大气氮沉降主要以NO₃^- -N为主，其二是森林土壤固有NO₃^- -N含量远高于NH₄⁺ -N，且NO₃^- -N易随地表径流淋失(Yang，2008).本次研究所得4种立地地表径流无机氮浓度在小雨等级下差异不显著，对照地最低，混交林相对较高；在中到大雨等级下差异由显著到极显著，对照地含量最高，混交林含量最低.一是因为小雨等级下主要是超渗输出，而中到大雨等级下主要是蓄满产流，随着雨强的增大，在径流的富集和稀释的正、反两项作用转化下，4种立地前后对比NH₄⁺ -N和NO₃^- -N输出率变化差异显著，初期以富集为主，含量均大，后期随着径流量富集和稀释作用趋于稳定(Han et al., 2010;曹杰君等，2010)，各立地截留过滤能力差异显著；二是因为不同林型产流临界值差异显著，相对于3种人工林，对照地地被层仅有稀生草本，水土保持能力差，易形成径流，因此，输出量最大，而进一步研究表明不同树种混交能有效提高土壤肥力，且土壤表层具有良好的蓄水保肥能力(Huang et al., 2012)，因此，混交林土壤地表层无机氮初始浓度最高，而在中到大雨情况下最低，且针对大暴雨情况下截留能力优势显著，地表截留能力表现出混交林>纯林>无林地.

地下渗滤是土壤层截留吸收无机氮的关键，影响地下渗滤无机氮输入的因素包括降雨强度、植被条件、坡度和地面性质等(冯大兰等，2009).Yang等(2008)对森林和草地土壤的研究表明，NH₄⁺ -N与NO₃^- -N含量的比值为2.1~64.0，而“森林氮饱和”为50~80 kg · hm^-2；Laverman等(2000)对森林土壤的研究表明，NO₃^- -N易于淋失导致土壤中NH₄⁺ -N含量高于NO₃^- -N，而高浓度NH₄⁺ -N使土壤硝化作用受到抑制，保持高浓度持续在渗滤液中.本次研究结果表明，实验区域内4种立地随地下渗滤截留吸收的无机氮主要以NH₄⁺ -N为主，且土壤地下渗滤水中NH₄⁺ -N含量均高于NO₃^- -N，3种有林地比值为3.4~3.7，对照无林稀疏草地比值为3.5，均与上述前人研究结果一致.进一步分析可得，4种立地地下渗滤无机氮浓度与林外降雨的关系均呈现出正态分布曲线，具有明显单峰，出现在10~20 mm的雨强之间，且对照地峰值出现于有林地之前；浓度与林外降雨量呈对数函数关系，当雨强大于18 mm时对照地趋于平衡，当雨强大于25 mm时有林地趋于平衡.因为土壤是有机无机复合胶体，会影响胶体对土壤离子的吸持特征，而土壤对无机氮的截留吸附不是无限的，将在某一浓度时达到饱和，此后变化甚微(万忠梅等，2009).根据本次试验地具体分析：无林地草本根系较浅，且表层板结，土壤吸附能力弱，而有林地树木根系、地被层及土壤微生物条件良好，土壤吸附能力强，即无林地饱和浓度低于有林地，因此，18 mm雨强为无林地饱和值点而25 mm雨强为有林地饱和值点；相对于纯林，混交林地下渗滤截留过滤无机氮能力最强，当雨强大于25 mm时混交林持续保持高无机氮浓度渗滤量，而已有研究表明，混交树种造林能提高地力，改善土壤环境，增强去除污染物质性能，更适宜于地下渗滤系统(He et al., 2014).

综上所述，森林的过滤效应是指森林对污染物质所具有的净化缓冲作用，这是森林生态系统所具有的重要生态服务功能之一(Tabayashi et al., 2011).国内外对大气氮沉降与氮源污染已有大量研究，石盛莉等(2001)、Watanabe等(2012)和Fang等(2011)均展开了不同类型森林在污染物沉降的水化学研究，但都旨在研究相对独立的林冠、地被或土壤，而整个森林生态系统对污染物质的过滤作用研究极少且分析较浅，难以得出有力的科学数据依据.本次试验通过研究香樟林、柳杉林、混交林和无林地4种森林生态系对降雨过程中大气氮沉降无机氮的过滤作用发现：不同森林系统由于林冠、树干和地被对无机氮进行了截留、过滤和缓冲，因此，比起没有植被而直接降落到无林地缓解了大气氮污染物质沉降对环境的压力；再次，3种有林地均属壤质土，其森林生态系统内土壤的物理化学转化能力都比无林地要强，对无机氮的过滤能力显著优于无林地.不同林型的森林生态系统对污染物的过滤效能具有显著差异，且不同林型生态系统的不同层次对污染物沉降的截留过滤能力差异亦显著.森林过滤器对污染物质的转化是一种可循环的天然净化过程(Zechmeister-boltenstern et al., 2011)，本文通过对不同林型生态系统过滤效能的综合研究评估，结合“大气污染物质沉降-植物-凋落物-土壤-微生物”系统循环，量化得出造林指南，使森林对污染物的自然净化功能最大化，为污染地区森林管理提供一定理论依据.

1)大气降雨量与穿透雨和树干茎流无机氮浓度均呈负相关关系，与地表径流无机氮浓度呈正相关关系；3种人工林各指标无机氮浓度平均值均表现为地下渗滤>地表径流>大气降雨>穿透雨>树干茎流，对照地各指标无机氮浓度平均值表现为地表径流>地下渗滤>大气降雨.

2)无机氮总量在2011年4—12月的输入值为29.568 kg · hm^-2，其中，NH₄⁺ -N占44%，NO₃^- -N占56%.香樟林林冠层对无机氮的截留过滤能力最强，混交林地被层和土壤层对无机氮的截留过滤能力均最强.相对于无林地，人工林林冠层截留率为15%~29%(限香樟林和柳杉林)，地被层截留率为35%~56%，土壤层截留率为42%~128%.

3)伴随降雨从大气沉降至人工林内的无机氮含量约为21~30 kg · hm^-2，华西雨屏区人工林无机氮输入量虽高，但远不及“森林氮饱和”；观测期内，混交林生态系统无机氮净截留量总和约为纯林的2倍，约为无林地的3倍.

4)3种人工林生态系统对华西雨屏区大气氮污染物质沉降均具有一定的截留过滤作用，且截留过滤能力表现为混交林>香樟林>柳杉林.这些结果表明，在华西雨屏区合理配置混交林生态系统可以起到良好的氮过滤吸收作用，为区域氮污染提供了一定的科学依据.