河北省太行山4种经济林林冠层的水文效应

[目的]探索河北省太行山区4种经济林林冠层的水文效应,揭示其水源涵养功能。[方法]选取位于石家庄市西南部山区的核桃、苹果、杏、樱桃成林,雨量筒测定穿透雨量,树干缠绕法测定树干径流量,分析林冠层水文效应。[结果] 4种经济林的林内穿透雨量、树干径流量均随林外降雨量增加而增大;林外降雨量达到45.1 mm之前,林冠截留量随之增加而增大,之后增大趋势减缓;次降雨量在14.3～29.5 mm时,4种经济林的林冠截留作用最大,截留量占比均在20%以上;林外降雨量一定的情况下,4种经济林林冠层对降雨的截留量有较大差异,其排序为:樱桃苹果核桃杏,与郁闭度大小排序一致,林内穿透雨量与截留量排序相反;树干径流量排序为:樱桃杏核桃苹果,与平均地径大小排序基本一致。[结论] 4种经济林林冠层对降雨的再分配作用明显,林冠截留作用主要与林外降雨量有关,受林分类型、树冠结构特征如郁闭度、树木地径等的影响。     

冀北山地不同林分类型林冠层降水分配研究

对冀北山地落叶松桦木混交林、山杨桦木混交林、油松蒙古栎混交林3种典型林分林冠层降水分配进行了研究。结果表明：在观测期间,随着降雨量的增加,穿透雨量、径流量和林冠截留量都增加,林冠截留率降低;3种林分穿透雨量分别为115.31,115.08,125.94mm,分别占林外降雨总量的68.94%,68.81%,75.31%;3种林分单株树干径流量分别为4.35,5.90,6.24mm,分别占降雨总量的2.56%,3.47%,3.67%;可用线性回归方程来分别拟合穿透雨、树干径流、林冠截留量与林外降雨间的关系,均取得较好结果。引用林冠截留概念模型,能够较好地预测冀北山地森林生态系统降雨的林冠截留特征。     

泰山典型林分的林冠截留特征

 应用相关分析方法对泰山罗汉崖林场9个典型林分类型的林冠截留特征进行研究。结果表明:林内降雨量与林外降雨量呈很好的线性关系,林冠截留量与林外降雨量呈较好的对数关系;9个典型林分类型对降雨的截留能力为五角枫>麻栎+黑松>15 a麻栎>刺槐>50 a麻栎>黄连木>黄连木+刺槐>侧柏>黑松;7个典型林分类型形成树干径流的能力为15 a麻栎>50 a麻栎>黄连木>五角枫>黑松>刺槐>侧柏;各林分类型总体产生林内降雨的林外降雨量临界值为6.28 mm。     

苏南丘陵区毛竹林林冠水文特征

为探讨苏南丘陵区毛竹林林内冠层水文特征,准确揭示冠层水文动态变化规律。2013年1月到2014年12月连续两年对苏南丘陵区毛竹林(phyllostachy edulis)林内水文效应进行了定位监测,使用自制装置收集树干径流、集水槽收集穿透雨、雨量筒收集林外降雨。研究不同的降雨量等级、降雨强度等级下,树干径流、穿透雨和林冠截留随降雨特征变化规律,并建立了回归模型,通过降雨量、相对湿度、降雨强度、风向、空气温度、相对湿度、叶面积指数定量分析了影响林冠截留的主要因素。结果表明:研究期内苏南丘陵区毛竹林外累计降雨量为2 419.1 mm,林内累计穿透雨量、树干径流量、林冠截留量分别占同期降雨量的58.70%,6.14%,35.16%;降雨量与穿透雨量、树干径流量呈现极显著线性关系,与林冠截留量的线性相关性较显著;毛竹林生长旺季月平均叶面积指数不断增加的同时,各月林冠截留总量随之增加,月平均林冠截留率整体呈下降趋势。研究区毛竹林林冠部分和树干的持水能力分别为0.38 mm,0.1 mm,且降雨事件中形成树干径流的最小雨量为1.30 mm。通过相关性分析得到影响毛竹林林冠截留主要气象因子为降雨量和降雨强度。研究可为苏南丘陵区毛竹林降雨再分配特征研究提供科学的数据支撑,为毛竹林集约发展提供理论基础。     

杨树与小麦间作系统林冠层降雨再分配对地表径流和淋溶的影响

[目的]探讨杨树林冠层降雨再分配对地表径流量、侵蚀量和淋溶量的影响,为农林间作系统削减水土流失提供理论依据。[方法]以太湖流域杨树与小麦作系统为研究对象,通过对2013年全年101场降雨的降雨量、林内穿透雨量、树干径流量的野外观测及对地表径流量、侵蚀量和淋溶量的样品收集进行测定分析。[结果]①总降雨量为943.5 mm,林内总穿透雨量、树干径流量及截留量分别为796.2,7.3和140.0 mm,分别占总降雨量的84.4%,0.8%和14.8%。其中,降雨量10 mm的中、小降雨发生最频繁,占总降雨场次的80.2%;②穿透雨量(R~2=0.993)和树干径流量(R~2=0.748 4)与林外降雨量呈线性正相关关系;当降雨量大于5.5 mm时,树干开始产生径流;林冠截留率与降雨量呈负幂函数相关关系(R~2=0.414 7);除了降雨量外,林冠截留率还与林冠叶面积指数有关;③间作系统林分密度越大,冠层叶面积指数越大,林冠层对径流量和侵蚀量的削减作用就越强。④单株杨树距离树干1.5 m处平均穿透雨量较0.5 m,7.5 m处分别减少了3.2%,9.3%,淋溶水量分别减少了3.5%,10.8%;就单株林木而言,除降雨量外,林冠结构特征对淋溶流失起着重要作用。[结论]①间作系统中杨树林冠层对降雨的再分配作用主要取决于降雨量,降雨量越大林冠层截留效果越不显著;②杨树密度的增大能显著减少系统内地表径流量和侵蚀量;③单株杨树在距离树干1.5 m处的冠层对降雨的削减作用最大,淋溶水量亦最少。     

山西太岳山油松人工幼龄林水源涵养能力对密度调控的响应

为定量评价密度调控对油松人工林生态系统3个生态作用层水源涵养能力的影响,从降水再分配的生态学机制角度出发对太岳山油松人工林4种密度调控下的涵养水源功能进行研究。结果表明,林冠截留、树干茎流与林分密度关系密切,随着密度调控强度的增加,林冠截留量依次减小;不同密度林分间林冠截留量及树干茎流量的差异随着间伐后时间的推移减小;降雨量与穿透雨量之间存在显著的正向线性关系(R20.9),穿透雨量随降雨的增加值以中度和强度采伐样地较大;密度调控样地凋落物的自然持水率、最大持水率高于对照样地,其中以半分解层的最大持水能力最佳;中度采伐样地的非毛管孔隙度、饱和持水率和非毛管持水量在各密度调控样地中达到最大值,分别为41.55%,36.88%和31.45mm,且径流量和泥沙量最少;中度调控表现出了总体最佳的水源涵养能力。     

黄土丘陵区2种典型林分降雨分配特征及其主要影响因素

森林对降雨的分配是森林生态水文和生物地球化学循环中的重要过程之一。通过对黄土丘陵区2种典型林分(刺槐林和辽东栎林)生长季降雨分配过程的实地监测,探究2种林分的降雨分配特征及其主要影响因素。结果表明:试验期间,刺槐林和辽东栎林降雨分配各组[JP]分均表现为穿透雨量(325.0,295.1 mm)＞冠层截留量(39.8,73.6 mm)＞树干径流量(25.8,21.9 mm),同时穿透雨率(83.2%和75.6%)＞冠层截留率(10.2%和18.8%)＞树干径流率(6.6%和5.6%)。次降雨量是影响降雨分配的关键因子,穿透雨量和树干径流量与次降雨量间呈现极显著线性关系,冠层截留量与次降雨量间呈现极显著对数函数关系;穿透雨率和树干径流率与次降雨量间呈现显著对数函数关系,冠层截留率与次降雨量间呈现极显著指数函数关系。刺槐林和辽东栎林产生穿透雨的次降雨阈值分别为1.0,1.3 mm,产生树干径流的次降雨阈值分别为5.9,5.4 mm。刺槐林产生的穿透雨量和[JP]树干径流量均大于辽东栎林,而冠层截留量小于辽东栎林。研究结果为黄土丘陵区森林生态水文过程的研究提供基础数据,对该地区植被恢复过程中植被类型的选择具有指导意义。     

原始红松林和次生白桦林降雨截留分配效应研究

 以小兴安岭原始红松林为研究对象,通过97场的降雨测定,对原始红松林的降雨截留分配效应进行系统研究。结果表明:原始红松林在生长季内的林冠截留量为98.68 mm,占同期降雨量的19.61%,是次生白桦林的1.3倍。与全国其他森林类型的平均林冠截留率（11.4%～36.5%）相比,原始红松林的林冠截留率处于中等水平。原始红松林在生长季内的穿透雨量和树干径流量分别为395.77和8.78mm,分别占同期降雨量的78.65%和1.74%。与次生白桦林相比,其穿透雨量减少,而树干径流量增加。统计分析表明,原始红松林的林冠截留量、林内穿透雨量和树干径流量与林外降雨量之间均呈现紧密的三次多项式函数关系（p<0.01）,而次生白桦林的林内穿透雨量与林外降雨量之间却呈现良好的直线关系（p<0.01）。最后,对影响林内穿透雨和树干径流的因子进行筛选和分析,为研究针阔混交林的降雨分配效应提供重要参考。     

刘家峡库区水土保持林林冠截留特征研究

对刘家峡库区降雨分布、刺槐和侧柏样地林冠截留特征进行了研究,结果表明:降雨主要分布于5—9月,而大暴雨一般集中在7月上旬至8月上旬;刺槐和侧柏样地林内穿透雨量与林外大气降雨量呈明显的线性关系,林内穿透雨量随林外大气降雨量的增加而增加;侧柏和刺槐样地林冠截留雨量与林外大气降雨量呈幂函数关系;侧柏和刺槐样地截留量分别为0.33~9.13 mm和0.37~3.40 mm。     

亚热带米槠次生林和杉木人工林林冠截留特征比较

通过对福建三明地区米槠次生林和杉木人工林林内穿透雨和树干茎流进行对比分析,研究2种林分类型对降雨再分配规律的影响及其关键影响因素。在研究区2种林分内分别选取了3个20m×20m标准样地,同时设置了穿透雨和树干茎流收集装置,每场降雨后测定相应的水量。结果表明:研究期内年降雨量为1 706.6mm,米槠次生林和杉木人工林林内穿透雨量没有显著差异,总穿透雨量分别为1 204.0mm和1 289.9mm,分别占年降雨的70.6%和75.6%;米槠次生林树干茎流量显著高于杉木人工林(p0.05),两者的树干茎流率分别为4.8%和2.7%;米槠次生林和杉木人工林的林冠截留率分别为24.7%和21.8%。林内穿透雨量与林冠郁闭度和叶面积指数呈负相关关系,说明林分郁闭度越高则穿透雨量越少。米槠次生林和杉木人工林林冠截留的差异主要受林冠开阔度和树皮结构的影响,因此树种差异显著改变了森林生态系统降水再分配模式。     

岷江上游油松与华山松人工混交林对降雨的截留分配效应

人工油松与华山松混交林是岷江上游区域主要的群落类型，采用水量平衡的方法，研究了混交林林冠截留量、穿透量、树干茎流量等指标。通过混交林对24场降雨分配的定位观测，结果表明林冠截留量83．47mm、穿透量81．43mm、茎流量2．00mm，分别占同期降雨量的50．o％，48．8％，1．2％；幂函数方程能较好地拟合林冠截留量与林外降雨量之间的关系，而线性方程能较好地拟合穿透雨量、树干茎流量和林外降雨量之间的关系。结果表明恢复重建后的人工油松与华山松混交林生态系统在水源涵养、水土保持上效果明显。     

陕北黄土高原小流域土壤有效铜分布特征

对黄土丘陵沟壑区不同密度的刺槐林、榆树林、油松林、侧柏林、油松刺槐混交林等林下草本层物种组成及多样性进行了研究,目的是为人工林生态功能恢复评价和植被建设提供理论依据。研究结果表明,该区林下草本植物共有36种,多以阳性植物为主;由于林分树种组成和密度不同,林下草本物种差异较大;林下植被演替大多处于植被演替初级阶段,针阔混交林在物种数量和建种群落上表现最好,其次是油松纯林和刺槐纯林,榆树纯林生境条件最差;无论是丰富度指数还是多样性和均匀度指数,针阔混交林表现最好,其次为刺槐、油松纯林,表现最差的为榆树、侧柏纯林。     

降雨特征对南亚热带马尾松人工林降水分配格局的影响

探究马尾松人工林降雨特征对降水分配格局的影响,为南亚热带人工林经营管理提供科技支撑。依托广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站降水分配观测场,采用野外定位研究方法,以30年马尾松人工林为研究对象,观测了2018年1—12月的林外降雨、林内透流、干流和冠层截留。结果表明:研究区年降雨总量1303.6 mm,马尾松林的透流、干流及截留量分别占同期降雨的60.9%,0.4%,38.7%。产生透流和干流的最小雨量分别为0.4,2.2 mm。4个降雨特征指标中(雨量、雨强、历时和2次降水间隔时间),降雨量在马尾松降水格局分布中影响最大,雨强和历时对透流量、透流率、干流量、冠层截留量及冠层截留率均有显著影响,而2次降水间隔时间仅对透流量、干流量和冠层截留量有显著影响。SPSS多元线性回归分析表明,3个冠层水文分量对降雨特征的响应并非同步,降雨特征对林内透流和截留的影响大于干流。     

晋西黄土丘陵沟壑区油松刺槐混交林蒸腾耗水

 为了研究黄土丘陵沟壑区主要造林树种和林分蒸腾耗水规律,以位于山西省吉县蔡家川流域内密度为2 450株/hm2的16a油松刺槐混交林为对象,在2008年7—10月,应用热扩散探针技术(TDP)对油松和刺槐4个径阶共17株样木进行蒸腾液流野外实地定位连续观测,同时对环境因子进行同步连续动态观测。结果表明:典型晴天条件下,油松和刺槐树干液流速率在液流启动时间、达到峰值时间、开始快速下降时间和峰值波动范围上有较为显著的差异;2树种不同径阶单木日均蒸腾量的大小排序为油松12 cm>10 cm>6 cm>8 cm,刺槐12 cm>8 cm>6cm,呈现出日蒸腾量随胸径增加而增加的趋势;太阳辐射和水汽压差是影响油松和刺槐树木冠层蒸腾的主要因子;2008年7—10月油松刺槐混交林月蒸腾耗水量分别为30.8、24.1、26.3和18.4mm,总蒸腾量小于同期降雨量。     

小流域水土保持生态修复区森林枯落物的持水性能

 在山东省邹城市刘庄小流域水土保持生态修复区内,对5种森林植被类型的枯落物持水性能进行了研究。结果表明:①枯落物层具有明显的蓄水、保水作用。不同森林类型枯落物最大持水率为850%～1982%,其中阔叶林明显高于针叶林;但由于针叶林具有较大的枯落物蓄积量,因此,针叶林仍能维持较高的蓄水功能。不同森林类型枯落物最大持水量为154～253mm,其中针阔混交林和针叶林高于阔叶林,具体顺序为麻栎+侧柏>侧柏>赤松+侧柏>麻栎>刺槐。②不同森林类型枯落物持水量和吸水速率,随时间的动态变化规律基本相似。随浸水历时的延长,枯落物持水量呈增加趋势,但当枯落物在水中浸泡8h时,持水量达到较大值,之后增加浸泡时间 ,持水量增加幅度较为平缓。不同森林类型枯落物吸水速率,在前4h内变化最快,以后逐渐变缓,24h时吸水基本停止。③不同森林类型枯落物有效拦蓄水深为0 61～143mm,针阔混交林>阔叶林>针叶林;具体顺序为麻栎侧柏>刺槐>麻栎>侧柏>赤松+侧柏。     

晋西黄土区刺槐人工林林冠截留模拟

为探讨晋西黄土区刺槐人工林生态水文过程和影响机制,以2007和2008年7-10月的19场降雨和气象及林分结构资料,用修正的Gash林冠截留模型,对刺槐人工林林冠截留进行模拟.结果表明:刺槐人工林林冠持水能力和树干持水能力分别为0.55和0.1091 mm,使林冠达到饱和的降雨量为0.75 mm,使树干达到饱和所必需的降雨量为8.70 mm;修正的Gash模型可以较好地模拟晋西黄土区刺槐人工林的林冠累计截留量,林冠累计截留量相对误差最小值为0.76％,最大值为12.60％,平均林冠累计截留量相对误差为6.40％,林冠累计截留量模拟值小于实测值,截流率比实测值低2.64％.     

莲花湖库区水源涵养林水文效应的研究

对莲花湖库区流域人工林主要林型的降水截持效益、林地和荒草地枯落物层持水性能、土壤层物理性状及其蓄水效益进行了研究。结果表明:红松人工林、兴安落叶松人工林和杂木林林冠截留率分别为34.83%,13.05%,19.61%,树干茎流率分别为6.79%,0.58%,4.01%,穿透率分别为58.37%,86.18%,77.66%。林冠截留量、茎流量、穿透率与降水量均呈显著的正相关,并分别给出了它们之间的经验模型。枯落物层最大持水量变化范围为12.024.0 t/hm2,其大小顺序为红松林>兴安落叶松林>杂木林>荒草地。有效拦蓄量变化范围为2.9445.97 t/hm2,排序为红松林>兴安落叶松林>杂木林>荒草地。几种主要林型和荒草地有效拦蓄率变化范围为53.45e.95%,排序为红松林>杂木林>兴安落叶松林>荒草地。各林型土壤最大蓄水量变化范围为1 838.62 186.3 t/hm2,依次为兴安落叶松林>杂木林>红松林>荒草地。土壤非毛管蓄水量为16.2625.28 mm,依次为兴安落叶松林>红松林>杂木林>荒草地。林地土壤入渗速率显著高于荒草地。从土层厚度来说,土壤入渗速率随土层厚度的下移表现出逐步降低的趋势,即空间特征表现出土层上部>中部>下部。本试验为研究森林的水源涵养功能以及进一步综合评价该地区的森林生态功能提供了重要的科学依据。