塞罕坝地区华北落叶松人工林对降雨的截留分配效应

2009年5-10月,对河北省塞罕坝地区32 a生华北落叶松人工林的降雨及其林冠截留分配效应进行了观测。结果表明:观测期总降雨量为348.4 mm,林冠截留量、穿透降雨量、树干茎流量分别为79.7、266.7、2.0 mm,分别占同期林外降雨量的22.87%、76.56%、0.57%。降雨较多的7月份,林冠截留量、透流量、树干茎流量均较大,但截留率较小;少雨的8-10月份,林冠截留率较大,透流率、树干茎流率相对较小,风对树干茎流的影响较大。华北落叶松人工林林冠截留量、穿透降雨量随林外降雨量呈幂函数、直线函数增加;林冠截留率、穿透降雨率随林外降雨量呈幂函数递减、对数函数增加;树干茎流量、茎流率随林外降雨量均呈直线函数增加;降雨强度对各分量的影响不明显。     

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。     

江西大岗山不同密度杉木林林冠截留特征研究

[目的]研究不同密度杉木林林冠截留特征.[方法]选取江西大岗山生态系统定位研究站不同密度杉木林作为研究对象,分析了不同密度杉木林林冠截留量与降雨量、降雨强度、降雨历时之间的关系,比较不同密度人工杉木林的截留特征.[结果]观测期间,试验区总降雨量为501.4mm,6个密度人工杉木林林冠截留量在55.8 ～153.6mm,截留率在11.1％～30.6％,其中N1750林分截留率最大,N2700林分截留率最小,二者截留量相差97.8 mm.1993年营造的3个密度（N970、N1220、N1750）杉木林林冠截留量在117.9 ～153.6 mm范围内,1981年营造的3个密度N2700、N3500、N4700杉木林林冠截留量在55.8 ～78.9 mm范围内.在同一个降雨量和降雨强度下,N970、N1220、N17503个林分平均截留量均大于另外3个林分.[结论]不同林龄截留量是有差异的.林冠截留量与降雨量存在着极紧密的正相关,截留率与降雨量呈负相关.在中雨降雨量相近的情况下,降雨强度对截留的影响非常明显,降雨强度越大,截留量越小;在小雨情况下,反而降雨强度越大,截留量越多.     

不同林龄香椿对林冠截留雨水的影响

为探索香椿林林冠截留机理以及评估其水土保持功能提供理论依据,以贵州省镇宁县香椿林为对象,于2010年8月、10月、11月定位监测不同林龄林冠层共17次降雨截留分配效应.结果表明:1)在一定的降雨量范围内,随着降雨量的增加,穿透雨量、树干径流量和林冠截留量均增加,林冠截留率降低.2)8～13 a、15～20 a、25 a以上香椿林林内降雨量分别为43.36 mm、39.01 mm和34.01 mm,平均穿透降水率分别为64.95％、54.19％和44.48％;树干径流量分别为0.29 mm、0.23 mm和0.17 mm,平均树干径流率分别为0.15％、0.11％、0.08％;林冠截留量分别为26.41 mm、35.36 mm和44.55 mm,平均截留率分别为40.09％、51.77％、61.65％.3)在同一降雨量条件下,8～13 a香椿林林冠截留量最小,而穿透雨量最大;15～20 a香椿林林冠截留量居中,穿透雨量也居中;25 a以上香椿林林冠截留量最大,而穿透雨量最小.     

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。     

小陇山林区锐齿栎林降雨再分配及矿质元素输入特征

【目的】研究甘肃小陇山林区65 a锐齿栎林的有效降雨分配及其矿质元素输入特征,为科学评价小陇山林区森林生态系统服务功能及水土流失程度提供科学依据.【方法】在固定样地内布设林冠截流观测设施,收集水样进行测定及计算.【结果】观测期林外总降雨量为1 508.22 mm,其中林内穿透雨1 204.40 mm,树干茎流112.09 mm,林冠截留191.73 mm,分别占降雨量的79.86%、7.43%和12.71%.当降雨量<1.8 mm时,林冠截留全部降雨,穿透雨量为0;当降雨量>4 mm时,树干开始产生茎流.通过数学方程拟合,穿透雨量与降雨量呈线性关系,树干茎流量、林冠截留量与降雨量呈幂函数关系.通过对水质进行化学测定得出,锐齿栎林中的矿质元素平均含量排序为:穿透雨>树干茎流>大气降雨,矿质元素不同输入方式中,K元素含量都是最大的.【结论】锐齿栎林分林冠截留直接影响地表径流的产生,减少当地的水土流失;同时林分可富集K、N、Ca等矿质元素,有效补充林分土壤肥力.     

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.     

重庆四面山5种森林类型林冠截留影响因素浅析

【目的】探讨三峡库区影响不同森林类型林冠截留的各因素的主次关系。【方法】观测了2009年5-9月份25场降雨的相关数据,采用灰色关联分析法,对重庆四面山温性针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林和暖性针叶林5种类型林分林冠截留的影响因素进行了研究。【结果】①不同类型林分的总林冠截留率大小顺序为暖性针叶林(42.70%)>温性针叶林(39.35%)>针阔混交林(39.05%)>常绿落叶阔叶混交林(36.28%)>常绿阔叶林(27.73%);平均林冠截留率大小顺序为暖性针叶林(50.08%)>针阔混交林(44.91%)>温性针叶林(44.18%)>常绿落叶阔叶混交林(42.13%)>常绿阔叶林(31.33%)。②各气象因子对温性针叶林林冠截留量的影响程度顺序为降雨量>降雨强度>风速>气温>空气湿度;对针阔混交林林冠截留量的影响程度顺序为降雨量>风速>降雨强度>空气湿度>气温;对常绿阔叶林林冠截留量的影响程度顺序为降雨量=降雨强度>风速=气温>空气湿度;对常绿落叶阔叶混交林林冠截留量的影响程度顺序为降雨量>降雨强度>风速>气温>空气湿度;对暖性针叶林林冠截留量的影响程度顺序为降雨量>降雨强度>风速>气温>空气湿度。③该地区各类型林分林冠截留量与降雨量呈幂函数关系,温性针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林和暖性针叶林达到饱和截留量时的降雨量依次为102.4,55.4,52.2,101.4,102.4mm。【结论】不同类型林分的林冠截留能力大小不同,截留能力顺序为暖性针叶林>温性针叶林>针阔混交林>常绿落叶阔叶混交林>常绿阔叶林。     

西南亚热带天然混交林林冠截留效应1）

以位于西南亚热带的天然混交林为研究对象,利用2009年4—10月期间的60场林冠截留观测资料,对降雨再分配特征进行综合分析,并应用修正的Gash模型对6—8月份的17场林冠截留量进行模拟。结果表明：研究期间总降雨量1086 mm,林内穿透雨总量、干流量、截留量分别为806．6、2．0、277．4 mm,分别占降雨量的74．30％、0．18％、25．50％;穿透雨量、树干茎流量均与降雨量呈显著的线性关系,而林冠截留量与降雨量呈显著的幂函数关系（p＜0．05）;穿透雨率、树干茎流率与降雨量呈显著的对数函数关系,但林冠截留率与降雨量呈显著的幂函数关系（p＜0．05）;林冠蓄水达到饱和时所需的最小降雨量为2．53 mm;雨前林冠的湿润程度对树干流的产生有很大影响,混交林在低雨量级（0～5 mm）时,不会产生树干茎流;饱和林冠截留量为26．1 mm,达到饱和林冠截留的降雨量为46．8 mm,当降雨量小于2．5 mm时,林冠截留率可达100％,当接近或超过50 mm时,林冠截留率趋于稳定;应用模型模拟的林冠截留量比实测值高出3．69％,模拟的林内穿透雨和干流量分别低于实测值的1．24％和5．38％。     

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.     

昆明市园林植物树冠截留降雨及其影响因素研究

研究了昆明市园林植物单层、复层结构的树冠截留降雨及其影响因素,结果表明:(1)观测期间共有降雨42次,降雨总量为229.6 mm,有效降雨22次.降雨按1h划分标准,其中小雨(＜2.5 mm)12次、中雨(2.5～8.0 mm)9次、大雨(8.0～16.0 mm)1次.(2)所选针叶类植物中树冠截留效果较好的为圆柏,较差为云南松;阔叶类植物中树冠截留效果较好的单层乔木为山玉兰,较差为桂花.树冠截留效果较好的单层灌木为锦绣杜鹃较差为茶梅,复层植物搭配较好为鹅掌楸+鹅掌柴、较差为滇朴+尖叶木樨榄.(3)园林植物树冠截留的影响因素主要有树冠修剪形状、枝叶疏密程度、园林植物种植方式、树冠外降雨量以及降雨强度等.     

苏南马尾松林分冠层水文过程对降雨的响应特征

目的探究不同雨量级、雨强下马尾松林冠截留、树干径流、穿透雨变化的特征与联系,为苏南丘陵区马尾松林的可持续经营管理提供科学依据。方法2012年9月到2013年8月,选取34年生马尾松林,使用RG3-M翻斗式自记雨量计、自制树干径流收集装置、集水槽收集降雨、树干径流、穿透雨数据,定位监测马尾松林外降雨、林冠截留量、树干径流、穿透雨,建立并验证Gash模型的适用性。结果（1）降雨主要集中在5—8月,林冠截留量、树干径流量、穿透雨量对降雨量有良好的响应,树干径流率和穿透雨率随着降雨强度和降雨等级的增加呈现上升趋势,截留率呈现下降趋势。（2）马尾松林冠截留率最大值出现在最小雨量（< 1.0 mm）和 < 1.0 mm/h雨强范围内,树干径流率最大值出现在中等雨量（≥ 50 mm）和1.5 ~ 2.0 mm/h雨强范围内,穿透雨量最大值出现在最大雨量级（≥ 50.0 mm）和1.5 ~ 2.0 mm/h雨强范围内,结果显示马尾松林林冠水文过程对降雨有较好的响应,降雨强度是影响马尾松林内水文过程的关键因子。（3）通过Gash模型定量分析降雨再分配规律,经过推导和计算相关参数,得到的模拟值与实测值有较好的一致性。结论马尾松林林冠部分和树干的持水能力分别为1.21、0.1 mm,形成树干径流的最小降雨量为4.86 mm。本研究可以为马尾松林的截留过程提供较明确和科学的参考。      

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）。     

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。      

祁连山青海云杉林对降水的再分配研究

以祁连山西大河流域的青海云杉林为研究对象,通过2013年7-8月份的野外定位观测,结合西大河自然保护站前期观测数据,对青海云杉林在83次降水事件中的林冠截留、林内穿透雨、树干茎流进行了分析。结果表明,青海云杉林林冠截留量、林内穿透量、树干茎流量分别为138．8 mm／1、253．1 mm、1196 mm,分别占林外降水的39．5％、60．01％、0．70％。当降水量级大于2．41 mm时,有树干茎流产生,当降水量级大于lO．00 mm时,才能观测到树干茎流。     

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。      

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.     

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。