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。     

森林水文学的研究进展与展望

引述了森林水文学的一些概念,回顾了森林水文学研究的发展简史,概述了国内在森林对降水的影响、森林的水源涵养作用、枯枝落叶层持水能力、林地土壤持水能力、林地蒸发散和森林对径流影响等方面的研究现状,并对今后森林水文学的发展作了展望。     

海南岛尖峰岭半落叶季雨林生态效应的研究Ⅰ——冠层淋溶

本文通过对比观测,初步探讨了海南岛尖峰岭半落叶季雨林区降水的化学成分及冠层淋溶的特点。冠层淋溶是森林调节降水的功能之一,是森林生态系统物质循环的重要渠道。“刀耕火种”似可增加降水中采些元素的含量,但随地表迳流而流失,无益于植物和土地。     

北大河林业局森林水源涵养价值评估

文章从森林林冠截留降水,枯枝落叶层及土壤持水性三个方面定性和定量分析了北大河林业局森林的水源涵养能力,并对涵养水源效益的价值进行了评估,为该局实施分类经营后建立森林生态补偿机制提供基础数据。     

甘肃兴隆山天然林苔藓凋落物自然持水特性

2014—2015年,采用野外实地观测与人工降水试验法,对甘肃兴隆山天然青杄纯林和山杨—白桦—青杄混交林的苔藓和凋落物自然含水量动态、苔藓及凋落物持水性能与降水因子关系进行了研究。结果表明:(1)山杨—白桦—青杄混交林和青杄纯林苔藓生物量分别0.30t/hm~2和1.83t/hm~2;凋落物蓄积量分别为57.08t/hm~2和51.44t/hm~2;凋落物层在森林地被物中具有十分重要的位置,而苔藓层为次要位置;(2)青杄林苔藓、凋落物自然含水量月动态变化较大,但凋落物层变化明显滞后于苔藓层;苔藓、凋落物层自然含水量变化与当地降水量成正相关性,其含水量4—6月较小,7—8月较高;苔藓、凋落物层自然含水量最小值依次为10%和25%,最大依次为125%和115%;(3)在降水过程中,森林苔藓及凋落物吸持降水是一个十分缓慢的过程;只有在小强度、长历时降水条件下,才有可能使森林苔藓及凋落物层吸持水量达到饱和状态。     

酸雨区亚热带针阔混交林的冠层淋溶特征

2001年1月至2002年6月在湖南韶山对亚热带针阔混交林4个采样区进行酸雨监测,分析林内穿透水中主要离子的淋溶特征.结果表明:大气降水经过森林冠层后pH值明显升高,亚热带针阔混交林对SO2-4、NO3-、Mg2 、NH4 和Na 具有吸收作用,SO2-4、Ca2 和Mg2 的冠层淋溶百分率随降雨量的增加明显减少.Ca2 、K 和Cl-的冠层淋溶百分率随着pH值增加而增加.韶山地区在常年酸沉降作用下,森林冠层对酸性离子SO2-4、NO3-的吸收作用最强.根据18个月离子浓度平均值来计算,韶山地区森林冠层离子的淋溶序列为:K ＞Ca2 ＞Cl-＞Mg2 ＞SO2-4＞NO3-＞NH4 ＞Na .     

基于GLAS数据的森林生物量估算研究进展

森林生物量是森林生态系统监测的一个重要指标。GLAS波形信息与森林冠层高度、生物量有较强的相关性,在森林冠层高度、生物量等参数估算中具有广阔的应用前景。本文简要介绍了GLAS激光雷达系统及其特点,重点总结归纳了应用GLAS进行森林冠层高度、生物量估算原理及方法,并对森林冠层高度、生物量估算模型作了介绍。     

杉木天然林和人工林涵养水源功能研究

通过对杉阔天然混交林、天然杉木林和杉木人工林的林冠层、林下植被层、枯枝落叶层和土壤层水源涵养功能的研究,结果表明:两种天然林总持水量分别比人工林高699 18t·hm-2和337 67t·hm-2,天然林具有更好的涵蓄水分功能。林分不同层次的持水量大小顺序为:土壤层>枯枝落叶层>林冠层>林下植被层,土壤层是森林涵蓄降水的主要场所,其贮水量占林分总贮水量的90%以上。天然林地上部分各层次的持水量分配较为均匀,而杉木人工林林冠层持水量大大高于林下植被和枯枝落叶层的持水量,这种结构不利于削弱林内降雨侵蚀力,土壤也较为板结,渗透功能较差。     

森林冠层叶片氮浓度高光谱遥感反演研究进展

氮素是植物生命活动所需的重要营养元素,在森林植被的光合作用和生态系统固碳方面起着关键作用。因此,理解森林叶片氮浓度在叶片和冠层（遥感像元）尺度上的高光谱特征,是开展森林冠层叶片氮浓度（CNC）遥感反演、优化森林碳循环模拟、应对气候变化的重要基础工作。当前,森林CNC的光谱特征提取受到冠层结构因素的影响,其高光谱遥感反演的理论亦不明确。文中通过梳理国内外大量植被叶氮高光谱反演的代表性研究成果,以时间为轴线从叶片和冠层2个尺度上进行文献综述,详细阐述当前国内外森林叶氮浓度高光谱遥感反演的主要方法、研究热点和面临的问题,并对近年来学界关于森林冠层结构在冠层叶片氮浓度遥感反演中的影响进行综述,并展望森林冠层叶氮浓度高光谱遥感反演的发展方向。     

与林内小气候舒适度相关的城市森林冠层结构指数选择

【目的】选择与林内小气候舒适度相关的城市森林冠层结构指数,为进一步优化城市森林结构、改善城市森林热环境提供参考。【方法】以与城市森林降温效应相关度较高的一维度冠层结构指标(包括叶面积指数、平均叶倾角、冠层厚度、枝下高、冠高比和冠层通透度)为基础,从林内外空气流动和能量交换的角度,构建多维度城市森林冠层结构指数,通过相关分析筛选对小气候舒适度解释度较高的城市森林冠层结构指数。【结果】一维度冠层结构指标与林内舒适度(S)、舒适度相对变化(Sd)呈弱度相关关系,对S的解释力为0～30. 5%,对Sd的解释力为0～53. 5%;多维度冠层结构指数对S和Sd的解释程度明显提升,对S的解释力为0～37. 5%,对Sd的解释力为30. 9%～55. 1%;热垂直扩散结构指数和热水平扩散结构指数的协同作用对S的解释程度相对较高(43. 5%);垂直冠层指数和树冠垂直均匀指数的协同作用对Sd的解释程度最高(63. 9%)。【结论】城市森林舒适度和舒适度相对变化受多个冠层结构指标和指数共同影响,所构建的多维度冠层结构指数(包括热垂直扩散结构指数、热水平扩散结构指数、综合热扩散结构指数、垂直冠层指数、树冠均匀指数、树冠垂直均匀指数和冠层综合指数)与林内小气候舒适度及其相对变化相关性较高。     

森林不同组分对降水的生态效应研究进展

森林是一个复杂的生态系统, 森林水文学是近年来研究的热点.大气降水作为森林生态系统养分来源之一, 是目前研究森林生态系统养分循环不可或缺的因子.典型的森林生态系统一般通过乔木层、灌草层、凋落物层和土壤层等组分对降水进行分配.文中系统阐述了国内外研究者关于森林生态系统各组分对降水生态效应的研究进展, 同时对森林降水中营养物质的输入和输出研究作了简述, 指出目前相关研究中存在的问题和今后努力的方向, 旨在为今后的研究提供参考.     

关于林地内外降水观测值的误差与订正

查阅近期关于森林影响降水的资料发现,无论是持肯定观点的,还是持否定观点的,大都认为:风使降水以一定的角度下降,风愈大,雨量计的截获量越少,观测值愈偏低,雨量差d=R(1-sinα)(R为降水量,α为雨滴与水平面夹角);森林降低了风速,减小了角值o,使雨量计的观测值变大,从而产生了林内外的观测误差。本文结合近地面层风(以下简称风)的影响,就此提一点不同的看法与同行商榷。     

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。     

彩色森林冠层半球图像的分割方法

森林冠层半球图像是由带有鱼眼镜头的数码相机在冠层的底部由下向上拍摄而成。对彩色的森林冠层半球图像,运用RGB彩色模型,通过对不同阈值的尝试,最终验证了在RGB彩色模型下的分割。本方法计算速度快,精度高,为研究森林冠层的生长状况,快速有效地获取叶面积指数及冠层孔隙度提供了新途径。     

森林冠层结构与功能及其时空变化研究进展*

林冠是森林与外界环境相互作用最直接和最活跃的界面层 ,同时 ,它本身又承载了森林生物多样性的主体部分。森林冠层研究的方法和技术在近些年取得了长足发展 ,从而促进了有关林冠结构与功能的研究。这些研究深化了人们对于林冠结构与光能截获以及群落干物质积累之间关系的认识 ,同时 ,对于森林冠层的物质循环和能量传输以及冠层内各营养级之间相互关系动态也有了更为深入的理解。考察森林冠层的结构与功能及其时空变化是深入理解整个森林生态系统的格局、过程及其运作机制的重要基础。     

滇中高原区主要森林类型枯枝落叶层对降雨的截留功能

枯枝落叶层是森林植被对降雨再分配的第２作用层,对土壤发育有重要影响的层次。在实测本区主要森林类型枯枝落叶量及其持水能力的基础上,采用１００ｍ＾２最大截留能力、１００ｇ枯枝落叶最大持水能力及最大持水率等指标对不同森林类型枯枝落叶量,组成及其发育情况进行了综合评价。     

福建樟湖35年生楠木人工林水源涵养功能研究

通过对福建樟湖35年生的楠木人工林林冠层、林下植被层、枯枝落叶层和土壤层水源涵养功能的研究,结果表明:楠木人工林林分总持水量分别为2 103.24 t.hm-2,楠木人工林具有较好的涵蓄水分功能。林分不同层次的持水量大小顺序为:土壤层>林冠层>枯枝落叶层>林下植被层。土壤层是森林涵蓄降水的主要场所,其贮水量占林分总贮水量的95%以上。楠木人工林10℃时的初渗值和稳渗值分别为6.95 mm.min-1和3.43 mm.min-1,具有良好的渗透性能。     

六盘山林区森林树冠截留,枯枝落叶层和土壤水文性质的研究

本文测定了六盘山林区主要森林类型的树冠截留降水作用、林地枯枝落叶蓄积量、含水量的动态变化和对降水的截留量,分析了土壤水分入渗能力及其影响因素。结果表明,六盘山林区主要森林类型树冠截留量为16.2—29.1％;枯枝落叶层蓄积量为10—12t/ha,最大持水量相当于3—6mm的降雨,该层对降雨的截留量5.6—13.1％;林区土壤非毛管孔隙贮水量少,乔木林地233.5—1088.6t/ha,灌木林地390—669t/ha,草地236—475t/ha,土壤表层水分入渗率从高到低为乔木林地、灌木林地、草地。     

滇中高原区主要森林类型枯枝落叶层对降雨的截留功能

枯枝落叶层是森林植被对降雨再分配的第２作用层，也是对土壤发育具有重要影响的层次。在实测本区主要森林类型枯枝落叶量及其持水能力的基础上，采用１００ｍ２最大截留能力、１００ｇ枯枝落叶最大持水能力及最大持水率等指标对不同森林类型枯枝落叶量、组成及其发育情况进行了综合评价。     

基于X波段极化干涉SAR数据的思茅松林冠层高度反演

极化干涉SAR数据在森林冠层高度反演的应用是SAR领域的研究热点。经典的三阶段冠层高度反演算法对体相干系数的解算存在着一定的误差。为提高冠层高度反演的精度,在经典三阶段算法的基础上提出一种基于相位不变原则的三阶段改进算法,并结合相干优化来提高冠层高度反演精度。通过采用星载TanDEM-X全极化干涉数据实现普洱地区思茅松林冠层高度的反演,并结合实测数据进行精度检验。结果表明,改进后的三阶段算法能够较为准确地反演森林冠层高度。