湖南省张家界马尾松林冠生态水文效应及其影响因素分析

对马尾松林的穿透雨、林冠截留和树干流的水文效应进行监测,并对其影响因素进行初步分析.结果表明:降雨主要集中在5-8月,期间穿透雨量、林冠截留量和树干流量分别占全年分配量的一半以上.穿透雨量、树干流量和林冠截留量与降雨量显著正相关,而穿透雨率和树干流率随着降雨强度的增加而升高,但截留率逐渐降低.马尾松林穿透雨量最大值出现在最大雨量级(≥90.0 mm)和3.0～4.0 mm·h-1雨强范围内; 但是截留率最大值出现在最小的雨量级(＜10.0 mm)和＜1.0 mm·h-1雨强范围内; 树干流率最大值出现在中等雨量(60.0～70.0 mm)和2.0～3.0 mm·h-1雨强范围内,显然降雨特征是影响马尾松林内雨的关键因子.林下穿透雨率存在明显的空间异质性,靠近树干的林冠内部穿透雨率高于林冠外部,而且空间异质性随着降雨量的增加而降低.马尾松树干流与胸径及冠层面积呈极显著正相关.     

雷州半岛尾巨桉人工林林下穿透雨特征研究

为深入了解桉树生态水文过程,正确认识桉树水文功能,本文通过野外实测法,对不同林龄尾巨桉林下穿透雨进行连续观测,并结合林外降雨量分析尾巨桉人工林林下穿透雨特征及其与降雨的关系.结果发现:尾巨桉各林龄林下穿透雨量与降雨量呈极显著正相关线性模型(P＜0.01);林下穿透雨率与降雨强度呈极显著正相关(P＜0.01),截留率与降雨强度呈极显著负相关(P＜0.01),变异系数随降雨强度的增大先增大后减小,且两者均与降雨量无显著相关性;干湿季林下穿透雨率差异显著,湿季显著大于干季(P＜0.05),最大穿透雨率及最小穿透雨率分别是干季的1.17倍和3.2倍.     

三峡库区马尾松林穿透雨和树干茎流空间变异特征

【目的】探讨马尾松林下穿透雨和树干茎流空间分布特征及其影响因素,为准确量化马尾松林下降水分配过程以及水源涵养功能评价提供科学依据。【方法】2017年5—9月,在1个马尾松林下布设16个截面面积为3 000 cm~2的雨量收集器来观测穿透雨,选择27株马尾松标准木研究树干茎流的空间变异特征,应用Pearson相关分析研究冠层结构参数与穿透雨、树干茎流之间的关系,并用Monte Carlo抽样方法确定在一定误差范围内估测穿透雨所需雨量收集器的数量。【结果】研究期间林外总降雨量1 008. 4 mm,林下总穿透雨量和树干茎流量分别为829. 8和14. 4 mm,各占总降雨量的82. 3%和1. 4%;树干茎流量和茎流率均随降雨量的增加而增加,但茎流量变异系数随着降雨量增加而减小,且茎流量变异系数达到60%后趋于稳定,树干茎流量与树木的冠幅面积和胸径呈显著正相关(P0. 01);穿透雨率随降雨量增加而增加,穿透雨率达到87%后趋于稳定,用"S"曲线函数可较好地拟合穿透雨率与降雨量的关系(P0. 01);在测定样地中,穿透雨量存在较大的空间异质性,其变异系数随降雨量增加先显著降低而后稳定,两者用倒数函数拟合效果较好(P0. 01);冠层结构是影响穿透雨量空间变异的主要影响因子,但其作用因降雨量的大小而不同;叶面积指数、冠层厚度、测点距树干的距离以及冠层覆盖度均能影响穿透雨的空间分布,其中以叶面积指数对穿透雨量的影响最大;不同雨量级在相同置信区间达到相同的误差水平,所用穿透雨收集器数量不同,随着雨量级增大,用较少雨量收集器就可以达到相同的误差水平,当雨量级在0～10mm时,所用穿透雨收集器数量最多,即95%置信区间下,5%误差范围内,所需最少的穿透雨收集器数量为13个;雨量级在大于40 mm时,达到相同误差水平所用集水槽数量最少,即95%置信区间下,测的穿透雨值在5%误差范围内,所需最少的穿透雨收集器数量为6个。【结论】马尾松林下穿透雨量和树干茎流量空间变异特征同时受降雨特征和冠层结构特征的影响,且穿透雨量和树干茎流量的空间异质性均随着降雨量增大而减小,而后趋于稳定,但树干茎流量的空间变异系数稳定值大于穿透雨,冠层结构决定了林内穿透雨量空间分布的总格局,其中以叶面积指数与穿透雨率相关性最强,而胸径对树干茎流量的影响最为显著;本研究在参考降雨量级0～10 mm时,在95%或90%的置信区间下,若将穿透雨数值控制在5%误差范围内,在50 m×50 m样地内至少需布设13或11个3 000 cm~2收集器。     

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%。     

单株华北落叶松树冠穿透雨的空间异质性

林水问题是生态水文学研究的核心问题之一。为了研究降雨通过华北落叶松树木冠层的空间分异规律,2016年生长季在1株样树冠层下机械布置了32个雨量筒,测定了22场不同降雨事件的穿透雨量,利用地统计学方法分析穿透雨的空间变异性规律。结果表明:树冠下存在着穿透雨的最小区域和有汇集降雨作用的"漏斗"区域;在比较了不同雨量筒布设方案的穿透降雨变化后发现,在距离树干1/3冠幅半径的同心环上测定的穿透雨量可基本接近整个树冠下的穿透雨量平均值;半方差函数分析表明,穿透雨率的基台值C+C_0随降雨量增大而减小,C_0/(C+C_0)随降雨量的增大而增大,说明较小降雨量时,冠层结构是引起穿透雨空间变异的主要因素;降雨量较大时,冠层结构的影响减弱,其空间分布差异主要受随机因素影响。     

女儿寨小流域3种植被类型林冠层穿透雨特征研究

从一次性降雨下穿透水与林外降雨的关系、穿透水对不同降雨强度的响应两个方面对女儿寨小流域3种植被类型林冠层穿透雨特征进行了研究。结果表明:穿透雨量与降雨量呈显著的线性关系,随着降雨量增加,穿透水量随之增加,当降雨量为最高的206 mm时,杜仲林、枫樟混交林、马尾松林对应的穿透雨量达到最大值,分别为169. 61 mm、156. 30 mm、176. 77 mm,一次性降雨下不同植被类型穿透雨均值大小排序表现为马尾松林杜仲林枫樟混交林。不同植被类型的林冠层穿透雨量、穿透雨量比和穿透率均随着降雨量的增大而增大,随着降雨量的减小而减小,降雨量与林冠层穿透雨呈显著的正相关关系。     

辽东山区人工红松林降雨截留分配效应

以辽东山区人工红松林为对象,在大气降雨基础上观测林间穿透雨、树干流特征,结果表明:2016年本溪大气降雨47场,降雨总量677.7 mm,平均每场为14.4 mm,单次最大降雨量为75.4 mm,最小为1.1 mm;8月份降雨量最大,为205.8 mm,占总量30.3%;10月降雨量最小,为7.0 mm,占总量1.01%。人工红松林林间穿透雨量为504.4 mm,占大气降雨总量74.43%;树干流水量为173.3 mm,占大气降雨总量25.57%,林分减少了降雨对地表面的侵蚀和水土流失。     

不同降雨等级及林分间伐强度对红松人工林穿透雨特征的影响

为明确间伐对红松(Pinus koraiensis)人工林水源涵养功能的影响程度,以本溪县草河口镇70年生不同间伐强度(对照区、中度区、极强区)的红松人工林为试验对象,研究了不同降雨强度下,不同间伐强度对红松人工林穿透雨率、产生过程及产流时间的影响,结果表明:穿透雨率随间伐强度增加而显著增加(P<0.05),当林外降雨量等级大于大暴雨级别时,受空间异质性等影响,中度区及极强区林冠截留降雨的能力达到了饱和状态,林冠截留能力减弱。穿透雨产流起始时间与降雨强度无关,与瞬时降雨强度有关,不同间伐强度都能减少降雨过程中的峰值,并延迟5 min,穿透雨产流结束时间与降雨结束时的雨强及时长有关。     

闽东北鹫峰山天然黄山松林内降雨分配的研究

通过对闽东北鹫峰山雨期天然黄山松林内降雨分配情况进行观测研究,结果表明:在观测期间,总降雨量1622.12mm,穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别为1194.19mm、15.16mm和412.77mm,分别占总降雨量的73.62%、0.93%和25.45%.随着降雨量的增大,树干茎流量和茎流率、穿透雨量和穿透率、林冠截留量都增大,而林冠截留率降低.穿透雨量和总降雨量之间的关系为线性相关关系;茎流量和降雨量之间的关系也为线性相关关系;林冠截留量和总降雨量之间的关系为幂函数相关关系.     

两种经济林中的穿透雨与茎流特征研究

本文观测了桃李两种经济林的穿透雨和茎流特征。结果表明,两种经济林的穿透雨量、林冠截留量、茎流量与降雨量均存在极显著的正相关关系。用幂函数方程能较好的拟合林冠截留量与降雨量之间的关系,而用线性方程能较好的拟合穿透雨量、茎流量和降雨量之间的关系;桃李两种经济林穿透雨量分别占降雨量的93.29%、85.34%,林冠截留量分别占降雨量的5.60%和12.04%,茎流量分别占降雨量的1.11%和2.62%。     

Spatial variability of throughfall in a Pinus tabulaeformis plantation forest in Loess Plateau,China

Throughfall varies in space, which complicates measurements and makes it difficult to achieve accurate spatial representation. In the present research, we measured gross rainfall and throughfall from May 2011 to September 2012, leaf area index, and locations of trees within a Pinus tabulaeformis plantation forest in the Loess Plateau of northwestern China. The spatial heterogeneity of throughfall and related factors, as well as the minimum number and locations of collectors needed to measure throughfall accurately, were analyzed by statistical techniques. The results indicated that the throughfall was concentrated at the canopy edge, indicating that the edge of the canopy of P. tabulaeformis had a convergence effect on throughfall. The analysis of semivariance of throughfall demonstrated that canopy structure was a key factor influencing spatial variation of throughfall in low rainfall events, but measurement errors and other nonspatial variables were the primary factors affecting the variation of throughfall in high rainfall events. Based on the mean throughfall at different proportions of canopy radius centered on the individual tree stem, the minimum number and locations of collectors needed to accurately measure throughfall was estimated. In this study, four rain collectors (diameter 20?cm) at the 3/5 canopy radius could reasonably represent the average throughfall under the individual P. tabulaeformis canopy.     

华北落叶松单株树冠对降水空间格局的影响

通过对华北落叶松单株树冠对降水空间格局影响的研究,结果表明:(1)叶面积指数的大小在一定程度上影响着冠下降雨穿透率的大小,在空间分布上表现出明显的空间相关性;(2)冠下降雨穿透率的空间异质性随着雨量增大而减弱,趋向于空间均匀化;(3)由于华北落叶松的特殊冠形结构,在树冠下存在最小中心区和穿透降雨汇集的“漏斗区”。     

珠江三角洲城市森林植被生态系统水质效应研究

2002—2003年对顺德大良大岭山常绿针阔混交林集水区水循环过程进行了定位监测,该林区年降水量为1628．9mm,5—9月份的降雨量占82．4％,穿透降水占降雨的85．01％,干流占3．17％,冠层截留占11．82％,冠层水文效应显著。工业区年降雨pH均值为5．27、酸雨频率67．8％;大良和龙江居民区年降雨pH均值分别为5．84、5．72,酸雨频率平均为27．1％;森林区大气降水的pH值6．31、酸雨频率为6．5％。森林区降水中Pb、Cd、Cl^-、NO3^-、SO4^2-的含量小于国家I类水标准,总P(TP)、Cu、Zn含量接近国家I类水标准。大气湿沉降化学物质经过林冠后,穿透雨的总P、K、Zn、Pb浓度分别增加了1、2、7、1倍,Al、Ca、Cu浓度减少了89．8％、40．7％、30．5％。土壤105cm深度渗透水PO4^3-、Cr^-、NO^3-、SO4^2-阴离子的总浓度相对15cm深减少33．5％;Cu、Zn、Pb、Cd浓度相对15cm深的渗透水分别减少了62．5％、64．5％、38．9％、84．6％;森林土壤的储虑机制对于输出环境的径流水质量有显著改善作用。     

川西亚高山原始云杉林内降雨分配研究

穿透雨、茎流和林冠截留在森林生态系统水文循环和水量平衡中占有极其重要的地位 (VanDijketal .,2 0 0 1) ,因而从生理学、生态学和水文学的观点来看 ,研究一定区域内植被与降雨之间的相关性具有重要的意义 (Aboaletal .,1999)。川西亚高山针叶林处于我国东南半壁湿润地区与西北半壁干旱地区的过渡地带上 ,且多分布于江河上游 ,在涵养水源、保持水土、稳定河川流量、维护生态平衡等方面具有重要的地位 ,被誉为庇护四川及长江流域的“绿色万里长城”(杨玉坡 ,1990 )。马雪华 (1987)对米亚罗地区亚高山冷杉林的林冠截留做了一些初步的观测 …     

西江中下游生态公益林对降水截留分配效应研究

为了评估生态公益林涵养水源服务功能,选择德庆县三叉顶自然保护区生态公益林,定位观测2006年6月～2007年6月100次大气降水事件的截留分配效应。结果表明,观测期内降水总量为1 317.60mm,林冠截留量、树干茎流量和穿透水量分别是318.37,87.85和911.38 mm,林冠截留率、茎流率和穿透率分别为24.16%,6.67%和69.17%。林外降水量大于1.3 mm时才能观测到穿透雨,林外降水量达到3.0mm时才开始有树干茎流出现。林冠截留量、树干茎流量和穿透量与降水量均呈正相关,相关系数R2分别为0.788 8,0.957 7和0.965 9;林冠截留率与林外降水量呈负相关,而树干茎流率和穿透率呈正相关,相关系数R2分别为0.835 6,0.803 4和0.874 2。     

长白山北坡阔叶红松林林冠对降雨及其养分的影响

在2001年森林生长季(6-9月),通过测量降雨各分量,分析了中国吉林省长白山北坡红松阔叶林冠层对降水分配各分量的影响。结果表明:干流量(37.39 mm),透流量(326.02 mm)和截留量(105.67 mm),分别占同期降雨量(469.08 mm) 的7.97%、69.50%和22.53%。林冠对降雨的月份分配规律是:树干茎流率的月变化为七、八月份大于其它月份,穿透率从6-9月份有逐渐减少的趋势,而截留率的变化正好与穿透率相反,从19.43%增加到31.02%。林内降雨中的养分元素浓度发生显著变化,除Ca、Mg外,其它元素的浓度都有所增加。经分析得出,大气降雨中养分元素的浓度序列为:Ca> Mg> N> K> Fe > P> Cu > Mn;而穿透雨中养分元素的浓度序列为:K>N>Mg>Ca>P>Fe>Mn>Cu;在林冠淋溶中各养分元素的浓度序列为:Mn> P>K>Cu>Fe>N>Mg>Ca。图1表5参13。     

西江中下游生态公益林对降水的截留分配效应研究

为了评估生态公益林涵养水源服务功能,选择德庆县三叉顶自然保护区生态公益林,定位观测2006年6月～2007年6月100次大气降水事件的截留分配效应。结果表明,观测期内降水总量为1317．60mm,林冠截留量、树干茎流量和穿透水量分别是318．37,87．85和911．38mm,林冠截留率、茎流率和穿透率分别为24．16％,6．67％和69．17％。林外降水量大于1．31mm时才能观测到穿透雨,林外降水量达到3．0mm时才开始有树干茎流出现。林冠截留量、树干茎流量和穿透量与降水量均呈正相关,相关系数序分别为0．7888,0．9577和0．9659;林冠截留率与林外降水量呈负相关,而树干茎流率和穿透率呈正相关,相关系数尺。分别为0．8356,0．8034和0．8742。     

Rainfall redistribution of a virgin Pinus koraiensis forest and secondary Betula platyphylla forest in Northeast China

A virgin Pinus koraiensis forest in the Xiaoxing’an Mountains was selected to study its rainfall redistribution effect via 97 rainfall occurrences during a growing season. The following results were obtained: 1) The canopy interception of the P. koraiensis virgin forest amounted to 98168 mm during a growing season (May to September), which was 19.6 per cent of the total rainfall and 1.3 times that of a secondary Betula platyphylla forest. Compared with other forest types in China (11.4%–36.5%), the ratio of the canopy interception in the virgin pine forest was at a medium level. 2) The throughfall of the virgin pine forest was 395.77 mm, which accounted for 78.7% of total precipitation, and the stem-flow was 8.78 mm, accounting for 1.74% of total precipitation. Compared with the secondary birch forest, the virgin pine forest had lower throughfall but higher stem-flow. 3) Cubic regression equations (p < 0.01) which describe the relation between throughfall, stem-flow and canopy interception in the virgin pine forest and rainfall in an open field were fitted. A linear regression equation (p < 0.01) was found to be a better fit for the relationship between throughfall of the secondary birch forest and rainfall outside the forest. Factors affecting throughfall and stem-flow were analyzed, with results providing a good reference to the study of rainfall redistribution in coniferous and broadleaved mixed forests. __________ Translated from Science of Soil and Water Conservation, 2006, 4(6): 61–65 [译自: 中国水土保持科学]     

Throughfall,stemflow and interception loss in a mixed white oak forest (Quercus serrata Thunb.)

Throughfall and stemflow measurements in a 60-year-old white oak stand (Quercus serrata Thunb.) were carried out during two periods totalling eleven months, from August to November 1993 and from May to November 1994, in order to clarify the rainfall partitioning of this forest. Troughs and spiral-type stemflow gauges connected to tipping bucket-gauges were used for throughfall and stemflow measurements. Seventy-five storms were analyzed individually. Coefficients of variation for throughfall and stemflow ranged between 5–25% and 20–70% respectively. Partitioning of net rainfall in throughfall and stemflow represent 72% and 10% of the gross rainfall respectively. Multiple regression analyses were carried out to determine the stemflow variability. In was determined that maximum rain intensity was highly correlated with stemflow and this variable explained a further 5.5% of the stemflow variation. Estimates of averaged lag time and drainage after rain cease for stemflow were 290 and 164 min, while estimates for throughfall were 60 and 104 min. respectively. The canopy saturation was estimated from continuous storms and showed a value of 0.6 mm. The trunk storage capacity was estimated at a value of 0.2 mm. The interception loss from the forest canopy was estimated in 18%. Interception loss was heighly correlated with rainfall characteristics such as duration and intensity.