森林乔木冠层雨水再分配特征及机制研究综述

森林乔木冠层对降雨的再分配具有重要的水文生态意义,有助于定量评价不同区域、尺度、类型的森林冠层雨水利用效率,可为深入研究森林冠层变化对区域水分循环的调节作用提供科学依据。文中从森林冠层雨水截留、林内穿透雨、树干茎流和林下凋落物截留4个方面评述了近20年来国内外对森林乔木冠层影响雨水再分配的研究最新进展。研究认为,由于森林冠层雨水再分配的生态机理仍未明晰,因此建立精确度高的截留模型仍将作为此类研究的重难点之一;引入激光雷达技术获得森林冠层三维结构,以及多角度、多通道的多种传感器观测垂直空间多层次的森林冠层雨水再利用规律将会成为未来的研究方向之一;目前林冠雨水截留研究缺乏其与区域水文变化之间的关联性研究,将林冠雨水再分配研究的成果转化为区域水文问题的解决方案也将会是未来研究的趋势之一。     

林冠截留在杉木林生态系统能量转换过程中的作用

根据会同生态站2000-2005年连续定位观测数据,研究杉木人工林林冠截留在杉木人工林生态系统能量转换过程中的作用.结果表明:林冠层每年吸收的辐射能为25.543 0亿J·m-2,透过林冠层的辐射能为2.530 6亿J·m-2,被冠层反射的辐射能为2.743 2亿J·m-2,分别占到达林冠表面辐射能的82.7%、8.2%和9.1%;林冠截留水分的蒸发,使得系统获取的净辐射能向潜热能转化.每年林冠截留水分蒸发耗能6.369 5亿J·m-2,占系统净辐射能的22.9%,占系统总蒸发散耗能的30.4%,是系统能量支出的一个重要组成部分;林冠截留使大气降水中的雨滴动能消耗在克服枝叶阻力的做功上,叶面水滴从冠层滴落下,是一个由势能转化为动能的过程;冠层叶片对水滴有汇聚作用,使冠滴水直径较冠上大气降水大,冠滴水的直径主要受冠层结构的影响,与大气降水量和降水强度的关系不大;林分郁闭度为0.9,枝下高7 m,降水量大于3 mm时,林冠层不能有效地降低雨滴动能,只有在雨量极小、林冠能截留大部分水量,或者雨强极大、直径大的雨滴在枝叶表面撞击分散的情况下,才能显示林冠对大气降水雨滴动能的降低作用.     

南瓮河自然保护区落叶松林内降雨分配研究

通过对南瓮河国家级自然保护2012年6月15日—9月25日落叶松林降雨的观测,研究了穿透雨、树干径流和树冠截留之间的关系,结果表明:黑龙江南瓮河国家级自然保护区观测期间总降雨量为216.6 mm,穿透雨为121.6 mm,占总降雨量的56.2%,树冠截留量为62.5 mm,占总降雨量的28.8%,径流量为32.5 mm,占总降雨量的15%;随着降雨量增加,穿透雨和径流量增加,树冠截留量减小;随着冠层减少,穿透雨和径流量增加,树冠截留量减少;树干径流量取决于降雨量、降雨强度和树冠特征。     

徐州市园林植物的冠层雨水截留能力分析

以徐州市41种主要园林植物为研究对象,对其冠层雨水截留能力进行了分析和研究。结果表明:徐州市主要园林植物的整体冠层雨水截留能力为乔木草本灌木,针叶树种阔叶树种;落叶树种的截留率高,而常绿树种的单位叶面积截留量高。推荐水杉、雪松、榉树等14种树种作为徐州市海绵绿地建设的优先选用树种。     

柠檬桉马尾松混交林效益的初步研究

通过连续8年对柠檬桉马尾松混交林和马尾松纯林的定位观测看出,混交林在森林群落冠层截留量和凋落物量、林地枯枝落叶层现存量与持水量、土壤蓄水和土壤肥力等方面均比纯林增加,并有改善林内的小气候条件、减少地表径流和泥沙流失量及提高林木单位面积产量的作用。     

内蒙古大青山白茬子沟小流域典型森林植被的冠层降水再分配特征

利用生长季观测的降雨数据,分析了内蒙古大青山白茬子沟小流域白桦次生林和华北落叶松人工林林冠降雨截留、穿透雨及树干径流与降雨量的关系,以及降雨林冠截留过程的特征。结果表明:两种林分林冠截留量与降雨量的关系吻合对数回归模型;穿透雨量、树干径流量与降雨量均呈明显的一元线性关系,穿透雨量和树干径流量均随着降雨量的增加而增加。不同林分的林冠截留量、穿透雨量和树干径流量的月动态变化与总降水量的月变化基本一致;林内穿透雨率超过73%,冠层截留率9.81%~26.22%,树干径流0.72%~9.10%。     

太行山侧柏人工林林冠降雨截留及地表径流的研究

对侧柏人工林分的林冠降雨截留及地表径流进行观测，要冠降雨截留量与降雨量相关，截留量随降雨量的增加而增加，截留率则相反，年截留率３３％；地表径流量和土壤侵蚀量与降雨量正相关，年地表径流量和土壤侵蚀量分别为３９．５ｍｍ和１３２７ｋｇ／ｍｈ＾２。     

毛竹林林内雨,冠层截留与降水的关系研究

经过三年对人工毛竹林水文系统的研究结果表明:毛竹林内穿透雨和竹秆茎流与林外降水呈线性回归关系,并且发现,在不同生长季其回归关系有差别。毛竹林冠层截留量与降水呈指数回归,相关式为I=A[1-exp(-bP)]的形式,其中A为一次降水的最大冠层截留量。毛竹林的冠层截留率低于同地区的杉木林。对降水,穿透水和茎流水水质的研究表明:毛竹林冠层对养分元素的输入有较大影响,林内穿透水中养分含量明显高于林外降水中的含量。     

里骆林区不同森林类型对大气降水的再分配

森林对大气降水的再分配,主要是通过森林乔木冠层截留,透过冠层空隙和从冠层上汇集滴漏的降水,沿树干流下的茎流水,林下灌草层对乔木冠层穿透水的截持,林地枯落物层的吸持以及林地土层入渗(蓄水)     

贡嘎山暗针叶林生态系统枯落物截留特征研究

充分考虑不同林型下枯落物的特性和降雨特性,采用现场模拟方法观测枯落物截留,以浸水法观测枯枝落叶层的最大持水量,观测了贡嘎山不同演替阶段的暗针叶林群落林内枯落物的截留特征.结果表明,贡嘎山暗针叶林生态系统中不同群落的枯落物截留降水量与林外降雨量有不同程度的线性相关关系,而林内降雨量与枯落物截留量之间存在幂函数关系.同林型内,由于枯落物数量与组成成分、分解程度等不同,其持水能力也存在着较大的差异:过熟林中枯落物吸水饱和时间最短,最大持水率最低,枯落物与林下厚厚的苔藓层混杂在一起,截留水分的能力相对较弱;幼龄林中枯落物饱和需要时间最长,最大持水率也最高,对林下降雨的再分配作用也相应最大.同时,枯落物层的截留作用及截留量的大小,除去枯枝落叶层的数量和质量外,与枯落物的湿润程度相关.     

小兴安岭红松林冠层截留降雪特征及模拟

【目的】研究小兴安岭红松林林外降雪、林内穿透雪和林冠截雪特征,深入认识森林冠层对降雪截留再分配的影响,为定量评价该区域红松林的生态雪水文效应提供理论依据。【方法】连续2年冬季定位观测红松林林外降雪和林内穿透降雪特征,并调查林分结构因子,利用基于物理机制的半经验性理论降雪截留模型模拟红松林冠次截留雪量。【结果】2013年11月至2014年4月和2014年11月至2015年4月,共观测到17场降雪,平均次降雪量10.3 mm,平均次降雪强度4.41 mm·d-1;平均次穿透降雪量7.4 mm,平均次穿透率69.3%,次穿透降雪量和次穿透率均随次降雪量增加而增大;林冠次截留雪量与次降雪量呈较好的幂函数正相关关系,并与郁闭度显著正相关(P0.05),而林冠次降雪截留率与次降雪量呈负指数函数关系(P0.05),次降雪量、胸径、郁闭度、树高和坡度对林内次穿透雪量有显著影响;林冠截留降雪存在饱和截留量限制,林冠次降雪截留率随次降雪量增加逐渐降低;林冠次降雪截留率与次降雪量和郁闭度紧密相关(P0.05),而与胸径、树高、胸高断面积、林冠高度、林冠宽度、叶面积指数和坡度等指标相关性不显著。【结论】次降雪量和林冠郁闭度对林冠次截留雪量影响显著,次降雪量、胸径、郁闭度、树高和坡度对林内次穿透降雪量有显著影响。Pomeroy等(2002)和修正的降雪截留模型能较好拟合小兴安岭地区红松林冠次截留雪量。     

四川盆地北部湿地松人工林小气候特征研究

对四川盆地北部湿地松人工林小气候特征进行了定位观测研究,并以空旷地为对照揭示湿地松林四季对小气候的影响效应。研究结果表明:(1)林内平均气温和最高气温均低于林外,最低温则相反高于林外,林内一天中大部分时间都存在逆温现象;(2)林内空气相对湿度高于林外,白天空气相对湿度自林冠层顶部向下递增,而夜间冠层顶部和林内下部高、中部低;(3)林内土壤温度低于林外,而林内表层土壤湿度高于林外;(4)林内风速小于林外,且自林冠层顶部向下递减;(5)林内蒸发量和降水量小于林外,林冠层对降水的截留率随降雨量的增大而减小;(6)林内CO2浓度白天自林冠层顶部向下递增,而夜间则是林内下部和冠层顶部高、林内中部低。     

滇中高原区主要森林类型森林植物的降雨截留功能

通过调查实测,研究了１０个乔木树种和２３个灌木树种树冠对降雨的截留作用,对３２个森林类型乔木层、灌木层、草本层的降雨截留能力和再分配作用进行了分析研究。以此对不同林分类型的总体截留功能作评价。     

冀北山地华北落叶松人工林对降水截留效应的初步研究

在冀北山地华北落叶松集中分布的地区,利用对降水在林分中的样地进行定位观测的方法,研究了该地区主要造林树种华北落叶松对降水的截留效应。据2002-2005年的连续观测,结果表明:华北落叶松林冠平均截留率为23.6%,树干茎流率占大气降水量的3.7%,枯枝落叶层的截留率为10.2%。说明华北落叶松在冀北山地发挥了巨大的水文生态作用。     

长沙市郊枫香人工林水文生态效应的研究

为了科学评价城市景观公益林的生态效益,采用森林水文定位观测、样品采集和实验分析相结合的方法,从森林林冠层、林下枯落物层、土壤层3个生态作用层对长沙市郊枫香人工林水文生态效应进行研究并以荒地作为对照。结果表明:观测期内林冠截留量占平均总降雨量的22.37%,穿透雨、树干茎流与林外降雨存在线性关系,林冠截留量与降雨量具有显著的幂函数关系;林下枯落物贮量为4.56 t.hm-2,枯落物最大持水量为6.79t.hm-2;林地土壤容重小于荒地,非毛管孔隙度是荒地的2倍,林地0～45 cm层土壤最大持水量为197.80 mm;枫香人工林能够改善土壤结构,相对于荒地具有明显的水土保持作用。     

杭州湾滨海生态绿地小气候效应研究

通过对杭州湾滨海生态绿地小气候效应的实地调查和定位观测,结果表明:生态绿地植物生长季节可提高空气湿度,空气相对湿度(平均为85.25%)明显高于无林荒地(平均为80.32%);滨海生态绿地的冠层截留效应明显,林冠层全年截留降水量为226.2 mm,占全年降水量的16.92%;滨海绿地全年月平均大气压的变化呈 S 形,树木在生长季节内有降低大气压的作用,树木停止生长后林木有增加大气压的作用;滨海生态绿地具有降低风速的作用,绿地内可降低风速约75.94%,防风能力较强,降低风速的效率为67.42%;滨海绿地对改变风向也有较大的作用     

内蒙古林科院树木园油松人工林蒸散特征

林分蒸散是森林水量平衡的主要组成部分,以内蒙古林科院树木园油松人工林为研究对象,同步监测树干液流、树干茎流、林内穿透雨和气象因子,分析了油松人工林蒸散及其组成.结果表明:整个生长季林分蒸散、冠层蒸腾、冠层截留、林地蒸散分别为392.53 mm、83.68 mm、68.90 mm和239.95 mm,分别占同期降水量的1...     

木兰地区华北落叶松人工林降水截留效应初探

在木兰林管局华北落叶松集中分布的地区,采用对降水在林分中的样地进行定位观测的方法,研究了该地区主要造林树种华北落叶松对降水的截留效应。据2002~2005年的连续观测,结果表明,华北落叶松林冠平均截留率为23.6%,树干径流率占大气降水量的3.7%,枯枝落叶层的截留率为10.2%。表明了华北落叶松在本地区发挥了巨大的水文生态作用。     

采伐对柞桦林水文效应的影响

通过对柞桦林与其采伐迹地小区径流对比试验表明:柞桦林采伐后,林冠层截留功能丧失,灌草层、枯枝落叶层截留有所增大,地表径流系数增大73.3%,说明采伐对林地的产流有一定的影响;观测结果表明,柞桦林比采伐迹地产生的地表径流、壤中流少;在降水量少于50mm的情况下,柞桦林地一般不出现壤中流。     

蜘蛛的几种定量采集方法

介绍了野外采集森林冠层、树干和地表层蜘蛛的冠层喷雾法、树干陷阱法和单位地表面积法,分别阐述了每种方法的特点及使用时的注意事项,并探讨了3种采集方法在生物多样性研究及保护中的应用前景。