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。     

长三角地区毛竹林冠截留的影响因素

为了探究毛竹林林冠截留与其影响因素之间的关系,于2012年4月至2013年3月,定位观测了毛竹林的林冠截留特征以及相关影响因子数据。结果表明,研究期内,长三角地区毛竹林的穿透雨率、树干茎流率和林冠截留率,分别占同期降雨总量的60.6%,6.7%和32.7%;林冠枝叶部分与树干部分的持水能力分别为0.82和0.1mm;引入叶面积指数作为林冠特征并与林冠截留进行分析,结果发现各月林冠截留总量随月平均叶面积指数的增加呈一定程度上增大的趋势,月平均林冠截留率随各月平均叶面积指数的增大而减小;各气象因子与毛竹林的林冠截留量的灰色关联度大小顺序为:降雨强度降雨量风速空气温度风向空气湿度,各气象因子与毛竹林的林冠截留率的灰色关联度大小顺序依次为:空气温度风向降雨量风速降雨强度空气湿度。     

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。     

苏南丘陵区毛竹林林冠水文特征

为探讨苏南丘陵区毛竹林林内冠层水文特征,准确揭示冠层水文动态变化规律。2013年1月到2014年12月连续两年对苏南丘陵区毛竹林(phyllostachy edulis)林内水文效应进行了定位监测,使用自制装置收集树干径流、集水槽收集穿透雨、雨量筒收集林外降雨。研究不同的降雨量等级、降雨强度等级下,树干径流、穿透雨和林冠截留随降雨特征变化规律,并建立了回归模型,通过降雨量、相对湿度、降雨强度、风向、空气温度、相对湿度、叶面积指数定量分析了影响林冠截留的主要因素。结果表明:研究期内苏南丘陵区毛竹林外累计降雨量为2 419.1 mm,林内累计穿透雨量、树干径流量、林冠截留量分别占同期降雨量的58.70%,6.14%,35.16%;降雨量与穿透雨量、树干径流量呈现极显著线性关系,与林冠截留量的线性相关性较显著;毛竹林生长旺季月平均叶面积指数不断增加的同时,各月林冠截留总量随之增加,月平均林冠截留率整体呈下降趋势。研究区毛竹林林冠部分和树干的持水能力分别为0.38 mm,0.1 mm,且降雨事件中形成树干径流的最小雨量为1.30 mm。通过相关性分析得到影响毛竹林林冠截留主要气象因子为降雨量和降雨强度。研究可为苏南丘陵区毛竹林降雨再分配特征研究提供科学的数据支撑,为毛竹林集约发展提供理论基础。     

缙云山区影响林冠截留量因素的初步分析

 为探索影响林冠截留量各因素的主次关系,利用灰色系统理论,对重庆市缙云山不同类型天然林地内影响林冠截留量的因素进行了灰关联分析。不同植被类型的林冠截留能力大小依次为:针阔混交林>阔叶林>毛竹林。对于毛竹林,各因素对林冠截留量影响的大小顺序依次为:降雨强度>降雨量>气温>风速>空气湿度;对于针阔混交林,各因素影响大小依次是:降雨量>气温>风速>空气湿度>降雨强度;对于阔叶林,各因素影响大小依次是:降雨强度>降雨量>气温=风速>空气湿度。影响毛竹林、针阔混交林和阔叶林林冠截留量的主要是降雨过程,蒸散过程对针阔混交林林冠截留量起着重要作用。     

北亚热带次生毛竹林冠生态水文效应及其影响因素分析

对长江三角洲森林生态定位站北亚热带次生毛竹林(Phyllostachys edulis)林冠水文作用进行了观测研究.结果表明:(1)毛竹林林冠截留量、透流量、树干茎流量变化范围分别为0.21～4.55 mm,0～105.88 mm,0～2.8 mm;截留率、透流率、树干茎流率变化范围分别为1.3%～100%,0～96.3%,0～11.8%;年截留量、透流量、干流量分别为171.7,864.78,74.3 mm;年截留率、透流率、树干茎流率分别为15.5%,77.9%,6.7%.(2)毛竹林林冠截留量(率)、透流量(率)、树干茎流量(率)均与降雨量、降雨强度存在着不同程度的相关性,降雨特征对毛竹林林冠分配降雨的各环节影响最大.(3)不同雨量级、雨强条件下,毛竹林分配降雨效果差异显著.     

大兴安岭地区天然樟子松林降雨截留再分配特征

为研究大兴安岭地区樟子松林冠截留分配特征,选择黑龙江漠河森林生态系统定位研究站天然樟子松林固定样地,对其大气降雨、穿透雨、树干径流进行定位观测。通过26场降雨的观测分析,结果表明:天然樟子松林在观测期内林冠截留总量为123.48mm,占同期降雨量的25.04%。与全国其他森林类型的平均林冠截留率(11.14%~36.15%)相比,天然樟子松林的林冠截留率处于中等偏上水平。观测期内穿透雨总量和树干径流总量分别为362.85mm和6.79mm,分别占大气降雨量的73.58%和1.38%。观测发现,当降雨量PG5.2mm时,樟子松才会产生树干径流,且树干径流量随树干径级的增加呈增大的趋势。运用修正的Gash模型模拟林冠截留,模拟值低于实测值5.12mm,相对误差为4.15%,说明修正的Gash模型适用于大兴安岭地区天然樟子松林。     

人工柠条林地土壤水分补给和消耗动态变化规律

黄土高原地区水资源缺乏，水资源，特别是土壤水资源的适度开发和合理利用势在必行。在黄土丘陵半干旱区的上黄生态试验站对多年生人工柠条林林冠截留，地表径流，土壤水分和植物生长等进行了定位观测，对林地土壤水分补给和消耗动态变化规律进行分析。结果表明，人工柠条林次降雨林冠截留随降水量增加而逐渐增加，地表径流与林外降雨量为直线关系。影响土壤水分补给的主要因素为天然降水，其次为林冠截留。土壤水分补给量与降雨量为线性关系；降水对土壤水分的影响程度随深度的增加而减弱，土壤水分最大入渗深度为170～270cm。偏早年随着柠条林生长并进入速生期，柠条林地耗水量加大，土壤早化加剧。丰水年土壤补给量剧增，但柠条林依然生长不良，储存在土壤中的水分只能等到来年被植物吸收利用。     

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.     

富春江流域人工阔叶幼林涵养水源效果分析

选择富春江流域迹地更新的7年生水土保持试验林分,通过1 a的定位监测,研究了阔叶幼林恢复重建的水文效应.研究结果表明:(1)与对照相比,人工阔叶幼林土壤总孔隙度、毛管持水量和饱和持水量分别提高了21.45%、22.50%和31.14%,土壤容重明显降低,阔叶幼林对土壤入渗能力有明显改善.(2)阔叶幼林的水文生态效应比较明显.监测期间,地表径流总量为1.87 mm,平均径流系数0.16%,略高于天然次生林同期地表径流总量1.47mm和平均地表径流系数0.10%.在中小降雨强度下,阔叶幼林平均地表径流系数和天然次生林较接近;但在暴雨和大暴雨条件下,阔叶幼林的平均地表径流系数显著高于天然次生林.观测期内阔叶幼林泥沙总量为173.74 kg/hm2,是天然次生林泥沙总量(31.99 kg/hm2)的5.43倍.     

重庆四面山三种人工林林冠截留效应研究

为探讨长江三峡库区的森林水文作用,并为长江三峡库区的植被建设提供依据,对重庆四面山针叶林、常绿阔叶林和针阔混交林3种人工林的林冠截留作用进行了研究。结果表明:降雨量对林冠截留有很大影响,该地区林冠截留量与降雨量呈幂函数关系,3种人工林达到饱和截留量时的降雨量分别为55.4,52.2,102.4 mm。穿透雨量与降雨量呈明显的一元线性关系,穿透雨量随降雨量的增加而增加。3种林分截留率的大小顺序依次为:针阔混交林>针叶林>常绿阔叶林,整个雨季的总截留率依次为:32.97%、27.36%、21.85%,平均截留率为:40.77%、31.86%、27.82%。通过分析比较,针阔混交林的林冠层次多,树冠容水量高,认为研究地区针阔混交林的林冠截留能力最好。     

长江三峡库区不同森林类型涵养水源能力比较研究

从林冠层、枯落物层及土壤层3个生态作用层次对缙云山自然保护区4种主要森林类型的涵养水源功能进行了定量研究。结果表明：林内透雨量、树干径流量与降雨量、降雨强度呈二元线性关系。林冠截留率为16．91％～67．84％，平均为38．19％，依次为针阔混交林〉阔叶林〉楠竹林；枯落物储量为16．21-32．42t／hm^2，平均为20．69t／hm^2，依次为灌木林〉阔叶林〉针阔混交林〉楠竹林；各种森林生态系统能够截留的降雨量总量为450．3-686．3t／hm^2，针阔混交林的涵养水源功能最好，阔叶林、楠竹林次之，灌木林最小。     

重庆市四面山不同森林类型林冠的截留作用

 通过对重庆市四面山6种不同森林类型(温性针叶林、暖性针叶林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林、暖性竹林)最大容水量和林冠截留率的测定,研究了不同森林类型林冠截留作用的差异。结果表明:1)温性针叶林和暖性针叶林较其他4种森林类型具有更高的单位面积林冠最大容水量及林冠平均截留率,表现出较强的林冠截留功能;2)影响植物群落林冠最大容水量的主要因素为郁闭度及单位面积枝叶质量,呈正相关关系;3)影响各森林类型林冠截留率的主要因素为降水量、降水强度以及林冠枝叶干燥程度,随降水量或降水强度的增加,不同森林类型的林冠截留能力表现出不同程度的降低;枝叶干燥程度对不同森林类型截留能力的影响也有明显的区别。     

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。     

晋西黄土区刺槐人工林林冠截留模拟

为探讨晋西黄土区刺槐人工林生态水文过程和影响机制,以2007和2008年7-10月的19场降雨和气象及林分结构资料,用修正的Gash林冠截留模型,对刺槐人工林林冠截留进行模拟.结果表明:刺槐人工林林冠持水能力和树干持水能力分别为0.55和0.1091 mm,使林冠达到饱和的降雨量为0.75 mm,使树干达到饱和所必需的降雨量为8.70 mm;修正的Gash模型可以较好地模拟晋西黄土区刺槐人工林的林冠累计截留量,林冠累计截留量相对误差最小值为0.76％,最大值为12.60％,平均林冠累计截留量相对误差为6.40％,林冠累计截留量模拟值小于实测值,截流率比实测值低2.64％.     

不同森林类型林冠截留效应研究

本文研究了7种不同森林类型林冠截留的月动态变化情况及林冠截留的水文生态效应。在一个观测期内林冠截留量随季节的变化而出现相应的变化,在雨季林冠截留量明显增大,7种不同森林类型林冠截留量的变幅从大到小的排序为：麻竹〉马占相思〉桉树〉勃氏甜龙竹〉混交林〉毛竹〉红竹。林冠截留量最大的是麻竹,最小的是毛竹,从大到小的排序为：麻竹（100．5ram）〉马占相思（62．4mm）〉勃氏甜龙竹（48．4ram）〉混交林（48．3mm）〉红竹（26．4mm）〉桉树（23．Omm）〉毛竹（10．1mm）。林冠截留率从大到小依次排序为麻竹（18．70％）〉马占相思（11．80％）〉桉树（8．56％）〉勃氏甜龙竹（8．41％）〉混交林（8．07％）〉毛竹（7．42％）〉红竹（4．10％）。结果表明：林冠层作为截留降水的第一作用层,对阻挡雨水侵蚀,减小雨滴的溅蚀,发挥了巨大的作用。     

基于月水量平衡的天山中部天然云杉林森林生态系统蓄水功能研究

以天山中部天然云杉林森林生态系统为研究对象,以250 hm2流域尺度为单元,采用流域试验和水量平衡样地相结合的方法,对森林生态系统的月水文过程进行全面、系统地研究。结果表明：（1）在降雨分配过程中,80.39%的雨量分配是在土壤层完成的;其次,林冠截留率较大,占降雨量的17.92%,并且随着林龄的增大,单位面积产生的截留越强;单位面积产生径流量最小,仅为降雨量的2.75%,其中,单位面积裸地的产流最大,分别为草地和林地的5.4,12.5倍。（2）蒸发散是流域森林生态系统的最大损耗方式,占月总水分输入量的69.53%;而以径流方式产生的水分流失最小,仅占降雨输入量的3.8%;剩余26.67%的水分则以水源涵养的方式贮蓄在土壤中。（3）降雨在森林生态系统各层次的分配规律为：树木蒸腾〉土壤蓄水〉林冠截留〉土壤蒸发〉地表径流〉地下径流,分别占水分总输入量的43.93%,26.67%,17.92%,7.68%,2.75%和1.05%。