祁连山鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛冠层降雨再分配特征

以祁连山排露沟小流域的鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛为研究对象,2014年6—9月观测了38场降雨的林外降雨量、穿透雨量和树干茎流量,分析了鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛冠层降水再分配特征及影响因素。结果表明:(1)鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛冠下的穿透雨量、树干茎流量、截留量分别为175.2,20.8,182.6mm和239.1,15.1,113.4 mm,分别占总降雨量的46.3%,5.5%,48.2%和65.0%,4.1%,30.9%;鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛群落截留量占年降水量的29.3%和18.6%。(2)穿透雨量、树干茎流量和截留量均与降雨量呈显著线性正相关(P0.01),穿透雨率和截留率均与降雨量呈对数函数关系(P0.05)。(3)鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛产生穿透雨的临界降雨量分别为1.2mm和0.9mm,2种灌丛产生树干茎流均需要2.0mm的前期降雨量。(4)灌丛截留率9月份最大,其次是7月份,6,8月份最小;树干茎流率6—8月份变化平缓,9月份明显减小。     

冬小麦冠层降雨截留过程及其模拟研究

冬小麦冠层截留直接影响冬小麦对降雨的有效利用,通过模拟降雨试验和统计分析,系统研究了降雨量、降雨强度对冬小麦冠层截留特征的影响,建立了适于降雨冬小麦冠层截留的模型。结果表明:棵间雨量与降雨量呈显著的正相关关系(P<0.01);冠层截留量与降雨量呈显著的幂函数关系(P<0.01)。降雨强度与棵间雨量百分比呈负指数函数关系(P<0.01),与冠层截留量百分比呈负幂函数关系(P<0.01)。不同降雨强度下冬小麦冠层截留过程趋势一致,降雨强度越小,其达到冠层截留容量时所需时间越长。降雨强度对冠层截留容量没有明显影响。在雨量恒定条件下,冠层截留量随雨强的增加而减小,呈明显的负相关关系。叶面积指数(leaf area index,LAI)与冬小麦冠层截留容量呈正相关关系(P<0.01)。构建了具有较好截留机制的冬小麦冠层降雨截留过程模型,并基于模拟降雨和天然降雨的数据拟合了模型参数,表征冬小麦降雨蒸发能力的参数α为0.008。模拟值和实测值有较好的一致性,显示了修正模型适用于冬小麦冠层截留计算。     

不同类型园林植物群落冠层的截留能力研究

[目的] 对不同类型园林植物群落冠层截留能力进行研究,为选择冠层截留效果最优的植物群落配置提供理论依据。[方法] 选取7种不同结构的植物群落采用实测法分别测定林外降雨量、林下穿透雨量、树干茎流量,再利用水量平衡法求得冠层截留量,进行分析对比。[结果] 单层针阔混交林的冠层截留率达到了49.86%,截留效果最好。单层阔叶灌木截留率为23.66%,截留效果最差。林外降雨量与林下穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量呈线性正相关,拟合系数R²均在0.9左右。对冠层特性与冠层截留能力进行相关性分析的结果为,叶面积指数、郁闭度、冠层厚度、绿化覆盖面积和三维绿量与穿透率呈负相关,与截留率呈正相关。[结论] 园林植物群落冠层对雨水有一定的截留能力,且不同类型的群落有一定的差异性,单层阔叶灌木的截留率最低,单层针阔混交林的截留率最高;叶面积指数与郁闭度越高、冠层越厚、绿化覆盖面积与三维绿量越大,园林植物群落的冠层截留能力越好。     

人工落叶松林降雨截留再分配及其水化学特征

以凉水国家级自然保护区内的人工落叶松林为研究对象,对其林冠截留再分配和水化学特征变化进行了系统研究,结果表明:(1)一个生长季内(4-9月),人工落叶松林林冠总截留量为109.19 mm,占同期降雨量21.71%,穿透雨量为393.39 mm,占同期降雨量的78.20%;树干茎流量为0.47 mm,占同期降雨量的0.093%;(2)按照各养分元素月平均浓度排序,林外雨为:CaKMgSiMnNaFe,穿透雨为:CaKSiNaMgFeMn,树干茎流为;CaNaMgSiKMnFe,且不同样品按照养分元素浓度稳定度排序为;树干茎流穿透雨林外雨;(3)人工落叶松林养分元素净输入排序为;KMgMnNaFeCaSi,净输入量依次为22.339,2.920,0.856,-0.216,-0.260,-1.280,-2.478 kg/hm2,其中,穿透雨占人工落叶松林(穿透雨+树干茎流)元素输入量的98.23%,树干茎流占1.77%.     

矮化枣树冠层改变降雨截留历时过程同位素和化学特征

基于冠层截留历时过程降雨同位素和化学特征的研究很少,但却有助于揭示冠层截留特征及其对降雨同位素和化学特征的影响,于2016年9月17-18日和10月22-23日对黄土高原丘陵沟壑区的2场降雨事件林外降雨、穿透降雨和树干茎流历时过程进行连续采样及室内分析,研究降雨过程中矮化枣树冠层截留对降雨同位素和化学成分的改变、2016年7-10月4棵矮化枣树树干茎流以及林外降雨取样测定,分析矮化枣树形态特征对其树干茎流率的影响。结果表明:(1)矮化枣树树干茎流率可达2.3%~5.6%,2场降雨事件中当降雨量分别达到1.4,1.2mm时,开始产生树干茎流;(2)通过比较2场降雨事件历时过程穿透降雨、树干茎流同林外降雨的稳定同位素和水化学特征算术平均值得出,穿透降雨、树干茎流δ~2 H分别富集1.6‰~4.0‰和6.6‰~8.9‰,Cl~-浓度分别增加到林外降雨1.4~3.0倍和13.3~13.4倍,SO_4~(2-)浓度分别增加到1.5~2.7倍和4.8~7.1倍,穿透降雨和树干茎流相对林外降雨呈现一定滞后;降雨历时过程中稳定同位素δ~2 H与前时刻降雨以及截留过程进一步蒸发有关,水化学成分改变受植被截留影响逐渐减弱。     

模拟降雨条件下作物植株对降雨再分配过程的影响

为系统测定玉米（Zea mays L.）、大豆（Glycine max）、谷子（Setaria italica）和冬小麦（Triticum aestivum Linn.）不同生长阶段的穿透雨、茎秆流和冠层截留,研究采用室内模拟降雨法测定了不同降雨强度、不同叶面积指数作物冠下穿透雨和茎秆流,采用喷雾法测定了作物不同生长阶段的冠层截留。对其进行了量化分析,并探讨了3者与作物叶面积指数和降雨强度的关系。结果表明：在40和80 mm/h降雨强度下降雨30 min,玉米、大豆、谷子和冬小麦冠下穿透雨率分别平均为65.15%、85.52%、80.05%和72.18%;在40和80 mm/h降雨强度下降雨10～20 min,4种茎秆流率分别平均为34.59%、13.58%、19.42%和26.34%;在0.3 mm/min喷雾强度下,作物冠层截留量相对较小,冠层截留率分别为0.26%、0.90%、0.53%和1.48%。随作物生长,穿透雨量逐渐降低,茎秆流量和冠层截留量逐渐增加。降雨强度与穿透雨量和茎秆流量呈正相关关系,但是2者占总降雨量的比例与降雨强度关系不显著（p＞0.05）。随着作物生长,穿透雨冠下空间分布由均匀逐渐趋向于不均匀,具有趋于向行中汇集的趋势。该研究揭示了黄土高原地区主要作物对降雨的再分配作用特征,可为农田水分有效利用和坡耕地土壤侵蚀防治提供理论依据。     

不同类型原始红松林对降雨水化学特征的影响

针对小兴安岭林区不同类型原始红松林对降雨水化学特性影响进行研究。结果表明:穿透雨中K+、Mg2+含量在红松人工林中最高,年均含量分别为6.803,1.352mg/L;Ca2+、Na+、Cl-含量在枫桦红松林中最高,分别为12.200,2.513,3.436mg/L;Fe、Mn、SO24-、NH4+含量在椴树红松林中最高,分别为0.036,0.011,3.598,0.483mg/L。树干茎流中K+、Na+、Mn、SO24-、Cl-和NH4+平均含量在枫桦红松林最高,分别达9.138,6.180,0.338,9.861,7.209,2.181mg/L;Ca2+、Mg2+、Fe含量在椴树红松林中最高,年均含量分别为17.860,3.320,0.131mg/L。各红松林型穿透雨中K+、SO24-、Cl-含量在秋季达最高值,Na+、Ca2+、NH4+含量在春季达最高值,Mn、Mg2+、NH4+含量在夏季达最低值。树干茎流中K+、Na+、Mg2+、Mn、SO24-、Cl-含量均表现出明显的春季含量高、夏秋季含量低的趋势,其中Na+、Mg2+、Mn、SO24-夏季含量与秋季含量差异较小(P>0.05)。不同元素大气降雨、穿透雨、树干茎流三者间关系不同。Mg2+、Fe、Mn、SO24-含量呈现树干茎流>穿透雨>大气降雨的趋势。各林冠对Ca2+春季产生淋溶作用,夏季产生吸附作用,秋季枫桦红松林和椴树红松林表现为吸附作用,云冷杉红松林和人工红松林为淋溶作用。各林型穿透雨中NH4+含量均低于大气降雨,树干茎流中NH4+含量均高于大气降雨,其中3种原始红松林树干茎流中NH4+含量明显高于红松人工林。春季除椴树红松林外,其他林型对Na+产生吸附作用。     

大豆冠层对降雨再分配的影响

[目的]研究农作物冠层的降雨再分配特征,为区域水土流失治理和生态环境建设提供科学依据。[方法]以大豆作为研究对象,采取人工模拟降雨法以及喷雾法观测大豆不同生育期(幼苗期、始花期、盛花期、结荚期和始粒期)以及降雨强度(40,80 mm/h)下的茎秆流量、穿透雨量以及冠层截留量,探究大豆全生育期的冠层截留分异特征及叶面积指数和降雨强度对大豆降雨再分配的影响。[结果]大豆生育期内,茎秆流率平均值为15.02%,穿透雨率平均值为83.94%,冠层截留率平均值仅为1.04%。表明冠层截留所占降雨再分配的比例很小,其对降雨空间分异的影响所占比例较小。随着叶面积指数的增加,大豆的茎秆流量及茎秆流率,冠层截留量及冠层截留率均显著增加,然而穿透雨强度及穿透雨率显著减小。当降雨强度由40 mm/h增大到80 mm/h时,大豆的茎秆流量显著增加,但茎秆流率随雨强的变化并无显著差异;穿透雨量随着雨强的增大而增大,且随着雨强的变化存在显著性差异,但穿透雨率随降雨强度的变化并无显著差异。[结论]大豆冠层对降雨的再分配主要体现在茎秆流以及穿透雨,冠层截留所占比例很小,且叶面积指数与降雨强度均对降雨再分配有着重要的影响作用。     

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。     

凉水国家级自然保护区原始红松林和人工落叶松林降雨的水化学特征

对凉水国家级自然保护区原始红松林和人工落叶松林2种森林类型的林外降雨、穿透雨和树干茎流中的无机态N、TN、11P、K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋等养分元素进行测定,研究2种森林类型的水化学特征。结果表明：林外降雨中Ca2＋含量最高,TP含量最低,无机态N以N时．N为主,养分元素平均含量（以mg／L计）排列顺序为Ca2＋〉TN〉K＋〉Na＋〉Mg2＋〉TP,各养分元素在林外降雨中的季节变化较大,变化幅度最小的是Ca2＋;降雨经过林冠层后,穿透雨的水化学特征发生了很大变化,自7月开始,K＋、Mg2＋含量增加,Ca2＋在7月减少,8、9月增加,无机N含量降低,TP在原始红松林穿透雨中增加,在人工落叶松林中则减少;2种森林类型的树干茎流中,养分元素的含量存在明显的不同,但总体变化趋势一致,K＋、Ca2＋、Mg2＋的含量均大于穿透雨中的含量,自7月开始,TP、K＋、Ca2＋、Mg2＋含量均高于林外降雨中的含量,且在人工落叶松林中增加量要比在原始红松林中的高,无机态N均低于林外降雨中的含量。研究结果可为凉水国家级自然保护区森林生态系统养分循环的研究提供重要的本底资料。     

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.     

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。     

甘蔗冠层对降雨再分配的影响

[目的]研究作物植被对于土壤侵蚀的防治作用,为砖红壤区土壤侵蚀预报模型的建立提供作物参数。[方法]通过室内人工模拟降雨试验,测定了甘蔗不同生育期不同降雨强度条件下的穿透雨量、茎杆流量和冠层截留量,分析叶面积指数对于降雨再分配的影响。[结果]穿透雨量、茎杆流量和冠层截留量分别从甘蔗幼苗期的94.7%,5.1%,0.3%变化为成熟期的49.4%,47.3%和3.4%。[结论]叶面积指数与穿透雨量呈显著负线性相关,与茎杆流量和冠层截留量呈显著正线性相关。     

模拟降雨条件下玉米植株对降雨再分配的作用

为了辨明成熟期玉米对降雨的再分配作用,有效地防治区域水土流失,采用人工模拟降雨的方法,就川西低山丘陵区成熟期玉米植株对降雨的冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量的作用进行了研究。结果表明:冠层截留率平均为7.5%,茎秆流率平均为28.8%,穿透雨率平均为63.7%。随着降雨强度的增加,单位时间内玉米冠层的截留量呈增加趋势,但随着玉米植株的叶面积增大,有效截留量却呈减少趋势,株高和角度对它的影响较小。随着叶面积和降雨强度的增加,茎秆流量呈增加趋势,角度影响较小。随着叶面积的增加,穿透雨量呈减少趋势;而随着降雨强度的增加,单位时间内穿透雨的数量呈增加的变化趋势,株高影响较小。     

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。     

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。     

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。     

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。