森林冠层水文研究进展

林冠截留降水是森林植被对降雨到达地面的阻截,也是对大气降雨的再分配,是水文循环过程中的重要环节。本文分析当前森林冠层水文过程研究,即林冠截留、透流和茎流及影响因素（降水量、降水强度、林冠结构特征、林分密度、林冠干燥度）;林冠截留模型的国内外研究现状(经验、半经验、半理论和理论模型)的分析。     

川西亚高山典型森林生态系统截留水文效应

截留是水文循环的一个重要过程,水文功能是森林生态系统功能的重要方面,林冠和枯落物截留实现对大气降水的二次分配过程.为深入认识生态系统截留的水文效应,采用野外观测和人工降雨模拟试验相结合的方法,研究了2008年和2009年5-10月贡嘎山亚高山峨眉冷杉中龄林、峨眉冷杉成熟林和针阔混交林的冠层枯落物截留能力.结果表明,峨眉冷杉中龄林2008年林冠截留率为20.9％,针阔混交林2008年和2009年林冠截留率分别为23.0％和23.6％,林冠截留率的年际间变化不大,林冠截留主要受到降雨特征影响.3种林型枯落物饱和持水能力分别为5.1、5.1和5.7 mm,显著高于林冠的饱和持水能力,但由于冠层的截留蒸发速率较高,林冠截留蒸发仍是生态系统截留蒸发的主要组成部分.     

我国林冠降水再分配研究综述(Ⅰ)

概述了我国林冠对降水再分配的研究概况,包括林冠截留、透流和干流的概念、研究方法及其影响因子和林冠截留的理论公式与经验方程.     

我国林冠降水再分配研究综述（I）

概述了我国林冠对降水再分配的研究概况,包括林冠截留、透流和干流的概念、研究方法及其影响因子和林冠截留的理论公式的经验方程。     

日本落叶松林冠对大气降水的调节作用

研究了日本落叶松林对大气降水的再分配，结果表明：日本落叶松的饱和截留量为５ｍｍ。影响林冠截留的主要因子是降水量和降水强度；林冠截留量随着降水量的增加而增加，截留百分率随降水量的增加而减少，林冠截留率与降水强度成反比，日本落叶松冠林对降水的截留率为２４．４％，最大值出现在５，６及１１月份，为２８％～３７％，树干茎流在森林降水中的比重较小，为１．２％，通过雨量是林内降水的主要来源，它约占林内降水量的７     

三峡库区马尾松林分对降雨截留效应的研究

长江三峡库区地处中亚热带湿润气候条件下，雨季时间较长，库区马尾松林分截留作用对降雨特性、径流损失和水分循环的影响十分突出。根据林内、林外雨滴观测和林冠截留场资料，本文提出了一次降雨在林冠层再分配的统计模型和林冠截留过程的预报模型，建立了估计林冠层下降雨功能的计算式。较以往的研究，这些模型更客观地模拟了林冠截留效应，并且结构简单，参数易于定量。     

重庆四面山暖性针叶林林冠截留及其影响因素

为探讨长江三峡库区次生植被的森林水文作用,对重庆四面山暖性针叶林的林冠截留影响因素及林冠截留效应进行了研究.结果表明:①该地区暖性针叶林林冠截留主要受气象因素和林分郁闭度的影响,各气象因子对林冠截留影响程度顺序依次为降雨量＞降雨强度＞气温＞空气湿度＞风速,其中,降雨量是影响林冠截留的主导因素;林分郁闭度越大,林冠截留量...     

红松林冠对降水的截留特征

通过野外测定与统计分析,系统研究了红松(Pinus koraiensis)林冠对降水的截留特征。在观测期间(2003年5-9月),红松林分林冠截留量为103.48mm,占同期降水量的26.19%;降水按以下比例被再次分配:穿透降水68.16%,林冠截留26.19%,树干径流5.65%。利用Horton改进模型进行模拟分析,结果表明:红松林分表征林冠吸附容量的参数Ic*m=2.387mm,大于该地区针叶树种樟子松和落叶松的吸附容量;表征区域降雨蒸发能力的参数α=13.9%。2个参数较好的解释了红松林冠截留吸附、湿润与蒸发机理;红松林冠截留率随降水的变化曲线可分为快变期(截留率>30%,降水量<15mm)、渐变期(截留率30%~18.67%,降水15~50mm)和稳定期(截留率<18.67%,降水>50mm)3个阶段,红松林冠稳定截留率为18.67%。红松林冠截留构成中吸附截留量较大。     

祁连山青海云杉林冠层水文功能研究

在祁连山水源林生态系统长期定位研究的基础上,利用数理统计原理和数学模型对实测资料进行综合分析,阐述了青海云杉林冠层引起大气降水量变化和质变的水文功能,模拟出了青海云杉林冠截留降水模型.结果表明林内透过雨量随降雨量的增加而增加,二者之间的呈良好的线性关系;在一定的降雨量范围内林冠截留量随降雨量的增加而增加;青海云杉林冠层平均截留降水率为29.4%,它随降雨量和降雨强度的增大而减小,随郁闭度的增加而增大;林冠截留降雨量比降雪量约少10%～30%,实测平均少11.7%;降雨对林冠的淋溶作用使林内透流雨中离子总量比林外雨中增加1倍,因林冠截留而输入林地矿质元素的增加量为61.042 4 kg·hm-2·a-1.     

半干旱地区油松人工林带降水截留作用分析

文章以内蒙古东部地区油松人工林带对研究对象。采用１９８９－１９９３年系统观测资料。对穿透降水，树干径流和林冠截留动态变化规律及其在不同时段内的分配比例进行了系统研究。结果表明，穿透降水，树干径流和林冠截留的年度分配比例分别６２．８％，４．９５和３２．３％；其月份分配为，降水量的月份，穿透降水，树干径流与林冠截量相对较大，截留率较小；降水量小的月份则相反。     

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。     

小兴安岭原始红松林降雨截留观测及分段模拟

以小兴安岭原始红松林为研究对象,通过119场降雨的观测,对原始红松林的降雨截留再分配进行系统研究。结果表明:1)研究期内小兴安岭原始红松林的穿透降雨量、树干径流量和冠层截留量依次为636.04、14.62、177.84 mm,分别占林外降雨量的76.77%、1.76%、21.47%;2)原始红松林的穿透雨率、林冠截留率与降雨量之间均呈对数关系(P0.01),而穿透雨量、林冠截留量与降雨量之间均呈线性相关关系(P0.01);3)当降雨量0.5 mm时,原始红松林开始产生树干径流,且树干径流量和树干径流率均与降雨量呈正相关关系(P0.01);4)在原始红松林水文过程中,通过变异系数比较可知,树干径流的变异性最大,穿透雨变异性最小;5)分段模拟和分类回归树的结果显示,林冠截留与降雨量拟合曲线的分割点为2.3和9.8 mm,且与整体回归模型相比较,分雨量段的林冠截留预测模型精度高,更符合林冠截留的生态水文过程。      

广州帽峰山常绿阔叶林森林生态系统水文环境效应

对帽峰山季风常绿阔叶林的穿透雨、树干径流和大气降水及地表总径流水的pH值和Pb、Cu、Cd、Hg、Zn等重金属平均质量浓度进行测定,分析森林对水文的环境效应。结果表明:常绿阔叶林的穿透雨和树干径流的pH平均值比大气降水高了约1个pH值单位,最高可达2.6个pH值单位。树干径流的pH平均值比穿透雨的pH平均值要高,说明树干径流对酸雨的中和效应更为明显。大气降水中重金属平均质量浓度基本是旱季大于雨季,5种重金属的平均质量浓度次序为ZnCuPbCdHg。与大气降水相比,穿透雨和树干径流的重金属总体变化是雨季呈降低趋势,变化幅度一般在8.13%～49.38%;但在旱季这一趋势刚好相反。穿透水、树干径流对大气降水的淋溶系数的大小排列为:PbCuCdHgZn。穿透雨淋溶系数都大于树干径流的淋溶系数,总体来说,穿透水对总金属元素的淋溶作用大于树干径流。     

辽宁东部山区几种主要森林植被类型林冠层对降雨的再分配作用

用固定标准地方法对辽东山区5种主要森林植被类型生长季林冠的降雨再分配特点进行了研究。结果表明，生长季时期降雨林冠再分配特点因林型而异。林冠截留率23.1%-29.3%，平均值为25.3%，针叶林的截留率大于阔叶林。辽东山区林内雨率68.9%-76.3%，平均值为73.4%，阔叶林大于针叶林。各林型的茎流率都很低，不超过1%；5种林型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，达到饱和，各林型的理论饱和截留率为16.4%-29.7%。林内雨量在低雨量级时增加缓慢，随降雨量增大，增加梯度明显加大。林内雨率在低雨量时增加梯度大，而到高雨量级时，逐渐趋于稳定。从平均角度看，阔叶林的林内雨率要高于针叶林。茎流量在降雨超过一定量时发生，在低雨量级时增加缓慢，以后随雨量级增大而大致呈直线上升，茎流率不超过1%，茎流量不超过0.2mm。     

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）。     

岷江上游油松人工林对降水的截留分配效应

为了评估人工油松林的水源涵养服务功能 ,选择岷江上游典型的 2 3年生油松人工林 ,定位监测了冠层对 1年中共 136次降水事件的截留分配效应 .观测期降水总量为 80 5 8mm ,林冠截留、茎流和穿透水量分别是 2 97 892、6 7 771和 4 4 0 137mm ,林冠截留率、茎流率、穿透率分别为 36 97%、8 4 1%、5 4 6 2 % .林外降水量大于 0 3mm时才观测到林内穿透雨 ,而大于 2 8mm时 ,才观测到树干茎流 .林冠对降水的截流分配与降水量、降水形态以及林分特征密切相关 .冠层截留量、茎流量和穿透量与降水量均呈显著的线性正相关 ,但冠层截留率与降水量呈对数负相关 ,而茎流率和穿透率呈对数正相关 ;林冠对降雪的截留强于降雨 ,而降雨的穿透量强于降雪 .同一降水事件下树干茎流量随着胸径的增大而增加 .松针自身吸水对降水有一定的截流分配作用 .综合分析表明 ,岷江上游 2 3年生油松人工林较其他油松林林冠对降水有更好的截留率 .     

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     

新疆典型林分对降水再分配过程的影响

森林通过降水再分配过程影响着流域的水量平衡和物质循环.根据2010年雨季(4～6月)新疆典型林分的林冠截留、穿透雨和树干茎流定位观测数据,研究了森林对降水再分配过程的影响.结果表明:(1)林冠截留量和截留率与林外降雨量分别呈明显的二次曲线和双曲线衰减关系(R2分别为0.9506和0.746),林分林冠极限截留量约为12.63 mm; (2)树干茎流量和茎流率与林外降雨量分别呈线性关系和对数关系(R2分别为0.9891和0.6743),当林外降雨量大于1.75 mm时可产生树干茎流;(3)林内穿透雨量和穿透雨率与林外降雨量分别呈线性关系和对数关系(R2分别为0.9929和0.5363),林外降雨量大于0.97 mm时产生林内穿透雨.     

基于修正的Gash模型模拟小兴安岭原始红松林降雨截留过程

原始红松林是我国小兴安岭地区的顶级植物群落,理解它的降雨截留过程,对区域生态、水文环境具有重要意义.采用定位研究法,于2010-2011年21场降雨数据对原始红松林的降雨截留和分配效应进行系统研究,并结合当地的气象和林分资料,利用修正的Gash模型对小兴安岭原始红松林进行林冠截留模拟.该模型对穿透雨、树干茎流、截留量的模拟值分别为:370.91、16.14、130.07 mm.穿透雨模拟值比实测值低2.28 mm,相对误差1.75％,树干茎流模拟值高于实测值8.12 mm,相对误差50.3％,林冠截留量模拟值比实测值低2.35 mm,相对误差为1.81％.穿透雨和林冠截留量的模拟值和实测值有较好的一致性,树干茎流的模拟值和实测值相差较大.综合结果表明:修正的Gash模型对小兴安岭地区原始红松林降雨截留拟合具有很好的适用性.