小兴安岭原始红松林降雨截留观测及分段模拟

以小兴安岭原始红松林为研究对象,通过119场降雨的观测,对原始红松林的降雨截留再分配进行系统研究。结果表明:1)研究期内小兴安岭原始红松林的穿透降雨量、树干径流量和冠层截留量依次为636.04、14.62、177.84 mm,分别占林外降雨量的76.77%、1.76%、21.47%;2)原始红松林的穿透雨率、林冠截留率与降雨量之间均呈对数关系(P0.01),而穿透雨量、林冠截留量与降雨量之间均呈线性相关关系(P0.01);3)当降雨量0.5 mm时,原始红松林开始产生树干径流,且树干径流量和树干径流率均与降雨量呈正相关关系(P0.01);4)在原始红松林水文过程中,通过变异系数比较可知,树干径流的变异性最大,穿透雨变异性最小;5)分段模拟和分类回归树的结果显示,林冠截留与降雨量拟合曲线的分割点为2.3和9.8 mm,且与整体回归模型相比较,分雨量段的林冠截留预测模型精度高,更符合林冠截留的生态水文过程。      

长三角地区杉木林降雨再分配特征

对长三角地区丰水季杉木Cunninghamia lanceolata林大气降雨量、穿透雨量以及树干径流量进行了定位观测,利用水量平衡方程计算得出林冠截留量。通过相关性分析筛选出影响降雨再分配的主要因子为降雨量和降雨强度,分别分析了降雨量与穿透雨、树干径流、林冠截留之间的关系,以及降雨强度与三者之间的关系。结果显示:2012年4月至9月长三角地区杉木林外降雨累计470.7 mm,研究区以小雨量、低强度的降雨事件为主,杉木林内累计穿透雨量344.1 mm,占降雨量的73.1%,树干径流总量10.3 mm,占降雨量的2.2%,林冠截留量达到116.3mm,占降雨量的24.7%。建立了降雨量、降雨强度与杉木林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量之间的回归模型,利用拟合出的方程,可得出杉木林形成穿透雨的最小雨量为0.9 mm,形成树干径流的最小雨量为4.1 mm。     

青海大通白桦林冠层降雨再分配与冠层结构关系研究

通过设计不同密度的12个样地,测定降雨再分配与冠层结构指标的关系以及不同降雨量下降雨再分配变化情况。结果表明,当降雨量10mm时,穿透雨量与冠层结构特征关系并不明显,但是其空间变化明显,变异系数较大;降雨量10mm后,叶面积指数、郁闭度均与穿透雨量呈多项式函数关系,穿透雨量随着叶面积指数、郁闭度的增大而减小,穿透雨量与冠层孔隙度呈负相关的多项式函数关系;林冠截留率随着叶面积指数和郁闭度的增大而增大,随着冠层孔隙度的增大而减小;叶面积指数、冠层孔隙度和郁闭度3个冠层结构指标之间,叶面积指数对穿透雨和林冠截留影响最大。研究期间,林外降雨总量为243.24mm,白桦林的总穿透雨量、树干茎流量、截留量分别为185.61、2.49mm和56.55mm,分别占大气降雨总量的76.31%、1.02%和23.24%;穿透雨量、树干茎流量、截留量均与林外降雨量呈显著正相关关系,穿透雨率、树干茎流率随着降雨量的增大而增大,截留率随着降雨量的增大而减小并逐渐趋于稳定;降雨量3.32mm时才开始产生树干茎流。     

元江稀树灌丛降雨再分配及其与气象因子的关系

中国西南干热河谷地区广泛分布有稀树灌丛植被,气候条件干热,水热矛盾异常明显,然而对其降雨再分配缺乏研究。本研究选择了元江干热河谷稀树灌丛进行了1a的监测,开展降雨再分配及其影响因素分析。结果表明,观测期间总降雨量为762.9mm,穿透雨量、树干径流量和林冠截留量分别为639.3、14.6mm和109.0mm,分别占总降雨量的83.8%、1.9%和14.3%,当降雨量>1.1mm时开始产生穿透雨;降雨量>1.4mm时,开始产生树干径流。降雨再分配各分量与降雨量、降雨强度和气温均具有显著的相关关系(P<0.01),其中降雨量是与降雨再分配关系最密切的气象因子,即随着降雨量的增加,穿透雨量、树干径流量均增大,穿透雨率、树干径流率先增加后趋于稳定,而林冠截留率先减小后趋于稳定。该地区植被分布稀疏、群落结构简单、群落层次少、郁闭度低等原因造成稀树灌丛的穿透雨率相对较高,林冠截留率较低。     

苏南马尾松林分冠层水文过程对降雨的响应特征

目的探究不同雨量级、雨强下马尾松林冠截留、树干径流、穿透雨变化的特征与联系,为苏南丘陵区马尾松林的可持续经营管理提供科学依据。方法2012年9月到2013年8月,选取34年生马尾松林,使用RG3-M翻斗式自记雨量计、自制树干径流收集装置、集水槽收集降雨、树干径流、穿透雨数据,定位监测马尾松林外降雨、林冠截留量、树干径流、穿透雨,建立并验证Gash模型的适用性。结果（1）降雨主要集中在5—8月,林冠截留量、树干径流量、穿透雨量对降雨量有良好的响应,树干径流率和穿透雨率随着降雨强度和降雨等级的增加呈现上升趋势,截留率呈现下降趋势。（2）马尾松林冠截留率最大值出现在最小雨量（< 1.0 mm）和 < 1.0 mm/h雨强范围内,树干径流率最大值出现在中等雨量（≥ 50 mm）和1.5 ~ 2.0 mm/h雨强范围内,穿透雨量最大值出现在最大雨量级（≥ 50.0 mm）和1.5 ~ 2.0 mm/h雨强范围内,结果显示马尾松林林冠水文过程对降雨有较好的响应,降雨强度是影响马尾松林内水文过程的关键因子。（3）通过Gash模型定量分析降雨再分配规律,经过推导和计算相关参数,得到的模拟值与实测值有较好的一致性。结论马尾松林林冠部分和树干的持水能力分别为1.21、0.1 mm,形成树干径流的最小降雨量为4.86 mm。本研究可以为马尾松林的截留过程提供较明确和科学的参考。      

长三角地区马尾松林降雨再分配特征

【目的】为深入研究马尾松林降雨再分配格局,加深对马尾松林水文效应机理的认识,为长三角地区水源涵养林树种的选择以及经营、管理提供理论依据。【方法】对长三角地区冬季、春季、秋季马尾松(Pinus massoniana)林大气降雨量、穿透雨量以及树干径流量进行了定位观测,利用水量平衡方程计算得出林冠截留量。通过相关性分析筛选出影响降雨再分配的主要因子为降雨量和降雨强度,分别分析了降雨量与穿透雨、树干径流、林冠截留之间的关系,降雨强度与3者之间的关系,以及叶面积指数与穿透雨、树干径流之间的关系,建立了降雨量、降雨强度与马尾松林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量之间的回归模型。【结果】2012年10月至2013年6月长三角地区马尾松林外降雨累计792.6 mm,研究区以小雨量、低强度的降雨事件为主,马尾松林内累计穿透雨量584 mm,占降雨量比例的73.7%,马尾松林累计树干径流量7.426 mm,占降雨量的0.94%。林冠截留量201.17 mm,占降雨量的25.38%。【结论】马尾松林形成穿透雨的最小雨量为1.18 mm,形成树干径流的最小雨量为4.73 mm。本研究成果为长三角地区马尾松林对降雨再分配功能及影响提供基础数据支撑。     

太岳山不同郁闭度油松人工林降水分配特征

利用2011年5-9月生长季观测的30场降雨数据,分析了山西太岳山不同郁闭度下油松人工林林冠截留、穿透雨以及树干茎流与降雨量的关系,以及林冠截留过程的特点.结果表明:(1)实验观测期间,该地区降雨总量为634.79mm,单次平均降雨量为21.16mm,单次最大降雨量为58.15mm,单次最小降雨量为0.54mm.其中,8月份的降雨总量最大,为190.77mm,6月份的降雨总量最小,为41.81mm.(2)郁闭度为0.8的油松人工林林冠截留量与降雨量呈一元线性关系,郁闭度为0.7、0.6和0.5均呈幂函数关系;对于各郁闭度的油松人工林,其林冠截留率与降雨量均呈对数函数关系;穿透雨量、树干茎流量与降雨量均呈明显的一元线性关系,穿透雨量和树干茎流量都随着降雨量的增加而增加.(3)不同郁闭度油松人工林之间林冠截留、穿透雨和树干茎流不同,总的趋势为随着郁闭度的减小,林冠截留量减小,穿透雨量增大,树干茎流量增大.林冠截留量与郁闭度表现出正相关关系,而穿透雨量、树干茎流量都与郁闭度表现出负相关关系.(4)各郁闭度林冠截留量、穿透雨量和树干茎流量的月动态变化与总降水量的月变化基本一致.     

不同林龄香椿对林冠截留雨水的影响

为探索香椿林林冠截留机理以及评估其水土保持功能提供理论依据,以贵州省镇宁县香椿林为对象,于2010年8月、10月、11月定位监测不同林龄林冠层共17次降雨截留分配效应.结果表明:1)在一定的降雨量范围内,随着降雨量的增加,穿透雨量、树干径流量和林冠截留量均增加,林冠截留率降低.2)8～13 a、15～20 a、25 a以上香椿林林内降雨量分别为43.36 mm、39.01 mm和34.01 mm,平均穿透降水率分别为64.95％、54.19％和44.48％;树干径流量分别为0.29 mm、0.23 mm和0.17 mm,平均树干径流率分别为0.15％、0.11％、0.08％;林冠截留量分别为26.41 mm、35.36 mm和44.55 mm,平均截留率分别为40.09％、51.77％、61.65％.3)在同一降雨量条件下,8～13 a香椿林林冠截留量最小,而穿透雨量最大;15～20 a香椿林林冠截留量居中,穿透雨量也居中;25 a以上香椿林林冠截留量最大,而穿透雨量最小.     

小陇山林区锐齿栎林降雨再分配及矿质元素输入特征

【目的】研究甘肃小陇山林区65 a锐齿栎林的有效降雨分配及其矿质元素输入特征,为科学评价小陇山林区森林生态系统服务功能及水土流失程度提供科学依据.【方法】在固定样地内布设林冠截流观测设施,收集水样进行测定及计算.【结果】观测期林外总降雨量为1 508.22 mm,其中林内穿透雨1 204.40 mm,树干茎流112.09 mm,林冠截留191.73 mm,分别占降雨量的79.86%、7.43%和12.71%.当降雨量<1.8 mm时,林冠截留全部降雨,穿透雨量为0;当降雨量>4 mm时,树干开始产生茎流.通过数学方程拟合,穿透雨量与降雨量呈线性关系,树干茎流量、林冠截留量与降雨量呈幂函数关系.通过对水质进行化学测定得出,锐齿栎林中的矿质元素平均含量排序为:穿透雨>树干茎流>大气降雨,矿质元素不同输入方式中,K元素含量都是最大的.【结论】锐齿栎林分林冠截留直接影响地表径流的产生,减少当地的水土流失;同时林分可富集K、N、Ca等矿质元素,有效补充林分土壤肥力.     

新疆典型林分对降水再分配过程的影响

森林通过降水再分配过程影响着流域的水量平衡和物质循环.根据2010年雨季(4～6月)新疆典型林分的林冠截留、穿透雨和树干茎流定位观测数据,研究了森林对降水再分配过程的影响.结果表明:(1)林冠截留量和截留率与林外降雨量分别呈明显的二次曲线和双曲线衰减关系(R2分别为0.9506和0.746),林分林冠极限截留量约为12.63 mm; (2)树干茎流量和茎流率与林外降雨量分别呈线性关系和对数关系(R2分别为0.9891和0.6743),当林外降雨量大于1.75 mm时可产生树干茎流;(3)林内穿透雨量和穿透雨率与林外降雨量分别呈线性关系和对数关系(R2分别为0.9929和0.5363),林外降雨量大于0.97 mm时产生林内穿透雨.