云南中部三种典型人工林生态系统水文生态规律研究

通过对滇中3种典型人工林生态系统树冠水文生态规律的研究,人工林生态系统截留量、干流量、穿透降雨量占降雨的百分比分别是:直干桉-黑荆混交林,35.21%,0.65%,64.14%;直干桉人工林,30.10%,0.88%,67.56%;云南松人工林,27.8%,4.64%,69.25%。利用一种新的分析方法,即移动方差分析表明,当降雨量达到70mm时,云南松和直干桉人工林生态系统树冠截留达到最大临界值;当降雨量达到90～95mm时,直干桉-黑荆人工林生态系统树冠截留达到最大临界值。无林地的地表径流量是人工林生态系统的3～4倍。按产流影响因子与产流量相关系数绝对值大小,人工林生态系统对地表径流的调控能力,决定于乔木层盖度、土壤有机质含量、穿透降雨量、土壤最小持水量、土壤容重、降雨截留量、非毛管孔隙、枯落物凋落量、硅钒比、土壤最大持水量、总孔隙、乔木平均材积、干流量、毛管持水量等。人工林生态系统建群种的生物学特征特性对降雨量再分配的树冠水文生态效应及规律有显著的影响。     

滇中三种典型人工林群落结构与土壤侵蚀关系研究

以云南松，直干桉，直干桉－黑荆三种人工森群落对象，对不同植物群落结构与土壤侵蚀的关系进行了研究，结果表明，在三种人工林群落中，直干桉－黑荆混交林群落和云南松植物群落具有较强的控制径流和土壤侵蚀的能力，直干桉人工林群落控制能力较差，在相同坡度和降雨条件下，有机质含量，乔木层盖度，树冠截留量，建群种平均材积，枯落物凋落量，水稳性团粒百分比等因子数值大，土壤侵蚀量小，乔木树种的生物学特征特性也有差异。     

滇中三种人工林群落控制土壤侵蚀和改良土壤效应

通过对人工云南松群落、桉树—黑荆混交林群落、直干桉群落及无林地对照地表径流、土壤侵蚀的观测及林地土壤几个主要理化指标的分析表明 ,地带性植物种云南松形成的人工林群落及桉—黑荆混交林具有好的控制径流和土壤侵蚀的能力 ,对土壤理化性质的改善也有较明显的作用 ,值得在生产中推广。在此基础上 ,论述了不同人工林群落土壤理化性质的改善与土壤侵蚀的控制关系。     

华西雨屏区几种典型人工林降雨截留分配特征

以华西雨屏区几种典型森林类型为研究对象,定位监测了2011年4-12月40场降雨中大气降雨、林冠穿透雨、树干茎流、地表径流和地下渗滤。结果表明:各树种林冠截留率分别为香樟林31.63%,柳杉林42.73%,混交林49.88%。当单次降雨量24mm时,截留量表现为柳杉林混交林香樟林;当单次降雨量24mm时,截留量表现为混交林柳杉林香樟林。各种林分树干茎流量少,茎流率均低于2%;地表径流量表现为香樟林柳杉林混交林,地下渗滤量表现为混交林柳杉林香樟林,表明森林植被对降雨截留分配具有显著影响。相对于单一结构的人工林,混交林林冠截留率较高,地表径流量较少,具有较高的水土保持能力。     

江西大岗山杉木人工林降雨截留特征及修正Gash模型的模拟

为研究杉木人工林降雨截留特征,选择江西大岗山国家森林生态系统定位研究站杉木人工林固定观测试验样地,对其大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量进行定位观测,采用修正的Gash模型对其降雨截留过程进行模拟。结果表明,研究期间观测到的林外降雨量、穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别为1289.5,955.2,57.1,277.2mm,模拟的穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别为946.4,53.6,289.5mm,占降雨总量的73.4%,4.2%和22.4%,相对误差分别为1.0%,6.1%和4.4%。模拟结果和实测值具有很好的一致性,说明修正的Gash模型在江西大岗山杉木人工林降雨截留模拟应用中具有很好地适用性。     

三峡库区端坊溪小流域的森林水文效益

 三峡库区的森林水文作用,对于长江三峡水利枢纽工程的安全运行和效益发挥具有重要意义,对于改善和维持三峡库区的生态环境具有重要作用。根据1992— 2000年实测降雨、径流等观测资料,分析了三峡库区端坊溪小流域森林的林冠截留作用、林地枯落物的水文作用及森林覆盖率与土壤容重、土壤孔隙和小流域径流的关系。结果表明:三峡库区端坊溪小流域不同树种枝条基部直径与枝叶质量呈线性正相关,不同树种枝叶容水量与枝叶质量呈线性正相关,不同森林类型在场降雨中,林冠截留量为0.38～8.78mm,截留率为10.27%～49.48%,林冠截留量与降雨量呈幂函数关系;随着森林覆盖率的增加,林地的土壤容重减少,总孔隙度增加;主要森林类型中,针阔混交林林地枯落物的饱和持水量最大,端坊溪小流域枯落物层截留量可达到降水量的2.8%～6.3%;小流域径流量与同期降水量呈线性正相关。端坊溪小流域森林覆盖率每增加1%,小流域汛期径流深减少6.95mm。     

重庆缙云山楠竹林地不同时间尺度降雨量再分配规律研究

楠竹林是缙云山森林生态系统的一种典型植被类型,通过对楠竹林地设置的径流小区2002-2007年水文观测资料研究,定性和定量揭示了该植被类型降雨-径流过程特征的变化规律,并得出降雨过程中,林冠截留、地表径流、地下径流、土壤、枯落物等影响因子对降雨量的分配情况。研究证明,(1)2002-2007年,楠竹林的降雨的年际分布比较稳定;降雨量比较集中出现4-9月,占全年降雨量的72%,峰值出现在7月。(2)地表径流与地下径流与降雨保持密切的响应关系,在对降雨量的分配中,地表径流占30.7%,地下径流占15.2%。(3)楠竹林地的土壤最大分配降雨量为19 mm,枯落物最大分配降雨量为4.6 mm,林冠截留分配降雨量13.2%。本研究旨在为长江流域森林生态水文研究中树种选择、植被建设提供参考与数据支持。     

亚热带米槠次生林和杉木人工林林冠截留特征比较

通过对福建三明地区米槠次生林和杉木人工林林内穿透雨和树干茎流进行对比分析,研究2种林分类型对降雨再分配规律的影响及其关键影响因素。在研究区2种林分内分别选取了3个20m×20m标准样地,同时设置了穿透雨和树干茎流收集装置,每场降雨后测定相应的水量。结果表明:研究期内年降雨量为1 706.6mm,米槠次生林和杉木人工林林内穿透雨量没有显著差异,总穿透雨量分别为1 204.0mm和1 289.9mm,分别占年降雨的70.6%和75.6%;米槠次生林树干茎流量显著高于杉木人工林(p0.05),两者的树干茎流率分别为4.8%和2.7%;米槠次生林和杉木人工林的林冠截留率分别为24.7%和21.8%。林内穿透雨量与林冠郁闭度和叶面积指数呈负相关关系,说明林分郁闭度越高则穿透雨量越少。米槠次生林和杉木人工林林冠截留的差异主要受林冠开阔度和树皮结构的影响,因此树种差异显著改变了森林生态系统降水再分配模式。     

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.     

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。     

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。     

华北土石山区油松林对降雨再分配的影响

森林对大气降雨的再分配有着重要的作用,2010年通过对河北省木兰国营林场油松林穿透降雨、冠层截留量和树干径流的观测,分析了华北土石山区油松林降雨再分配的特征。结果表明:油松林的穿透降雨量、冠层截留量和树干径流量分别占大气降雨量的67.07%,29.79%,3.10%。油松林冠层穿透降雨量和树干径流量与林外降雨量呈明显的线性关系(R2=0.986,R2=0.893),林冠截留量与降雨量成幂函数关系(R2=0.765);根据回归方程,当林外降雨量大于0.264mm时,可发生穿透降雨,当林外降雨量大于4.89mm时,可发生树干径流;林冠在降雨再分配过程中起着主要的作用,在空间和时间上都进行了再分配。     

祁连山青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素

以祁连山排露沟小流域青海云杉林为研究对象,2015年5—9月观测了34场降雨的林外降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并同步观测了相关的林外气象因子,分析了青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素。结果表明:(1)青海云杉林的总穿透雨量、树干茎流量和截留量分别为275.9,1.8,90.0mm,分别占总降雨量的75.04%,0.48%和24.48%,并在不同降雨量等级之间存在差异。(2)冠层降雨再分配各组成要素(穿透雨、树干茎流、林冠截留)与降雨量、降雨历时、10min最大雨强、空气相对湿度呈极显著的相关性。随着降雨量和降雨历时的增大,穿透雨量和树干茎流量均不断增大,而穿透雨率、树干茎流率和截留量(率)均逐渐趋于稳定。(3)青海云杉林内产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为0.8mm和9.6mm。因此,气象因素是影响冠层降雨再分配的重要因素之一。     

子午岭林区林冠对降雨截留作用的研究

利用林内外降雨观测资料,分析了子午岭林区4月—10月林内降雨量、林冠截留量、林冠截留率与林外降雨指标的关系。其结论为林内降雨量与林外降雨量呈直线正比关系;林冠截留量与不同雨量级呈幂函数关系;影响林冠降雨截留率的最好降雨指标为 PI₃₀。     

Effects of forest plantations on rainfall redistribution and erosion in the red soil region of Southern China

To evaluate the effects of different forest plantations on rainfall redistribution, we measured throughfall, stemflow, interception loss, surface runoff and soil loss from July 2004 to September 2005 in the three types of forest plantations Eucommia ulmoides, Vernicia fordii and Pinus massoniana. The results showed that differences in throughfall and stemflow between the three forest plantations were significant (p < 0·05). Throughfall was highest in the V.fordii plantation and stemflow was highest in the E.ulmoides plantation. Throughfall plus stemflow below the E.ulmoides canopy was greater than that underneath the other forest types. Moreover, significant spatial variation in throughfall was observed. Throughfall in P.massoniana was 28·0–39·7% higher at a stem distance < 60 cm or 11·5% lower at a stem distance > 120 cm than in the other forests, but the difference was not significant between E.ulmoides and V.fordii. Moreover, the difference in throughfall at stem distances 60–120 cm was not significant between the different forest plantations. For E.ulmoides, throughfall under the peripheral crown part was 16·1% higher than that close to the stem. In contrast to E.ulmoides, P.massoniana had 26·8% lower throughfall under the peripheral crown part than close to the stem. No significant difference was found in throughfall for the various stem distances underneath V.fordii. Stemflow in E.ulmoides was 2–3 times higher than in the other forests (p < 0·01). Interception loss accounted for 19·9% of gross rainfall for E.ulmoides, 20·8% for V.fordii and 27·2% for P.massoniana. Surface runoff and soil loss differed considerably among the three types of forest plantations. Annual runoff and total soil loss were lowest in the P.massoniana forest and highest in the V.fordii forest. This study indicated that P.massoniana, as a reforestation tree species, had the most positive effect on soil and water conservation among the three forest plantations. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

中亚热带地区常绿阔叶林地表径流和产沙影响机制

为探究中亚热带地区常绿阔叶林地的地表径流和侵蚀产沙的影响机制,于2016年和2017年的5—9月在天然降雨条件下,采用野外定位观测结合室内试验分析方法,得到磨盘山常绿阔叶林林外降雨和林内穿透雨及其雨滴特性数据,采用RDA排序及CANOCO的Forward分析筛选出主导环境影响因子。结果表明:(1)产沙量与林外降雨量和林内穿透雨量存在正相关关系。当径流量0.064mm时,研究区内形成的地表径流才开始携带泥沙;林冠层对降雨动能的缓冲作用在降雨强度小的情况下较明显。(2)林冠缓冲动能、叶面积指数和树干茎流量与径流量产沙量存在负相关关系,降雨历时、林外降雨量、林内降雨量、平均雨强、雨滴个数、雨滴直径、雨滴速度、林内降雨动能、降雨总动能对径流量产沙量产生正相关影响。(3)对12个环境因子进行主导因子筛选,降雨总动能、林外降雨量、平均雨强、林冠缓冲动能、降雨历时对径流量产沙量的影响效果较为显著。从典范特征值分析结果显示,仅选择这5个主环境影响变量可解释环境影响因子与径流量产沙关系73.2%的信息量,比12个变量所解释的信息量仅少16.8%。     

降雨特征对南亚热带马尾松人工林降水分配格局的影响

探究马尾松人工林降雨特征对降水分配格局的影响,为南亚热带人工林经营管理提供科技支撑。依托广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站降水分配观测场,采用野外定位研究方法,以30年马尾松人工林为研究对象,观测了2018年1—12月的林外降雨、林内透流、干流和冠层截留。结果表明:研究区年降雨总量1303.6 mm,马尾松林的透流、干流及截留量分别占同期降雨的60.9%,0.4%,38.7%。产生透流和干流的最小雨量分别为0.4,2.2 mm。4个降雨特征指标中(雨量、雨强、历时和2次降水间隔时间),降雨量在马尾松降水格局分布中影响最大,雨强和历时对透流量、透流率、干流量、冠层截留量及冠层截留率均有显著影响,而2次降水间隔时间仅对透流量、干流量和冠层截留量有显著影响。SPSS多元线性回归分析表明,3个冠层水文分量对降雨特征的响应并非同步,降雨特征对林内透流和截留的影响大于干流。