模拟降雨条件下谷子和冬小麦植株对降雨再分配过程的影响

以谷子（Setaria italica）、冬小麦（Triticum aestivum Linn.）为研究对象,利用人工模拟降雨测定了不同降雨强度和生长阶段两种作物植株的穿透雨,采用人工喷雾法测定了不同生长阶段的冠层截留,根据水量平衡法计算了不同观测阶段的茎秆流。结果表明：谷子、冬小麦冠层对降雨的再分配作用显著,谷子冠下穿透雨率平均约为79%,茎秆流率平均约为20%,冠层截留率平均约占1%;冬小麦冠下穿透雨率平均约为79%,茎秆流率平均约为19%,冠层截留率平均约占2%。在其全生育期内,两种作物冠下穿透雨与茎秆流呈彼此消长趋势。穿透雨量和茎秆流量与降雨强度呈显著正相关关系,但是穿透雨率和茎秆流率与降雨强度的关系不显著。茎秆流量和冠层截留量及其二者占总降雨量的比率均与作物叶面积指数呈显著正相关关系,但穿透雨量及穿透雨率随叶面积指数增加呈显著下降趋势。     

自然降雨条件下夏玉米冠层截留特征及影响因素

【目的】冠层截留特征和机理研究一直是生态水文的前沿和热点,针对作物冠层截留这一不可忽视的水分通量,以夏玉米为研究对象,研究在自然降雨条件下玉米冠层降雨截留特征和分布规律,分析作物冠层截留量的影响因素,以期更加合理的评价夏玉米对自然降水的水分利用效率,为科学密植、提高旱作农业区作物产量以及防止农耕地土壤侵蚀提供理论依据。【方法】运用水量平衡原理对夏玉米冠层截留量、穿透雨量、茎秆流量及降雨量的田间观测结果进行分析。其中采用玉米行间随机放置承雨槽收集穿透雨,以测量穿透雨量;采用在茎秆基部包裹喇叭口状聚乙烯集水装置收集茎秆流,并在装置底部引出一导管,将收集到的茎秆流转移到另外塑料桶中,以测量茎秆流量;降雨量采用自动气象站实时观测,并采用人工观测进行校正。【结果】夏玉米在不同降雨量级（0.1-4.9,5.0-14.9和15.0-29.9 mm）下,冠层截留量分别为1.1、2.6和13.0 mm,平均值为1.7 mm;冠层截留率分别为12.3%、12.1%、15.3%,平均值为13.3%。通过监测数据,建立了夏玉米冠层截留率与玉米叶面积指数和植株株高的回归方程,相关性显著;分别建立了各气象因子与夏玉米冠层截留量的回归方程,其中降雨历时和水汽压差分别与冠层截留量呈极显著幂函数相关关系;降雨量与冠层截留量呈极显著指数函数相关关系。同时,考虑所有影响因素的综合效应,建立了冠层截留量与影响因素的复合关系模型,相关系数R2=0.946。【结论】本研究中,自然降雨条件下,夏玉米的冠层截留量不可忽略,并且受到多种因素的交互影响,单一因素不能完全解释。夏玉米种植密度、形态指标（株高、叶面积）和气象因子（降雨量、风速、水汽压差、降雨历时）均对夏玉米冠层截留量有影响。建立冠层截留量与多种影响因素的复合关系模型,可为作物的科学密植、提高旱作农业区作物水分利用效率提供更充分理论基础。     

青海大通白桦林冠层降雨再分配与冠层结构关系研究

通过设计不同密度的12个样地,测定降雨再分配与冠层结构指标的关系以及不同降雨量下降雨再分配变化情况。结果表明,当降雨量10mm时,穿透雨量与冠层结构特征关系并不明显,但是其空间变化明显,变异系数较大;降雨量10mm后,叶面积指数、郁闭度均与穿透雨量呈多项式函数关系,穿透雨量随着叶面积指数、郁闭度的增大而减小,穿透雨量与冠层孔隙度呈负相关的多项式函数关系;林冠截留率随着叶面积指数和郁闭度的增大而增大,随着冠层孔隙度的增大而减小;叶面积指数、冠层孔隙度和郁闭度3个冠层结构指标之间,叶面积指数对穿透雨和林冠截留影响最大。研究期间,林外降雨总量为243.24mm,白桦林的总穿透雨量、树干茎流量、截留量分别为185.61、2.49mm和56.55mm,分别占大气降雨总量的76.31%、1.02%和23.24%;穿透雨量、树干茎流量、截留量均与林外降雨量呈显著正相关关系,穿透雨率、树干茎流率随着降雨量的增大而增大,截留率随着降雨量的增大而减小并逐渐趋于稳定;降雨量3.32mm时才开始产生树干茎流。     

模拟降雨条件下烤烟植株对降雨再分配及产流的影响

【目的】明确烤烟植株对降雨再分配及产流的影响,为坡耕地土壤侵蚀的防治及可持续利用提供理论依据。【方法】采用室内人工模拟降雨法,测定了40,80和120 mm/h降雨强度下烤烟旺长期的茎秆流、穿透雨、径流和渗漏,并进一步探讨了茎秆流和穿透雨与产流的关系。【结果】茎秆流量、穿透雨量和穿透雨率与降雨强度呈极显著正相关关系,而茎秆流率则与降雨强度呈极显著负相关关系;不同降雨强度下茎秆流率和穿透雨率分别为24.66%～28.79%和71.21%～75.34%。当降雨强度为40 mm/h时,茎秆流几乎不参与径流形成,当降雨强度为80和120 mm/h时,茎秆流再分配后形成径流和渗漏的比例分别为16.90%～20.54%和79.46%～83.10%;穿透雨再分配后形成径流和渗漏的比例分别为40.14%～66.19%和33.81%～59.86%。径流中来源于茎秆流和穿透雨部分的比例分别为0.82%～10.07%和89.93%～99.18%,而在渗漏中来源于茎秆流和穿透雨部分的比例分别为42.19%～44.21%和55.79%～57.81%。【结论】降雨经烤烟植株再分配后,茎秆流主要形成了渗漏,对地表径流的贡献相对较小;而穿透雨主要形成了径流和渗漏,是两者的主要来源。     

辽东半岛赤松和蒙古栎林降雨再分配特征及其相关性分析

  目的  降雨再分配是森林生态系统重要的水文过程，分析辽东半岛地区赤松和蒙古栎林降雨再分配特征，为区域典型林分的生态水文分析及模型建立提供参考。  方法  以辽宁仙人洞国家级自然保护区内的赤松和蒙古栎林为调查观测对象，选择林外降雨量（POF）、林内穿透雨量（TF）、树干径流量（SF）和树冠截留量（IF）为指标，应用回归分析法建立林外降雨量与各类指标的关系方程，并分析2种林分的降雨特征及其变化规律。  结果  （1）赤松林穿透雨量、树冠截留量和树干径流量分别为388.5、215.3、66.5 mm，占林外降雨量的57.96%、32.12%、9.92%；蒙古栎林穿透雨量、树冠截留量和树干径流量分别为421.7、119.0、55.5 mm，占林外降雨量的70.73%、19.96%、9.31%。（2）低强度降雨时，赤松和蒙古栎林的初始迟滞时长1 h左右，而中等和高强度降雨时，迟滞时长较短，明显小于1 h。且赤松林的树冠截留迟滞时间较长，迟滞作用更强，截留效果更好。（3）林外降雨量与穿透雨量、树干径流量呈极显著线性正相关（P < 0.001），赤松林和蒙古栎林产生穿透雨l、树干茎流量的最小降雨量分别为4.2、5.8和2.0、2.5 mm。（4）赤松和蒙古栎林的树冠截留量与林外降雨量呈极显著（P < 0.001）二次函数关系，树冠截留作用与林外降雨同时产生。当林外降雨量分别大于90.0、70.0 mm时，赤松和蒙古栎林的树冠截留量分别在10.0、7.0 mm左右。（5）林外降雨量与树冠截留率呈极显著负相关（P < 0.001）的幂函数关系，当林外降雨量分别大于90.0、70.0 mm时，赤松和蒙古栎林的树冠截留率趋于平稳，降低到20%和10%左右。  结论  降雨再分配过程中，赤松林的树干径流量、截留量和截留率大于蒙古栎林，而赤松林穿透雨量小于蒙古栎林，赤松林降雨再分配作用强于蒙古栎林。林内穿透雨存在迟滞效应，迟滞时长受降雨强度和林分类型影响，且赤松林的迟滞时长大于蒙古栎林。林外降雨量与树干径流量、穿透雨量、树冠截留量呈极显著正相关，与树干径流量、穿透雨量呈线性函数关系，与树冠截留量呈二次函数关系，与树冠截留率呈极显著负相关的幂函数关系。      

城市樟子松人工林对大气降雨的截留分配

在哈尔滨市城市林业示范基地(126°37′15″E,45°43′10″N),以樟子松人工林为研究对象,应用观测的20场降雨截留数据,计算穿透雨、树干径流、林冠截留,分析森林冠层对降雨的截留分配规律.结果表明:观测期内穿透雨量、树干径流量、冠层截留量,依次为185.7、29.7、123.8 mm,分别占林外降雨量54.76％、8.76％、36.51％;根据模型估算,樟子松林产生穿透雨、树干径流的阈值,分别为3.6、6.7 mm降雨;穿透雨、树干径流、林冠截留,均随降雨量的增大而增加,但其占降雨量的比例却有不同变化趋势.穿透雨量的空间变异随降雨量的增大显著减小,二者呈极显著对数函数关系(P<0.01);研究结果的林冠层截留率(36.51％),高于以往研究中樟子松截留率(5.60％～30.95％),也高于全国主要森林林冠截留率(14.7％～31.8％)的上限值.     

太岳山不同郁闭度油松人工林降水分配特征

利用2011年5-9月生长季观测的30场降雨数据,分析了山西太岳山不同郁闭度下油松人工林林冠截留、穿透雨以及树干茎流与降雨量的关系,以及林冠截留过程的特点.结果表明:(1)实验观测期间,该地区降雨总量为634.79mm,单次平均降雨量为21.16mm,单次最大降雨量为58.15mm,单次最小降雨量为0.54mm.其中,8月份的降雨总量最大,为190.77mm,6月份的降雨总量最小,为41.81mm.(2)郁闭度为0.8的油松人工林林冠截留量与降雨量呈一元线性关系,郁闭度为0.7、0.6和0.5均呈幂函数关系;对于各郁闭度的油松人工林,其林冠截留率与降雨量均呈对数函数关系;穿透雨量、树干茎流量与降雨量均呈明显的一元线性关系,穿透雨量和树干茎流量都随着降雨量的增加而增加.(3)不同郁闭度油松人工林之间林冠截留、穿透雨和树干茎流不同,总的趋势为随着郁闭度的减小,林冠截留量减小,穿透雨量增大,树干茎流量增大.林冠截留量与郁闭度表现出正相关关系,而穿透雨量、树干茎流量都与郁闭度表现出负相关关系.(4)各郁闭度林冠截留量、穿透雨量和树干茎流量的月动态变化与总降水量的月变化基本一致.     

长三角地区马尾松林降雨再分配特征

【目的】为深入研究马尾松林降雨再分配格局,加深对马尾松林水文效应机理的认识,为长三角地区水源涵养林树种的选择以及经营、管理提供理论依据。【方法】对长三角地区冬季、春季、秋季马尾松(Pinus massoniana)林大气降雨量、穿透雨量以及树干径流量进行了定位观测,利用水量平衡方程计算得出林冠截留量。通过相关性分析筛选出影响降雨再分配的主要因子为降雨量和降雨强度,分别分析了降雨量与穿透雨、树干径流、林冠截留之间的关系,降雨强度与3者之间的关系,以及叶面积指数与穿透雨、树干径流之间的关系,建立了降雨量、降雨强度与马尾松林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量之间的回归模型。【结果】2012年10月至2013年6月长三角地区马尾松林外降雨累计792.6 mm,研究区以小雨量、低强度的降雨事件为主,马尾松林内累计穿透雨量584 mm,占降雨量比例的73.7%,马尾松林累计树干径流量7.426 mm,占降雨量的0.94%。林冠截留量201.17 mm,占降雨量的25.38%。【结论】马尾松林形成穿透雨的最小雨量为1.18 mm,形成树干径流的最小雨量为4.73 mm。本研究成果为长三角地区马尾松林对降雨再分配功能及影响提供基础数据支撑。     

6 种园林灌木植物冠层截留特征研究

【目的】研究广州市园林绿化常用的 6 种灌木植物冠层截留特征,为灌木植物在海绵城市建设中的 应用提供参考依据。【方法】采用浸泡法测量大红花（Hibiscus rosa-sinensis）、勒杜鹃（Bougainvillea glabra）、 红 花 檵 木（Loropetalum chinense var. rubrum）、 海 桐（Pittosporum tobira）、 米 仔 兰（Aglaia odorata）、 灰莉（Fagraea ceilanica）叶片最大截留量、单位叶面积最大截留量、枝条最大截留量、冠层最大截留量等指标。 【结果】6 种园林灌木植物叶片最大截留量在 41.20~209.73 mg 之间,单位叶面积最大截留量在 6.84~15.80 mg/ cm2 之间,枝条最大截留量在 1.85~14.85 g 之间,冠层最大截留量在 406.49~3 204.04 g/m2 之间。6 种园林灌木植 物中,红花檵木单位叶面积截留量最大,簕杜鹃叶片截留量最高,灰莉叶片持水性能最好,大红花枝条截留量 和冠层截留量最大。 6 种园林灌木植物叶片最大截留量与叶面积呈极显著正相关,冠层最大截留量与枝条最大截 留量呈极显著正相关。【结论】在海绵城市建设中,可选用大红花等冠层截留量大及灰莉等持水性能好的园林 灌木植物进行城市绿化,缓解城市用水压力,促进广州市生态可持续发展。     

哀牢山常绿阔叶林林冠的截留特征

为了评估亚热带常绿阔叶林的水源涵养服务功能,选择哀牢山典型的原始常绿阔叶林,定位监测了林冠层对1a中共144次降雨的截留分配效应。观测期间降水总量为1707．8mm,穿透雨量、茎流量和林冠截留量分别是1421．8,15．4和270．6mm,穿透雨率、茎流率和截留率分别为83．3％,0．9％和15．8％。总降雨量大于3．7mm时才观测到林内牙透雨和树干茎流,“漏斗”状的林冠结构和持续的降雨,均可造成穿透雨量大于林外大气总降水量,而树木较大分枝角度和较多附生物,可能使有些胸径和冠幅较大树木的树干茎流量反而更小：穿透雨量和茎流量、林冠截留量与降水量均呈显著的线性正相关（P〈0．01）,而林冠截留率随降水量增大而减少;降雨特征和林分特征是影响林冠截留的主要因素。     

小陇山林区日本落叶松人工林林冠截留特征

2011年4月—10月7个月在秦岭西段小陇山林区对25年生日本落叶松人工林共33次降水事件的林冠截留特征定位观测,期间,林外大气降水总量为951.30 mm,林冠截留率、树干茎流率、穿透率分别为16.63%、0.86%和82.51%; 不同雨量级分析,穿透降水量和穿透降水率、树干茎流量和树干茎流率、林冠截留量均随着总降水量的增加呈递增趋势,而林冠截留率则随着大气降雨量和林内净降水量的增加呈递减趋势。比较相近雨量下的不同降雨强度林冠截流变化,降雨强度越大林冠截留量和截留率越小,表明持续时间较短强度大降雨,林冠截留量少,截留率亦小; 强度小历时较长的降雨,截留量和截留率都大。当林外降水量> 0.5 mm时才观测到林内穿透雨。树干茎流的变化幅度不大。     

长三角地区杉木林降雨再分配特征

对长三角地区丰水季杉木Cunninghamia lanceolata林大气降雨量、穿透雨量以及树干径流量进行了定位观测,利用水量平衡方程计算得出林冠截留量。通过相关性分析筛选出影响降雨再分配的主要因子为降雨量和降雨强度,分别分析了降雨量与穿透雨、树干径流、林冠截留之间的关系,以及降雨强度与三者之间的关系。结果显示:2012年4月至9月长三角地区杉木林外降雨累计470.7 mm,研究区以小雨量、低强度的降雨事件为主,杉木林内累计穿透雨量344.1 mm,占降雨量的73.1%,树干径流总量10.3 mm,占降雨量的2.2%,林冠截留量达到116.3mm,占降雨量的24.7%。建立了降雨量、降雨强度与杉木林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量之间的回归模型,利用拟合出的方程,可得出杉木林形成穿透雨的最小雨量为0.9 mm,形成树干径流的最小雨量为4.1 mm。     

元江稀树灌丛降雨再分配及其与气象因子的关系

中国西南干热河谷地区广泛分布有稀树灌丛植被,气候条件干热,水热矛盾异常明显,然而对其降雨再分配缺乏研究。本研究选择了元江干热河谷稀树灌丛进行了1a的监测,开展降雨再分配及其影响因素分析。结果表明,观测期间总降雨量为762.9mm,穿透雨量、树干径流量和林冠截留量分别为639.3、14.6mm和109.0mm,分别占总降雨量的83.8%、1.9%和14.3%,当降雨量>1.1mm时开始产生穿透雨;降雨量>1.4mm时,开始产生树干径流。降雨再分配各分量与降雨量、降雨强度和气温均具有显著的相关关系(P<0.01),其中降雨量是与降雨再分配关系最密切的气象因子,即随着降雨量的增加,穿透雨量、树干径流量均增大,穿透雨率、树干径流率先增加后趋于稳定,而林冠截留率先减小后趋于稳定。该地区植被分布稀疏、群落结构简单、群落层次少、郁闭度低等原因造成稀树灌丛的穿透雨率相对较高,林冠截留率较低。     

太岳山油松人工林生态系统降雨的第一次分配

１９９２～１９９３年生长季节在山西省太岳山林区观测研究了不同郁闭度油松人工林对降雨的第一次分配．结果表明：林冠对降雨的第一次分配与降雨量级密切相关，降雨量级越大，截留率越小，而茎流率和穿透水比率越大．郁闭度亦影响林冠对降雨的第一次分配，郁闭度越大，截留率和茎流率越大，穿透水比率越小，而且随着降雨量级的增大，郁闭度的影响减弱．降雨的第一次分配主要取决于各月降雨的时间格局．干旱季节林冠对降雨的截留率较大，穿透水比率和茎流率较小，郁闭度对降雨第一次分配的影响较大；而在雨季则相反．整个生长季节，３号实验地（郁闭度为０９）的林冠截留、茎流及穿透水分别占降雨量的１５９％，２１％和８２０％，０号实验地（郁闭度为０６）的相应比率为１３６％，１９％和８４５％．因此，在干旱地区或具有明显干旱季节的地区经营人工林，必须考虑林分的生产力选择适当的林分密度，适时疏伐，增加林下降雨，提高土壤含水量，从而促进林木生长     

南方水土流失区马尾松林降雨截留再分配特征与修正的Gash模型模拟

以我国南方典型水土流失区福建省长汀县河田镇马尾松林为研究对象,观测2018年5-11月降雨情况,分析马尾松林降雨截留再分配特征,以修正的Gash模型模拟林冠截留、树干茎流、穿透雨。结果表明,观测期间研究区共发生90次降雨,累计林外降雨量1 191.0 mm、穿透雨1 017.7 mm、树干茎流15.4 mm、林冠截留156.9 mm,且以低强度、小雨级降雨事件为主。林外降雨量与穿透雨、树干茎流呈线性正相关,与林冠截留呈对数关系。以修正的Gash模型模拟林冠截留量、树干茎流量、穿透雨量的均方根误差（RMSE）分别为1.38、0.15、1.34 mm,估测精度（RM）分别为84.53%、78.46%、98.04%。在-50%~50%变化范围内分析修正的Gash模型参数敏感性,模型参数敏感性顺序为平均降雨强度（R）>郁闭度（c）>林冠饱和下平均蒸发速率（E）>树干持水能力（S_t）>树干茎流系数（P_t）>林冠持水能力（S）。     

华北油松人工林的透流、干流和树冠截留

在1984年生长季对河北隆化碱房林场28年生油松人工林的透流、干流和树截载留进行了研究。结果表明:在该林分中透流、干流和树冠截留均与降水量密切相关。一年中,随叶量增加,透流率和干流率减少,树冠截留率增加。生长季透流总量为:1号标准地(郁闭度0.7)占降水量的69.7％,4号标准地(郁闭度0.4)占降水量的80.4％;两块标准地的总干流量分别为降水量的22.5％和16.5％。并对应用Gash模型估计林冠截留量进行了讨论。     

北京密云油松人工林林冠截留模拟

【目的】探讨北京密云水库集水区油松人工林的生态水文过程和影响机理。【方法】基于2006-05-10的21场降雨和气象及林分结构资料,用修正的Gash林冠截留模型对油松人工林林冠截留量进行模拟。【结果】北京密云油松人工林林冠截留量、树干茎流量和穿透雨量的模拟值分别为57.33,1.03和229.51 mm,林冠截留量和树干茎流量的模拟值分别比实测值减小12.6和0.39 mm,相对误差分别为18.02%和27.46%,穿透雨量模拟值高于实测值13.17 mm,相对误差为6.09%;累计林冠截留量模拟值小于实测值,累计林冠截留量相对误差最小值为6%,最大值为32.64%,相对误差在20%～30%的占76.2%,平均累计林冠截留相对误差为25.2%。【结论】模型可以较好地模拟北京密云油松人工林的累计林冠截留量,但模型在本试验区域油松林中应用时,模拟出的累计林冠截留量应加上25.2%的实测林冠截留量值加以校正。