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。     

不同宽度硬头黄竹林河岸缓冲带对地表径流的拦截效应

利用2008年河岸缓冲带硬头黄竹人工林的降雨量、穿透降雨量和树干径流量来计算林冠层截留量,并在冬、夏两季分别对林内枯落物和取样土壤测定最大持水能力,建立5m至40m不同缓冲带宽度的简易径流场观测地表径流量.结果表明:全年林冠截留总量为315.6 mm,占全年降水量的32.4%,林冠截留量随着降雨量的增加而增加,但林冠截留率反而减小,选取24组不同雨量级的降雨量(P)与林冠截留量(I)数据进行拟合,方程为:I=0.7791P~(0.78).硬头黄竹林内枯落物生物量为2.87 t/hm~2,其最大持水量为9.13 t/hm~2,是枯落物自身干质量的3.2倍,但由于>10 mm的降雨在时间分布上具有连续性,枯落物对降雨的截留效应明显被削弱.实际截留量只占全年降水量的9.2%.硬头黄竹林对林内土壤物理性质起到了明显的改善作用,土壤容重随着土壤深度的变浅而减小,加快了地表径流的人渗速率,土壤的最大截留能力为497.36 t/hm~2.地表径流量随河岸缓冲带宽度增加而减小,20m宽的河岸缓冲带就可截留40.7%,而当缓冲带宽度继续增加,截留效率并没有明显变化.     

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。     

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。     

沿坝地区天然次生林对降雨再分配的影响

为了探究天然次生林对降雨再分配的过程,通过对沿坝地区的北沟林场内天然次生林进行穿透降雨、冠层截留和树干径流3个方面进行监测,结果表明:（1）穿透雨量和林冠截留占林外降雨量的比例比较大,树干径流量的比例则非常小,分别为59.46%,37.33%,3.21%。（2）穿透雨量和林外降雨呈现线性关系（R²=0.980 4）,林冠截留量与林外降雨量也具有明显的幂函数关系（R²=0.823 4）,树干径流与林外降雨量具有明显的线性相关关系（R²=0.909 8）,并且都达到了极显著水平（p < 0.01）。（3）根据穿透雨与林外降雨的方程y=0.8034x-1.7939,当林外降雨量高于2.23 mm时会产生穿透雨;依据林外降雨与树干径流的方程y=0.0552x-0.1981,当林外降雨高于3.58 mm时会产生树干径流;林冠在降雨再分配过程中起到了很重要的作用,形成了二次降雨。     

原始红松林和次生白桦林降雨截留分配效应研究

 以小兴安岭原始红松林为研究对象,通过97场的降雨测定,对原始红松林的降雨截留分配效应进行系统研究。结果表明:原始红松林在生长季内的林冠截留量为98.68 mm,占同期降雨量的19.61%,是次生白桦林的1.3倍。与全国其他森林类型的平均林冠截留率（11.4%～36.5%）相比,原始红松林的林冠截留率处于中等水平。原始红松林在生长季内的穿透雨量和树干径流量分别为395.77和8.78mm,分别占同期降雨量的78.65%和1.74%。与次生白桦林相比,其穿透雨量减少,而树干径流量增加。统计分析表明,原始红松林的林冠截留量、林内穿透雨量和树干径流量与林外降雨量之间均呈现紧密的三次多项式函数关系（p<0.01）,而次生白桦林的林内穿透雨量与林外降雨量之间却呈现良好的直线关系（p<0.01）。最后,对影响林内穿透雨和树干径流的因子进行筛选和分析,为研究针阔混交林的降雨分配效应提供重要参考。     

泰山典型林分的林冠截留特征

 应用相关分析方法对泰山罗汉崖林场9个典型林分类型的林冠截留特征进行研究。结果表明:林内降雨量与林外降雨量呈很好的线性关系,林冠截留量与林外降雨量呈较好的对数关系;9个典型林分类型对降雨的截留能力为五角枫>麻栎+黑松>15 a麻栎>刺槐>50 a麻栎>黄连木>黄连木+刺槐>侧柏>黑松;7个典型林分类型形成树干径流的能力为15 a麻栎>50 a麻栎>黄连木>五角枫>黑松>刺槐>侧柏;各林分类型总体产生林内降雨的林外降雨量临界值为6.28 mm。     

冀北山地阔叶林对降雨再分配的影响

[目的]探讨冀北山地阔叶林林冠层的穿透降雨、冠层截留和树干径流对降雨再分配的影响,为该地区的森林建设、森林结构调整提供依据。[方法]利用SPSS专业统计分析软件对林地降雨的数据进行相关性分析和回归分析。[结果]林分的穿透雨占的比例是最大(占到总比例的70.22%),林冠截留其次(为28.20%),而树干径流占得比例最小(为1.58%);穿透雨量与林外降雨量有比较好的线性关系(R^2=0.997 9),林分在降雨比较小的时候是不会有穿透雨的,当林外降雨量达到0.78mm时开始出现穿透雨。林冠截留在降雨的再分配过程中占有很重要的作用,林冠截留量与林外降雨量有明显的幂函数关系,达到了极显著水平(p<0.01)。树干径流量与林外降雨量呈现正相关的关系(R^2=0.9703),阔叶树林在降雨达到4.88mm时才会出现树干径流,但是树干径流具有一定的时滞性,而时滞性的大小和林木本身及雨量的强弱都有很大的关系,当叶面积指数较小,并且枝干夹角成45%,林木表面光滑则形成比较容易。[结论]林冠层对降雨的再分配过程有重要影响,冀北山地阔叶林林冠层的水文效应与森林健康发展具有一定的关系。     

油松人工林林冠层的水文作用

油松人工林林冠截留量占林外降水量的19.76％,林内外降水量为直线关系,林冠截留量与林外降水量为幂函数关系。林下降水分布不均,距树干越远,降水量越大;林内雨滴不连续,大雨滴增多,动能增大。油松林冠层年蒸腾强度以6月份最大,日蒸腾强度,以14时最高,年均蒸腾强度为0.25g/(g·h)。     

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。     

林(树)冠截留容量及其近似确定

[目的]为了克服在林(树)冠截留降雨研究中采用"截留率"和"实测截留量"指标的缺陷。[方法]提出了截留容量的概念及近似确定方法。利用两个林分的实测资料,进一步介绍了截留容量的近似确定方法并进行相互比较。[结果]截留容量更能体现林冠对降雨截留作用的大小,它不仅能在不同林分或树种之间进行截留作用大小的比较,而且不受地域限制。[结论]采用截留容量指标比较不同林分之间对降雨的截留作用不仅是有效的,也是合理的。     

南方红壤丘陵区人工林地水文效应研究

通过对几种人工林枯枝落叶的周年变化，水文效应及林冠层截留降雨规律的研究，结果表明，林区枯枝落叶的周年变化出现2次高峰期（7月和12月），常绿的毛竹林，杉木林及柑橘林的落叶高峰以7月为主，而混交林落叶高峰期以12月为主，各林区枯枝落叶的持水量及持水率的周年变化规律与落叶规律相一致，当降雨量小于10mm时林冠层的横向截留量随距主干基部距离的增加相对减少，当降雨量大于20mm时随距主干基部距离的增加截留量相对增加，纵向截留具有推迟林内降雨开始的时间，延长林内降雨结束时间，降低开始I30雨强和减小降雨量的特点，林冠面截留具有饱和性，动态性，时间间隔性。     

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。     

祁连山西水林区灌木林降雨截留特征

基于2014年5—9月的野外试验数据,采用野外观测与统计分析相结合方法,研究了祁连山排露沟流域5种典型灌丛:吉拉柳(Salix gilashanica)、箭叶锦鸡儿(Caragana jubata)、金露梅(Potentilla fruticosa)、鲜黄小檗(Berberis diaphana)和甘青锦鸡儿(Caragana tangutica)灌丛降雨截留特征,分析了降雨量对灌丛穿透雨量和截留量的影响。结果表明:研究期间共观测到降雨40次,年降雨总量为292.4mm,其中2~10mm的降雨事件出现次数最多;5种灌丛穿透雨量、截留量分别为吉拉柳灌丛183.5,108.9 mm;甘青锦鸡儿灌丛174.3,73.5 mm;箭叶锦鸡儿灌丛168.8,123.6mm;金露梅灌丛166.1,106.4mm;鲜黄小檗灌丛165.7,82.1mm;5种灌丛穿透雨量和截留量与降雨量均呈显著线性正相关(p0.001);而穿透率和截留率与降雨量均以对数函数拟合较好(p0.001)。     

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。     

网式过滤器拦截率计算及其影响因素分析

为了使网式过滤器在工程应用中既保持滤网良好渗透率又提高滤网拦截率,该研究通过试验,分析了5种不同入口压强(0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 MPa)、7种滤网孔径(125、150、180、210、250、300和350μm)及其与砂粒中值粒径的关系对过滤器拦截率的影响。结果表明:当滤网孔径与砂粒中值粒径的比值小于一个阈值C(C∈[1.80,1.88])时,拦截率随着滤网孔径增大而增大,当该值大于此阈值时,拦截率随着滤网孔径的增大而减小;过滤器的入口压强越大,过滤器拦截率越大,入口压强对过滤器拦截率有显著影响,被拦截砂粒在出口侧分布越集中;入口压强从0.02 MPa提高到0.10 MPa,250μm滤网拦截率提升38.49%,而125μm滤网拦截率提升88.94%;250μm滤网在0.10 MPa入口压强下15 min末出水砂粒粒径组成与180μm、0.02 MPa下初始出水砂粒粒径组成相似,在短时间的灌溉应用上,可调整入口压强而不需要调整设备来满足灌溉要求,研究为实际灌溉工程中提高过滤器拦截率和过滤效果提供了参考。     

北京密云油松人工林对降水及其营养元素含量的影响

对北京密云水库库西油松人工林的林冠截留、穿透降水和树干茎流的观测和分析结果表明，单次降雨过程中的林冠截留量与林外降水量呈幂函数关系，而穿透雨量和树干茎流量跟林外降水量皆呈线性相关关系，它们占林外降水的比例分别为7．23％～87．39％，12．56％～91．58％和0．007％～1．77％。环境状况、气象条件和降水特性的不同是造成同一地区大气降水化学性质差异的主要原因；降水透过油松林冠层后，穿透降水和树干茎流中元素含量都有不同程度的增加。穿透降水中各元素含量变化均与降水时间间隔呈正相关，而与降雨强度和降水量呈负相关；除N外，树干茎流中P，K元素含量与降水特性的关系与穿透降水的相同。     

浑河上游典型水源涵养林降雨再分配过程

为明确浑河上游典型水源涵养林的降雨再分配过程,以浑河上游地区5种典型水源涵养林(红松人工林、落叶松人工林、红松混交林、落叶松混交林、阔叶混交林)为研究对象,应用自记式观测记录仪,分析不同林型林冠层对降水再分配过程(穿透雨、树干茎流、林冠截留)的影响。结果表明:各林型穿透雨量(率)、树干茎流量(率)、林冠截留量均随林外降雨量增加而增大;穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量均与林外降雨量呈显著的线性正相关;各林型穿透雨率、树干茎流率与林外降雨量呈显著的对数函数关系;红松混交林、落叶松混交林的树干茎流率(32.12%,15.44%)均高于阔叶混交林与红松、落叶松人工林,红松、落叶松人工林的林冠截留能力(80.66%,77.47%)高于阔叶混交林、针阔混交林。该结果为浑河上游地区水源涵养林的最优空间结构配置与经营管理提供科学依据。     

黄土高塬沟壑区苹果林冠截留特征

以黄土高塬沟壑区的典型代表长武塬为研究区,基于对45场降雨的实测数据,分析了苹果林的林冠截留特征,量化了林冠对降雨的分配比例.结果表明,17年生苹果林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量分别占大气降雨量的75％～97％,0.2％～1.6％,2％～25％.穿透雨量与降雨量呈凹形抛物线关系,树干径流量与降雨量的关系可近似用直线方程表达,由三次多项式表达的林冠截留量与降雨量关系与实测值的拟合程度最高.