降水过程中金属元素的输入是高海拔森林生态系统物质迁移的重要形式之一。森林林冠可以通过截留、过滤和吸收等过程调控大气降水中金属元素的输入特征,同时,降水也可以通过淋洗作用改变林冠层中的元素向土壤的迁移过程。由于低温、土壤浅薄、频繁地质和气候灾害以及人类活动的干扰,分布于青藏高原东缘的川西亚高山粗枝云杉林(Picea asperata)形成了大量的林窗。这些林窗可能改变林冠层的空间格局,进而影响降水过程中金属元素的迁移,但缺乏必要关注。因此,以典型亚高山粗枝云杉人工林为研究对象,于2016年8月至2017年7月动态监测了林窗、林缘和林下冠层穿透水和树干茎流中8种金属元素(K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe和Mn)的迁移特征,计算了大气降水输入量以及林冠截留量,分析了林窗对降水过程中金属元素再分配过程的影响。主要结果如下:(1)研究期间内,亚高山粗枝云杉林大气总降水量为1049.34 mm,其中降雨和降雪量分别为803.89 mm和245.44 mm;在通过冠层的分配后,林窗、林缘和林下穿透雨的输入量分别占大气降水的95.12%、91.25%和86.27%。通过回归分析表明,穿透雨量与大气降水量有显著正相关关系。树干径流量占大气降水量的5.09%,与大气降水有着良好的线性回归关系(R~2=0.970),当大气降水小于4.67 mm,无树干茎流产生。(2)大气降水输入的大量金属元素为177.82 kg/hm2,林窗、林缘、林下以及树干茎流中大量金属元素输入量分别为225.72 kg/hm2、174.48 kg/hm2、167.27 kg/hm2和31.47kg/hm2,冠层对K、Ca、Na和Mg元素的输入量均有显著影响。在不同形式的降水中大量金属元素的输入量均为K>Ca>Na>Mg,且大量金属元素的输入以降雨期为主,占总输入的67.79%—82.32%。降水在经过冠层和树干后,大量金属元素的浓度发生了变化,表现为树干茎流>穿透雨>大气降雨。不同林冠层下元素的富集程度有差异,在林窗、林缘和林下富集较大的元素分别为:K、Mg和Na元素;树干茎流中富集最大的元素为K元素,是大气降水中的5.32倍。(3)大气降水输入的重金属元素共为1.41 kg/hm2,不同冠层下输入的重金属元素的输入量表现为:林窗>林缘>林下,输入量分别为:1.00 kg/hm2、0.99 kg/hm2和0.82 kg/hm2。林窗和林缘穿透雨中重金属元素的输入主要以Al元素为主,林下以Fe元素为主,降雨期间重金属元素的输入量是降雪期间的1.78-3.40倍。树干茎流中重金属元素的输入量为0.26 kg/hm2,主要以Al元素输入为主。不同降水形式中重金属浓度表现为:树干茎流>大气降雨>穿透雨。Mn元素在林窗、林缘和林下富集较大,尤其是在林下,其富集程度为大气降水中的4.58倍。而陆源离子Al和Fe元素在穿透雨中的浓度均减小。四种重金属元素的浓度在树干茎流中均有富集,其中Al元素的富集程度最大,为大气降水中的13.16倍。(4)冠层对重金属元素和大量金属元素的截留率范围分别在18.09%-35.18%和-48.52%-15.21%,截留效果均表现为林窗>林缘>林下。对于不同金属元素来说,冠层对其的截留效果不一致,其中对重金属的截留过滤效果比大量金属元素的高。冠层对Fe元素均表现出正截留效应,并且在林缘下对Fe元素的截留效果最好,截留了大气降水中54.12%的Fe元素。Al元素在林下的截留量最高,截留率为16.89%。Zn元素在林缘下有最大截留率,为65.31%。Mn元素在林窗、林缘和林下均表现出了负截留作用,说明降水淋溶了不同冠层下的Mn元素,其中在林缘下的淋溶作用最大,高达206.75%。冠层对大量金属元素Ca和Mg元素有明显的正截留作用,说明冠层截留过滤了大气中的Ca和Mg。K元素在林缘和林下的淋溶作用较明显,其中林下冠层中K元素的淋溶达到了70.36 kg/hm2,是林缘下的4.06倍。综上所述,粗枝云山人工林冠层显著改变了大气降水中金属元素的迁移过程,并且冠层对重金属元素有一定的截留过滤作用,该作用高于对大量金属元素的过滤效果,这些结果有助于认识林冠对大气降水中金属元素的分配过程及其影响,为‘大气-植被层’之间的元素循环联系提供了基础数据,也为亚高山森林生态系统的管理提供新的依据和思路。