森林植被对降水的截留效应研究

简单介绍了森林植被对降水截留作用，从林冠截留、树干截留和枯落物截留概述了研究现状及部分成果。迄今对森林截留效应的研究规模多集中在小尺度，要把一个地区的小尺度的研究成果可靠地应用于大尺度的其它地区，还必须加强对截留过程的机理研究。     

太行山区不同人工林林冠截留降水的比较研究

林冠截留降水是林地水分循环中重要的水文过程。通过穿透降雨和树干径流自动采集系统对太行山区油松和侧柏两种典型人工林在天然降雨条件下林冠截留降水的生态水文过程进行了分析。结果表明,两种林分林冠截留和树干径流的过程都与林外降雨呈正相关关系。油松林冠截留降水的能力明显强于侧柏,而截留降水转化为树干径流流量则小于侧柏。油松林冠次降雨截留降水率约为18.9%,其中大约3.5%的截留降水转化为树干径流,大约81.7%的降水到达地面;侧柏林冠次降雨截留降水率约为13.3%,其中大约8.9%的截留降水转化为树干径流,大约88.9%的降水达地面。从林冠截留功能的角度分析,在太行山区进行人工造林时,坡度较缓山丘地区适宜种植侧柏,坡度较陡的山岭地区适宜种植油松。     

黄土高原半干旱区油松人工林冠层截留降雨模拟与分析

基于黄土高原半干旱区2012—2013年观测数据,采用定位研究方法对该区油松人工林林冠层降水再分配情况进行研究;采用王彦辉模型和崔启武模型对林冠截留量进行模拟并对其适用性进行对比分析。结果表明:1)油松人工林穿透雨量与林外降雨量呈显著线性关系(R2=0.978 9),林冠截留量与林外降雨量呈幂指数关系(R2=0.867 3),平均林冠截留率为25.5%;2)王彦辉模型和崔启武等模型模拟的决定系数R2分别为0.724 5和0.755 4,黄土高原半干旱区油松人工林林冠截留模拟效果崔启武模型较王彦辉模型要好。     

青海云杉林冠截留特征研究

运用统计建模的方法，系统研究了青海云杉（Picea crassifolia）林冠截留与降水、林分郁闭度间的关系。构建包含林分郁闭度因子的改进模型，通过模拟认为，复合模型I=a（1－e^-PC）＋bPC模拟精度高，参数物理意义较明确，其中参数a（1.3627）代表了林冠吸附容量系数，b（0.1835）代表了区域的降雨蒸发系数，较好地解释了青海云杉林冠截留吸附、湿润与蒸发物理过程的机理。分析表明，青海云杉林冠截留率随降水的变化曲线可分为快变期（完满郁闭度截留率大于36.1％，降水小于5mm）、渐变期（完满郁闭度截留率36.1％～20.40％，降水5～25mm）和稳定期（完满郁闭度截留率小于20.4％，降水大于25mm）3个阶段，完满郁闭度林冠稳定截留率为20.4％，反映了青海云杉树冠几何形态特征与截留特征间的关系。观测期间青海云杉现实林分林冠截留率平均值为19.36％～23.96％，完满郁闭度林分截留率的平均值为25.67％。青海云杉树干次茎流率均低于0.1％，平均为0.0182％，树冠的几何形态结构（枝叶的分布与排列）不利于形成树干茎流。     

长江中游栓皮栎林水文生态效益研究

1998～ 1999年实测了河南境内长江中游栓皮栎林的林外降水、林内降水、树干径流以及下层植被和枯落物对降水的影响 ,并建立了相关的计算模型。结果表明 :观测期内栓皮栎林冠层能截留降水 2 0 .77% ,并将 4.85 %的降水转化为树干径流 ,枯落物的最大持水量为 13.40 t/ hm2 ,林外降水和林内降水、树干径流之间为线性关系 ,而林冠截留符合灰色模型     

重庆四面山三种人工林林冠截留效应研究

为探讨长江三峡库区的森林水文作用,并为长江三峡库区的植被建设提供依据,对重庆四面山针叶林、常绿阔叶林和针阔混交林3种人工林的林冠截留作用进行了研究。结果表明:降雨量对林冠截留有很大影响,该地区林冠截留量与降雨量呈幂函数关系,3种人工林达到饱和截留量时的降雨量分别为55.4,52.2,102.4 mm。穿透雨量与降雨量呈明显的一元线性关系,穿透雨量随降雨量的增加而增加。3种林分截留率的大小顺序依次为:针阔混交林>针叶林>常绿阔叶林,整个雨季的总截留率依次为:32.97%、27.36%、21.85%,平均截留率为:40.77%、31.86%、27.82%。通过分析比较,针阔混交林的林冠层次多,树冠容水量高,认为研究地区针阔混交林的林冠截留能力最好。     

密云水库集水区防护林不同树种林冠截留研究

在充分考虑林冠结构特征与降雨特性的条件下,采用机械布样的方法,对密云集水区4种主要的防护林树种生长季的降雨再分配特点进行研究,并对4种防护林树种进行林冠截留模拟。结果表明：林内降雨量与林外降雨量呈线性相关关系,其回归系数可用来估计林冠蓄水蒸发系数,而截距可用来估计林冠蓄水容量;不同树种生长季场降雨的截留量,都表现出随降雨量的增大而增大,截留率随降雨量的增大而减少,在降雨初期,下降梯度最大,以后趋于平稳,直到饱和,各树种的理论饱和截留率在24.38％-38.42％之间;采用林冠截留模型进行模拟,林冠截留的实测值与预测值的误差均小于0.8,模型能够准确地模拟密云水库集水区防护林树种的林冠对季节性或长期降雨的总体截留能力。     

重庆缙云山主要森林类型林冠截留降水的研究

通过对重庆缙云山主要森林类型林冠层对降雨的截留能力进行模拟试验研究,研究结果表明,针阔混交林、阔叶林、楠竹林林冠最大截留量依次为1.08、0.71、0.43 mm。采用谢春华、关文彬等的林冠截留概念模型对林冠截留进行模拟,误差分别为针阔混交林0.24、阔叶林1.08、楠竹林0.12,能够准确地模拟林冠对季节性或长期降雨的总体截留能力。     

杏树林冠降水截留效应及其模拟研究

林冠截留直接影响到果树对降雨的有效利用,通过野外测定和统计分析,系统研究了京郊果林杏树(Apri-cot)林冠对降雨的截留特征。观测期间(2008年6-9月),共观测到降雨528.9mm,按以下比例被杏树林冠分配:穿透降雨83.2%,林冠截留16.0%,树干径流0.8%,各分量与林外降雨的回归结果表明:林内穿透降雨量与林外降雨量呈显著的正相关关系;林冠截留量与林外降雨量呈显著的幂函数关系。建立杏树林分的Horton改进模型,结果表明:表征林冠吸附容量的参数Ic*m为2.139mm,表征区域降雨蒸发能力的参数α为6.7%。Horton改进模型较好地解释了林冠截留吸附、湿润与蒸发机理,阶段模拟值和实测值有较好的一致性,显示了Horton改进模型适用于京郊杏树果林冠层截留计算。     

不同森林类型林冠截留效应研究

本文研究了7种不同森林类型林冠截留的月动态变化情况及林冠截留的水文生态效应。在一个观测期内林冠截留量随季节的变化而出现相应的变化,在雨季林冠截留量明显增大,7种不同森林类型林冠截留量的变幅从大到小的排序为：麻竹〉马占相思〉桉树〉勃氏甜龙竹〉混交林〉毛竹〉红竹。林冠截留量最大的是麻竹,最小的是毛竹,从大到小的排序为：麻竹（100．5ram）〉马占相思（62．4mm）〉勃氏甜龙竹（48．4ram）〉混交林（48．3mm）〉红竹（26．4mm）〉桉树（23．Omm）〉毛竹（10．1mm）。林冠截留率从大到小依次排序为麻竹（18．70％）〉马占相思（11．80％）〉桉树（8．56％）〉勃氏甜龙竹（8．41％）〉混交林（8．07％）〉毛竹（7．42％）〉红竹（4．10％）。结果表明：林冠层作为截留降水的第一作用层,对阻挡雨水侵蚀,减小雨滴的溅蚀,发挥了巨大的作用。     

黄土坡面不同植被冠层降雨截留模型模拟效果及适用性评价

为探明植被冠层降雨截留水文生态效应,该文通过对黄土区坡面柠条林和杏树林冠层截留量的动态监测与模型模拟,分析了不同类型植被冠层降雨截留规律及其模型模拟的适用性。结果表明:2种不同类型植被冠层降雨截留的特征差异显著。柠条林冠层截留量随大气降雨量的增加而逐渐增加,稳定截留率约为15%。杏树林冠层截留率相对较低,特别是在降雨量小于5mm的量级,冠层"漏斗"效应明显。杏树林冠层截留率与降雨量之间未表现出明显的趋势关系,稳定截留率约为10%。对于柠条林冠层截留规律的模拟,以降雨量和冠层郁闭度为变量的崔启武模型的决定系数为0.74,以降雨量为变量的王彦辉模型的决定系数为0.68;但对于"漏斗"状结构的杏树林冠层,2个模型均未能得到较好的模拟结果。     

重庆四面山林下典型植被对水分截留的影响

为探究西南地区林下植被与水分运移的定量关系,研究林下植被对水分截留的影响,在重庆四面山选取草珊瑚(Sarcandra glabra Nakai)、杜茎山(Maesa japonica Moritzi)、常山(Orixa japonica Thunb)3种典型常见灌木,采用人工模拟降雨方法分别研究了单株灌木、枯落物截留特征以及灌木和枯落物组合结构的截留特征。结果表明:(1)单株灌木、枯落物、灌木和枯落物组合结构对降雨的截留过程大致分为3个阶段,即快速截留阶段、饱和稳定阶段和降雨结束滞后冠滴雨阶段;(2)3种典型灌木草珊瑚、杜茎山、常山的截留量均随降雨强度的增大呈先增大后减小的规律;(3)枯落物最大截留量与降雨强度呈正相关关系,枯落物单位面积质量与枯落物平均最大、最小截留量间呈正相关关系;(4)与单株灌木和枯落物各自截留状况相比,灌木和枯落物组合结构最大截留量与降雨强度呈正相关关系,且快速截留阶段历时较长、最大截留量也较大。在雨强为35mm/h时,草珊瑚、杜茎山和其枯落物组合结构最大截留量大于灌木和枯落物各自最大截留量之和,常山和其枯落物组合结构最大截留量小于常山和其枯落物各自的最大截留量之和,在雨强为70,95mm/h时各组合结构最大截留量小于单株灌木和枯落物单独的最大截留量之和。林下灌木和枯落物在水分运移过程中均扮演了重要角色,其中枯落物对水分截留的贡献更大。因此,合理进行林下植被构建与配置能有效截留水分,对减少林地土壤侵蚀有一定的积极作用。     

植被盖度对水土保持功效影响的研究综述

就近年来国内有关植被盖度对降雨能量、降雨截留、土壤入渗、初损降雨量、径流量以及泥沙量的影响做了综述;分析了理研究中不足之处,并就今后研究中应注意的问题提出了作者的观点和看法。     

重庆缙云山楠竹林地不同时间尺度降雨量再分配规律研究

楠竹林是缙云山森林生态系统的一种典型植被类型,通过对楠竹林地设置的径流小区2002-2007年水文观测资料研究,定性和定量揭示了该植被类型降雨-径流过程特征的变化规律,并得出降雨过程中,林冠截留、地表径流、地下径流、土壤、枯落物等影响因子对降雨量的分配情况。研究证明,(1)2002-2007年,楠竹林的降雨的年际分布比较稳定;降雨量比较集中出现4-9月,占全年降雨量的72%,峰值出现在7月。(2)地表径流与地下径流与降雨保持密切的响应关系,在对降雨量的分配中,地表径流占30.7%,地下径流占15.2%。(3)楠竹林地的土壤最大分配降雨量为19 mm,枯落物最大分配降雨量为4.6 mm,林冠截留分配降雨量13.2%。本研究旨在为长江流域森林生态水文研究中树种选择、植被建设提供参考与数据支持。     

井冈山国家级自然保护区杉木林冠层的截留模型

[目的]研究和改进井冈山国家级然保护区杉木林冠层截留模型,为研究区森林资源生态价值评价、水资源保护和管理、生态环境保护等相关研究提供理论基础。[方法]以仪垂祥等提出的冠层截留模型为基础,对其进行改进,并以实测杉木林截留数据对模型进行率定和验证。[结果]经实测数据率定,降雨过程中的附加截留量与"截留剩余雨量"(降雨量与叶面截留量的差值)呈幂函数关系。率定之后的模型在次降雨截留模拟的自检验分析中模型有效系数为0.90,比经验模型模拟的精度更高,在其他样地的累计截留模拟中的相对偏差平均为6.49%,模拟精度与同类研究中Gash模型的模拟精度相当。[结论]经率定的改进模型可以应用于研究区杉木林的冠层截留模拟。     

青海高寒区典型植被地表径流及氮磷流失特征

研究自然降雨下青海高寒区典型植被地表径流与氮磷流失规律及其影响因素,可为青海高寒区植被建设及水土保持研究提供科学依据。该研究以青海高寒区青杨林、祁连圆柏林、青海云杉林、荒草地、华北落叶松林典型植被为研究对象,采用径流小区结合室内试验分析研究不同植被类型地表产流及氮磷流失特征,并基于冗余分析探明影响氮磷流失的主要因素。结果表明:1)自然降雨条件下,不同植被类型降雨截留效果不一致,且截留效果受降雨量大小影响。在雨量级0～50 mm中,各植被平均截留率表现为青杨林(49.37%)、祁连圆柏林(32.62%)、荒草地(21.21%)、青海云杉林(18.90%)、华北落叶松林(9.28%)。2)研究时段内穿透雨量与地表径流量呈正相关,地表产流受穿透雨量影响较大;不同种植被类型减流效果差异明显,华北落叶松林的减流效果最佳,青杨林减流效果最差。3)青海高寒区氮磷流失量相对较低,地表径流氮磷流失量表现为硝态氮氨氮磷酸盐;不同植被类型氮磷流失总量表现为青杨林荒草地青海云杉林祁连圆柏林华北落叶松林。4)冗余分析结果表明,氮磷流失主要受地表径流量、饱和含水率、容重影响。5种典型植被均能有效的降低地表径流、减少氮磷流失,华北落叶松林的截流、控制养分效果最佳,青杨林的最差;减少地表径流、降低饱和含水率、增加容重能有效减少氮磷流失。该研究为今后区域植被建设提供了参考。     

冬小麦冠层降雨截留过程及其模拟研究

冬小麦冠层截留直接影响冬小麦对降雨的有效利用,通过模拟降雨试验和统计分析,系统研究了降雨量、降雨强度对冬小麦冠层截留特征的影响,建立了适于降雨冬小麦冠层截留的模型。结果表明:棵间雨量与降雨量呈显著的正相关关系(P<0.01);冠层截留量与降雨量呈显著的幂函数关系(P<0.01)。降雨强度与棵间雨量百分比呈负指数函数关系(P<0.01),与冠层截留量百分比呈负幂函数关系(P<0.01)。不同降雨强度下冬小麦冠层截留过程趋势一致,降雨强度越小,其达到冠层截留容量时所需时间越长。降雨强度对冠层截留容量没有明显影响。在雨量恒定条件下,冠层截留量随雨强的增加而减小,呈明显的负相关关系。叶面积指数(leaf area index,LAI)与冬小麦冠层截留容量呈正相关关系(P<0.01)。构建了具有较好截留机制的冬小麦冠层降雨截留过程模型,并基于模拟降雨和天然降雨的数据拟合了模型参数,表征冬小麦降雨蒸发能力的参数α为0.008。模拟值和实测值有较好的一致性,显示了修正模型适用于冬小麦冠层截留计算。     

重庆市四面山不同森林类型林冠的截留作用

 通过对重庆市四面山6种不同森林类型(温性针叶林、暖性针叶林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林、暖性竹林)最大容水量和林冠截留率的测定,研究了不同森林类型林冠截留作用的差异。结果表明:1)温性针叶林和暖性针叶林较其他4种森林类型具有更高的单位面积林冠最大容水量及林冠平均截留率,表现出较强的林冠截留功能;2)影响植物群落林冠最大容水量的主要因素为郁闭度及单位面积枝叶质量,呈正相关关系;3)影响各森林类型林冠截留率的主要因素为降水量、降水强度以及林冠枝叶干燥程度,随降水量或降水强度的增加,不同森林类型的林冠截留能力表现出不同程度的降低;枝叶干燥程度对不同森林类型截留能力的影响也有明显的区别。