秦岭锐齿栎林和油松林林冠层对大气降雨水质的影响

在秦岭火地塘林区选择了锐齿栎林(Quercus aliena var. acuteserrata)和油松林(Pinus tabulaeformis)两种主要林型,采用对比分析的方法,就其林冠层对大气降雨水质的影响进行了探讨.结果表明:锐齿栎林、油松林林冠层均有降低雨水酸性的作用,油松林降低雨水酸性的能力相对较强;两种林...     

秦岭辛家山林区锐齿栎林水源涵养功能的若干特点

通过2年对秦岭辛家山林区锐齿栎林的初步研究,结果表明该林分在水源涵养功能方面有以下特点:锐齿栎林下的穿透降水量分布极不均匀,变异系数为17.5～43.5％;在一次性降水过程中,林冠对降水的最大截持能力为3.8～8.5mm,并随林木的生长发育时期有所变化;林下枯枝落叶层的最大持水率为419～430％,对一次降水的有效蓄留能力为4.6～5.2mm;林地0～60cm土壤的有效蓄水量为605.4～667.8t/ha,是锐齿栎林生态系统中最大的水分贮存器和调节器;锐齿栎林林冠层、枯枝落叶层和土壤层对一次降水的最大调节能力为68.9～80.1mm,加之林地土壤有6.1～8.8mm/min的下渗率,因此锐齿栋林下很少出现地表径流。     

锐齿栎林营养元素生物循环的研究

对秦岭26 龄天然锐齿栎次生林包括0～60 cm 土层中营养元素进行了测定,其总贮量达390.173 9 t/hm 2,土壤、乔木、灌木、草本和凋落物各层营养元素现存量分别为387.786×103、2 139.225、71.971、18.050 和158.944 kg/hm 2。植被中营养元素的积累量为2 229.24kg/hm 2,乔木、灌木、草本等层次分别占96.0% 、3.2% 和0.8% 。凋落物中枯枝、分解落叶和未分解落叶营养元素的积累量分别占总量的15.0% 、46.5% 和38.5% ,且各营养元素的含量和积累量均不相同。生态系统0～60 cm 土层中N、P、K、Ca、Mg 的现存量分别占总量的4.3% 、0.8% 、20.2% 、37.0% 、37.8% ;土壤中的有效N、P、K 分别为1.441 7、0.024 5 和54.998 6 t/hm 2。系统营养总量的排序:Mg> Ca> K> N> P,而植物及凋落物中的排序为:Ca> N> K> Mg> P。该林分营养元素的年吸收量、年存留量和年归还量分别为334.374、138.870 和195.502 kg/hm 2,各个营养元素归还率不同,Mg 的最大为0.660,K的最小是0.445,平均值为0.585。     

青海云杉林林冠截留与大气降水的关系

基于长期定位观测数据,研究了青海云杉林林冠层截留量及其与大气降水量的关系,模拟出了青海云杉林林冠截留降水模型。结果表明:在一定降雨量范围内,青海云杉林林冠截留量随降雨量的增加而增加;青海云杉林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。     

秦岭林区锐齿栎林水文效应的研究

采用水量平衡定量研究方法,对秦岭林区不同密度锐齿栎林的水文效应进行了系统研究．结果表明,锐齿栎林林冠截持能力占降水的１１．９％～１５．５％,凋落物截持量为４．２～５．８ｍｍ,林地土壤含蓄量为５８．０～６８．８ｍｍ．壤中流是秦岭林区最主要的产流形式,也是评价锐齿栎林水文效应最直观的指标．林冠截持量、凋落物持水量和林地土壤含蓄量随着林分密度和郁闭度的增加而增加,林地壤中流量随林分密度和郁闭度的增加而呈下降趋势．这说明密度大郁闭度高的林分在水源涵养方面有非常显著和独特的作用．     

秦岭锐齿栎林的生物量和生产力

根据36块标准地250株伐倒水的资料，通过建立锐齿栎各器官生物量、材积和叶面积的估计方程，研究了秦岭锐齿栎林的生物量和生产力。结果表明：秦岭南坡的锐齿栎林生长普遍优于北坡，在南坡以中段分布区生长最好，在北坡以西段分布区生产力最高。在同一分布区内，锐齿栎的生物量和生产力随林分类型、叶面积、林龄、密度及海拔等因素而变化。在秦岭林区锐齿际林的平均蓄积量为181．2m3／hm2；平均现存量为208．4t／hm2；叶面积指数5．631；平均生产量17．97t／hm2。秦岭林区的锐齿栎林具有很高的生产力。     

火地塘林区锐齿栎林土壤碳循环的动态模拟

依据土壤碳循环的分室模型,对火地塘林区锐齿栎林土壤碳各分室的碳储量和通量进行了初步分析。结果表明,火地塘林区锐齿栎林土壤有机碳储量为174.055t/hm2,其中矿质土壤层有机碳储量为167.810t/hm2,凋落物层(A0层和死细根)中的碳储量为6.245t/hm2(A0层占80.5%,死细根占19.5%)。森林植物每年凋落输入到凋落物层中的碳量(包括地上部分的枯枝落叶和地下部分的细根)为3.297t/hm2,其中地上部分占52.5%,地下部分占47.5%,凋落物层分解每年以腐殖酸的形式输入到矿质土壤中的碳量为0.935t/hm2;锐齿栎林地年(生长季节)呼吸释放碳量(含植被根系呼吸量)为6.109t/hm2。     

秦岭锐齿栎林叶内营养元素含量的时空分布

通过固定标准木、定期采样和化学测定,分析了秦岭锐齿栎林叶内营养元素含量的径阶、冠向、冠层、海拔和生长季节变化规律。结果表明:不同径阶、冠向叶内营养元素含量差异不大;N、P、K含量自冠顶向冠基递减,Ca 的变化相反,Mg 的变化不明显;叶内N、P、K、Ca 的含量随海拔上升而降低,Mg 的变化不大。展叶初期,叶内N、P、K、Mg 含量很高,随叶龄增加而降低,展叶期和落叶前期显著下降;Ca 的变化相反,且在落叶前达到峰值。叶内N、P、K、Mg 间存在显著的正相关,而Ca 与N、P、K、Mg 间呈显著的负相关;叶内N/P、N/K 较高,随叶龄增加而上升,且比N、P、K含量的季节变化更稳定;K/Ca 在展叶初期很高,继而迅速降低,随叶龄的增加降低趋于缓慢;K/Mg 在整个生长季节逐渐降低。叶内营养元素积累量与叶的生长发育有着密切的关系。同时给出了测定叶内营养元素含量的采样部位、时间和样本数量的建议。     

锐齿栎叶面积求算初探

根据对辛家山林区锐齿栎叶生长过程定期连续破坏性测定的7000余叶样,应用微机进行统计分析,建立了叶面积二重几何求算方程和叶面积与叶长、叶宽的线性回归方程,并比较了两种方法的优劣,同时用取自小陇山和火地塘林区的5500片叶样对几何求算方程的精度进行了检验,结果表明相对误差均小于4％。     

秦岭中段南坡锐齿栎林碳密度研究

【目的】量化秦岭中段南坡锐齿栎林碳密度,并分析其与林龄、地形因子的关系,为秦岭及全国森林碳储量与碳汇研究提供数据支持。【方法】在秦岭中段南坡不同立地条件下,设置锐齿栎林调查样地50块,通过样地调查和室内分析,推算秦岭锐齿栎林碳密度,并比较不同林层(乔木层、灌木层、草本层、枯落物层)和乔木层不同器官(干、根、皮、枝、叶)、林龄、地形因子(海拔、坡度、坡位、坡向)对锐齿栎林碳密度的影响及差异。【结果】秦岭中段南坡锐齿栎林碳密度平均值为101.40t/hm2,其中乔木层、灌木层、草本层、枯落物层碳密度所占比例分别为97.82%,0.60%,0.30%和1.28%,乔木层是锐齿栎林碳库的最重要组成部分;乔木层各器官碳密度占乔木层总碳密度的比例分别为:树干51.85%、树根22.36%、树枝14.77%、树皮7.61%、树叶3.41%,树干是锐齿栎乔木碳的主要贮存器官;锐齿栎林乔木层碳密度随林龄的增大而提高,幼、中龄林碳密度平均值分别仅为近成熟林碳密度的52.21%和59.91%。锐齿栎林乔木层碳密度随海拔升高呈先增后减的变化趋势,在海拔≥1 500~1 700m达到最大;另外,其随坡度的增加显著减小;不同坡位、坡向相比,以上坡位最大,下坡位最小,且以阳坡高于阴坡。【结论】秦岭中段南坡锐齿栎林植被层碳密度显著高于全国森林碳密度平均值;由于该区锐齿栎林以幼龄林和中龄林为主,因而仍有较大的固碳潜力;为了提高锐齿栎林的碳汇能力,应加强科学经营和管理,尽量减少对锐齿栎林的不必要人为干扰。     

林冠截留模型评述

根据国内外林冠截留模型的研究现状,系统地对３种类型的模型（经验模型、概念模型、理论模型）进行了述评。     

毛竹林冠层对降水的截留作用

本文依据林冠层水量平衡方程对毛竹林冠层的降水截留作用进行了探讨,运用多因子逐步回归分析方法,找出了影响毛竹林冠截留作用的主要因子,分别建立了毛竹林冠截留量及截留率主因子预测方程。研究结果表明:降水量、林分叶面积指数及降水前一天日平均温度是影响毛竹林冠截留的主要因子,其中又以降水量与林冠截留相关最为密切,随降水量的增加,林冠截留量增大,与之相反,林冠截留率则随降水量的增加而减小。     

湖北太子山不同林分对降雨的截留作用研究

本文在湖北太子山选取柏木纯林、马尾松纯林、麻栎五角枫混交林、柏木红果冬青混交林和马尾松红果冬青混交林共5种林分作为研究对象,采用天然降雨监测的方法,研究5种林分林分林冠层、灌草层和枯落物层分别对降雨的截留作用。结果表明林场中阔叶混交林的水源涵养能力最强,其次为针阔混交林,最差的是针叶纯林。     

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。     

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。     

3种针叶林对降雨截留作用的比较

为了揭示贡嘎山峨眉冷杉林、密云水库油松林和大兴安岭落叶松林3种针叶林冠对降雨的截留作用,采用截留容量作为衡量指标。截留容量指标不受气象因素及雨前枝叶的干湿程度的影响,只与林冠自身的特征因素有关,所以能够真实反映不同林分类型对降雨的截留作用的差别。根据实测林冠截留资料,利用相同雨量下取最大值的方法近似确定3种林分截留容量与降雨量的关系,并以莱因斯利公式为基础,计算了各自的截留容量公式。通过分析3种林分林冠的特性以及截留容量与降雨量的关系曲线可以得出:3种针叶林截留容量与降水量关系大致趋势相同,贡嘎山峨眉冷杉林与密云水库油松林的截留容量随降雨量增加的速度比大兴安岭落叶松快;贡嘎山峨眉冷杉林对降雨的截留作用最强,其次为密云水库油松林,大兴安岭落叶松林最小。     

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。     

小兴安岭低质林林冠对降水截留量的影响

研究了小兴安岭低质林林冠截留与林外总降雨量之间的关系。在观测时段内(2010年6月至8月)共产生降雨32次,总雨量为354.83 mm。其中小雨(10 mm以内)24次,中雨(10～25 mm)5次,大雨(25 mm以上)3次。小雨、中雨、大雨分别占总降雨量的75.00%、15.63%、9.37%。6月份共有5次降雨,总降雨量为22.82mm,林冠截留率为25%;7月份有16次降雨,总降雨量为205.21 mm,林冠截留率为21%;8月份有11次降雨,总降雨量为126.80 mm,林冠截留率为22%。采用3种函数模型拟合林外总降雨量与林冠截留量的关系:对数函数模型和幂函数模型R2值均较小,约为0.6左右,拟合效果不理想,而3次多项式函数模型拟合的非常好,R2达到0.975 5。当降雨量很小时,林冠截留量也很少。随着林外总降雨量的增加,低质林林冠截留量也随之增加。当降雨量超过45 mm时,林冠截留量增加趋势下降,最终达到饱和状态。     

栎林冠层对降水化学组成的影响

本文初步探讨了苏南丘陵区降水的化学组成以及次生栎林(以栓皮栎为主)冠层对降水化学的反应。结果表明:降水中养分元素的含量为40.71kg/hm~2·a,各元素含量的序列为N>Ca>K>Mg>P;降雨经林冠后,养分总量增加1.28倍,其中,N,P,K,Ca,Mg各增加0.43,0.52,2.75,1.58和0.83倍,但pH值降低;1a中,林内、外雨水中养分含量均表现出明显的季节变化;经冠层淋溶归还的养分量占养分总归还量的28.06％.