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。     

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。     

贵州省喀斯特阔叶林降雨截留分配特征

[目的]对贵州省喀斯特阔叶林降雨截留分配特征进行研究,为喀斯特地区水土保持和森林生态功能分析提供参考。[方法]以贵州喀斯特阔叶林的降雨分配特征为研究对象,利用2015年9月至2016年3月间野外实测的25场降水数据对森林林冠层、灌木层的降雨截留分配特征进行研究。[结果]观测期内降雨以小雨和中雨为主,降雨总量为208.25mm;树干流总量为21.83mm,占降雨总量的10.48%,变化范围为0~14.3%;林间穿透雨总量为186.89mm,占降雨总量的89.7%。灌木层截留总量为34.86mm,占降雨总量的16.74%;林冠截留的总量为22.58mm,占同期降雨的10.84%。当林外降雨量大于1.15mm时,研究区内开始产生树干流,且树干流与林外降雨量呈线性正相关关系;灌木截留量随着降雨量的增大而增大,但林冠层截留率与降雨量之间没有明显的相关关系。[结论]喀斯特阔叶林对降雨具有较强的截留和再分配作用,对区域水量平衡和水土保持具有重要影响。     

典型黑土区水土保持林冠层截留降雨分析

通过对黑土区主要水土保持林冠层截留降雨观测分析,结果表明:林冠层截留量与降雨量关系密切,在显著性水平0.01下,R~2为0.636~0.837;而与最大30 min降雨强度和最大1 h降雨强度微弱相关。不同林分冠层截留率平均为27.02%,大小排序为:樟子松与落叶松混交林樟子松纯林落叶松纯林樟子松与杨树混交林白皮柳纯林杨树纯林,总体表现为混交林纯林,针叶林阔叶林。建议在黑土区水土保持林配置上提高混交林和针叶林比例,适当配置适应当地生长的阔叶树种。     

大兴安岭地区天然樟子松林降雨截留再分配特征

为研究大兴安岭地区樟子松林冠截留分配特征,选择黑龙江漠河森林生态系统定位研究站天然樟子松林固定样地,对其大气降雨、穿透雨、树干径流进行定位观测。通过26场降雨的观测分析,结果表明:天然樟子松林在观测期内林冠截留总量为123.48mm,占同期降雨量的25.04%。与全国其他森林类型的平均林冠截留率(11.14%~36.15%)相比,天然樟子松林的林冠截留率处于中等偏上水平。观测期内穿透雨总量和树干径流总量分别为362.85mm和6.79mm,分别占大气降雨量的73.58%和1.38%。观测发现,当降雨量PG5.2mm时,樟子松才会产生树干径流,且树干径流量随树干径级的增加呈增大的趋势。运用修正的Gash模型模拟林冠截留,模拟值低于实测值5.12mm,相对误差为4.15%,说明修正的Gash模型适用于大兴安岭地区天然樟子松林。     

华北土石山区油松林对降雨再分配的影响

森林对大气降雨的再分配有着重要的作用,2010年通过对河北省木兰国营林场油松林穿透降雨、冠层截留量和树干径流的观测,分析了华北土石山区油松林降雨再分配的特征。结果表明:油松林的穿透降雨量、冠层截留量和树干径流量分别占大气降雨量的67.07%,29.79%,3.10%。油松林冠层穿透降雨量和树干径流量与林外降雨量呈明显的线性关系(R2=0.986,R2=0.893),林冠截留量与降雨量成幂函数关系(R2=0.765);根据回归方程,当林外降雨量大于0.264mm时,可发生穿透降雨,当林外降雨量大于4.89mm时,可发生树干径流;林冠在降雨再分配过程中起着主要的作用,在空间和时间上都进行了再分配。     

子午岭林区林冠对降雨截留作用的研究

利用林内外降雨观测资料,分析了子午岭林区4月—10月林内降雨量、林冠截留量、林冠截留率与林外降雨指标的关系。其结论为林内降雨量与林外降雨量呈直线正比关系;林冠截留量与不同雨量级呈幂函数关系;影响林冠降雨截留率的最好降雨指标为 PI₃₀。     

冀北山地阔叶林对降雨再分配的影响

[目的]探讨冀北山地阔叶林林冠层的穿透降雨、冠层截留和树干径流对降雨再分配的影响,为该地区的森林建设、森林结构调整提供依据。[方法]利用SPSS专业统计分析软件对林地降雨的数据进行相关性分析和回归分析。[结果]林分的穿透雨占的比例是最大(占到总比例的70.22%),林冠截留其次(为28.20%),而树干径流占得比例最小(为1.58%);穿透雨量与林外降雨量有比较好的线性关系(R^2=0.997 9),林分在降雨比较小的时候是不会有穿透雨的,当林外降雨量达到0.78mm时开始出现穿透雨。林冠截留在降雨的再分配过程中占有很重要的作用,林冠截留量与林外降雨量有明显的幂函数关系,达到了极显著水平(p<0.01)。树干径流量与林外降雨量呈现正相关的关系(R^2=0.9703),阔叶树林在降雨达到4.88mm时才会出现树干径流,但是树干径流具有一定的时滞性,而时滞性的大小和林木本身及雨量的强弱都有很大的关系,当叶面积指数较小,并且枝干夹角成45%,林木表面光滑则形成比较容易。[结论]林冠层对降雨的再分配过程有重要影响,冀北山地阔叶林林冠层的水文效应与森林健康发展具有一定的关系。     

大兴安岭北部兴安落叶松林降雨截留再分配特征

以大兴安岭北部兴安落叶松(Larix gmelinii)林为研究对象,通过37场降雨的观测,对兴安落叶松林的降雨截留再分配进行系统研究。结果表明:(1)研究期内大兴安岭北部兴安落叶松林的穿透降雨量、树干茎流量和冠层截留量依次为303.20,0.555,92.23 mm,分别占大气降雨量的76.57%,0.14%,23.29%。(2)兴安落叶松林内穿透降雨量、林冠截留量与林外降雨量之间均呈幂函数关系(P0.01)。(3)当降雨量4mm时,兴安落叶松产生树干茎流,且树干茎流量与林外降雨量呈正相关关系(P0.01)。(4)与本地区其他森林冠层对降雨截留状况相比,兴安落叶松林冠截留率偏小;与全国其它地区不同森林相比,其林冠截留率处于全国主要森林平均林冠截留(14.7%~31.8%)的中等水平。     

大豆冠层对降雨再分配的影响

[目的]研究农作物冠层的降雨再分配特征,为区域水土流失治理和生态环境建设提供科学依据。[方法]以大豆作为研究对象,采取人工模拟降雨法以及喷雾法观测大豆不同生育期(幼苗期、始花期、盛花期、结荚期和始粒期)以及降雨强度(40,80 mm/h)下的茎秆流量、穿透雨量以及冠层截留量,探究大豆全生育期的冠层截留分异特征及叶面积指数和降雨强度对大豆降雨再分配的影响。[结果]大豆生育期内,茎秆流率平均值为15.02%,穿透雨率平均值为83.94%,冠层截留率平均值仅为1.04%。表明冠层截留所占降雨再分配的比例很小,其对降雨空间分异的影响所占比例较小。随着叶面积指数的增加,大豆的茎秆流量及茎秆流率,冠层截留量及冠层截留率均显著增加,然而穿透雨强度及穿透雨率显著减小。当降雨强度由40 mm/h增大到80 mm/h时,大豆的茎秆流量显著增加,但茎秆流率随雨强的变化并无显著差异;穿透雨量随着雨强的增大而增大,且随着雨强的变化存在显著性差异,但穿透雨率随降雨强度的变化并无显著差异。[结论]大豆冠层对降雨的再分配主要体现在茎秆流以及穿透雨,冠层截留所占比例很小,且叶面积指数与降雨强度均对降雨再分配有着重要的影响作用。     

不同类型园林植物群落冠层的截留能力研究

[目的] 对不同类型园林植物群落冠层截留能力进行研究,为选择冠层截留效果最优的植物群落配置提供理论依据。[方法] 选取7种不同结构的植物群落采用实测法分别测定林外降雨量、林下穿透雨量、树干茎流量,再利用水量平衡法求得冠层截留量,进行分析对比。[结果] 单层针阔混交林的冠层截留率达到了49.86%,截留效果最好。单层阔叶灌木截留率为23.66%,截留效果最差。林外降雨量与林下穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量呈线性正相关,拟合系数R²均在0.9左右。对冠层特性与冠层截留能力进行相关性分析的结果为,叶面积指数、郁闭度、冠层厚度、绿化覆盖面积和三维绿量与穿透率呈负相关,与截留率呈正相关。[结论] 园林植物群落冠层对雨水有一定的截留能力,且不同类型的群落有一定的差异性,单层阔叶灌木的截留率最低,单层针阔混交林的截留率最高;叶面积指数与郁闭度越高、冠层越厚、绿化覆盖面积与三维绿量越大,园林植物群落的冠层截留能力越好。     

吉林省森林涵养水源经济价值核算

[目的]分析吉林省各植被类型的森林涵养水源能力及森林生态系统总的涵养水源价值量,为森林可持续经营和管理提供依据。[方法]以吉林省森林生态系统降水截留率和降水量的测定数据为基础,应用降水截留率与森林林冠、降水量的关系得到森林涵养水源实物量,利用影子工程法得到森林生态系统涵养水源的经济价值。[结果](1)吉林省年均降水量为1 179.9mm,各植被类型的森林涵养水源能力为:天然林人工林乔木林经济林;(2)每年森林涵养水源总量为7.24×1010 m3,森林涵养水源的价值量为1.81×1011元。[结论](1)吉林省水资源流出量大于流入量,属于人口与生态双重缺水的省份;(2)森林植被类型虽然丰富,但森林资源存在区域分布不均,人工林树种单一且有着过伐林的资源结构特征等问题。     

旅游干扰对重庆市黄水国家森林公园枯落物及土壤蓄水能力的影响

[目的] 探索不同旅游干扰强度对景区枯落物及土壤蓄水能力的影响，为景区管理措施制定和生态环境改善提供一定的参考。[方法] 以重庆市黄水国家森林公园为研究对象，分析非干扰、轻度干扰、中度干扰和重度干扰4个处理条件下景区枯落物及土壤蓄水能力的变化。[结果] 随着旅游干扰强度的增强，景区枯落物及土壤蓄水能力均显著降低，而土壤容重则显著提升（p<0.05）。与未干扰相比，重度干扰下景区枯落物总蓄积量、未分解层和半分解层蓄积量分别显著降低55.30%，57.47%和49.19%（p<0.05）；未分解层枯落物最大持水率、最大拦蓄率、有效拦蓄率、最大持水量、最大拦蓄量及有效拦蓄量分别降低19.83%，24.83%，20.22%及57.89%，56.67%%和62.35%，而半分解层则分别降低30.01%，33.21%，37.48%及69.90%，70.94%，72.77%；土壤容重提升97.33%（p<0.05），总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量、非毛管持水量、初渗率、稳渗率、平均渗透率和渗透总量分别提升26.57%，8.83%，17.74%，38.64%，42.98%，32.13%，67.01%，65.23%，64.22%和44.01%（p<0.05）。[结论] 旅游干扰通过降低景区枯落物尤其是半分解层枯落物和土壤蓄水能力而影响景区生态系统水文调节功能。     

Jag S对黄土坡面降雨入渗的调控效应

[目的]Jag S是一种新型可用于调控水土流失的高分子化学材料,揭示Jag S对降雨入渗的化学调控效应,为黄土坡面水土流失治理提供科学依据。[方法]采用人工模拟降雨试验研究Jag S对黄土坡面入渗调控效应。[结果](1)撒施Jag S坡面入渗率随降雨过程的变化趋势与裸坡相似,起初皆随降雨历时的延长先快速减小,随后趋于稳定状态;(2)撒施Jag S的坡面和裸坡相比,初始产流的时间提前,入渗率减小速率较大,达到稳渗阶段所用的时间少,且前期入渗率小于裸坡坡面前期入渗率,但稳渗率大于裸坡;(3)撒施Jag S坡面的入渗量明显高于裸坡的入渗量,在各个剂量下,入渗量均随坡度的增加而减小,随雨强的增加而呈现递增变化趋势。[结论]因此撒施Jag S可有效增加土壤入渗和强化入渗效应。强化入渗效应的Jag S剂量顺序依次为:1g/m23g/m25g/m2。     

黄土丘陵区不同坡度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

降雨特征和坡度是影响土壤入渗过程的重要因素,在植被恢复过程中,其对土壤入渗特征的影响可能会有所不同。选取黄土丘陵区6个坡度(5°,10°,15°,20°,25°和30°)的撂荒草地(2年)径流小区(5 m×20 m),观测自然降雨条件下(共计34场降雨,产流11场)植被生长旺期(7—9月)土壤入渗特征,研究降雨过程参数(降雨量、平均雨强、降雨历时和I_(30))、坡度和植被盖度对坡面入渗特征的影响。结果表明:(1)11场产流降雨不同坡度土壤入渗量总体变化范围为6.58～70.91 mm,入渗补给系数为0.83～1.00,入渗率为0.22～19.35 mm/h;(2)土壤入渗量随降雨量呈线性增加(R~2=0.99,p0.01),入渗补给系数随I_(30)呈指数降低(R~2=0.91,p0.01),平均入渗率随降雨强度呈线性增加(R~2=0.71,p0.01),随降雨历时呈幂函数降低(R~2=0.99,p0.05);(3)坡度增大使得径流位移增长,导致入渗量、入渗补给系数和平均入渗率整体随坡度增大而呈幂函数增加,但当坡度25°时,因径流势能沿坡面方向分量增加,径流流速加快,上述入渗特征参数略有降低;(4)由于降雨量在植被生长周期内呈下降趋势,很大程度上导致植被对入渗特征的影响受控于降雨量,土壤入渗量表现出随着植被盖度的增加呈幂函数显著下降的趋势。总体而言,降雨特征和坡度是影响土壤入渗的主要因素,且土壤入渗特征参数可表示为降雨过程参数和坡度的综合幂函数方程;在入渗补给系数较高的情况下,植被覆盖对土壤入渗特征的影响减弱。研究结果对于坡面尺度降雨径流调控机制和生态水文过程研究具有重要意义。     

降雨和植被覆盖对铁路路基边坡土壤侵蚀的影响

[目的] 探究不同植被覆盖对边坡径流泥沙的削减作用,为改善道路路基边坡的植被配置,减少公路边坡的水土流失量提供科学参考。[方法] 选取江苏省南通市境内在建的南京市—启东市铁路路基为研究对象。利用坡面观测小区,选取观测期内不同降雨强度（15,28,40,63,82 mm/h）的自然降雨条件,对3种植被覆盖（灌草坡面、植草坡面和裸坡坡面）的坡面产流与产沙进行分析,揭示植被覆盖对径流和泥沙的拦蓄作用。[结果] 降雨强度对初始产流时间影响显著（p<0.05）,3种植被覆盖的初始产流时间随降雨强度的增加逐渐减少,植草坡面和草灌结合坡面相比裸坡坡面对初始产流时间的延缓作用显著。随着降雨强度的增加,3种下垫面坡面径流量均呈增大的趋势,植草和草灌结合坡面相比裸坡坡面有较好的削减坡面径流作用。试验条件下,草灌结合坡面削减率在54.20%～63.68%,植草坡面削减率在38.59%～55.37%。随着降雨强度的增加,裸露坡面所产生的泥沙量呈指数型递增,在降雨强度大于63 mm后尤为明显,由662.66 g （15 mm/h）陡增至2 002.95（82 mm/h）。植草和草灌结合坡面随降雨强度的增大产沙量增加不明显,泥沙产生量在0.9～4.9 g。[结论] 路基边坡产流产沙随着降雨强度的增大而增加,降雨对坡面产流产沙影响显著;植草坡面和草灌结合坡面相比裸坡坡面有非常明显的减少土壤侵蚀的效果。     

白龙江上游径流变化特征及其对降水和人类活动的响应

[目的]研究近50a来白龙江上游径流变化特征,并进一步分析径流对降水的滞后效应以及降水与人类活动对径流变化的影响。[方法]以1961—2010年白龙江上游武都水文站的月径流数据和白龙江上游气象站月降水量数据为基础,采用集中度和集中期、Mann—Kendall法、R/S分析法等多种数理统计方法,分析了近50a来白龙江上游径流量在年际、季节和月尺度上的变化特征,并预测了其未来可能的变化趋势。[结果]白龙江上游径流年内分配极不均匀,多年平均集中度Cd达34.92%。近50a来白龙江上游年径流量呈极显著减少趋势(p0.001),变化率为-3.942×108 m3/10a,Hurst指数为0.980.5,表明未来一段时间内白龙江上游年径流量可能继续呈减少趋势。四季和1—12月径流量均呈显著减少趋势(p0.05),年径流量在1990年发生由多到少的突变。白龙江上游径流对降水的响应存在滞后效应,且滞后时间有微弱延长趋势。近50a来白龙江上游径流系数呈显著减小趋势(p0.001),降水量转化为径流的部分逐年减少,径流系数在1990年后减少了0.14。[结论]1990年之前,白龙江上游径流变化主要受降水影响;1990年以后,人类活动逐渐成为影响白龙江上游径流变化的主要因素。