苏南丘陵区麻栎林冠层水文效应及其影响因素

为探讨苏南丘陵区麻栎林生态水文过程及其影响因素,采用定位观测的方法,于2012年4月至9月对麻栎林的降雨分配过程进行了监测研究。结果表明:研究期内,累计降雨量470.7 mm,平均场降雨量10.0 mm,小雨占据降雨事件的绝大部分,频率达到70.21%。穿透雨量、树干径流量、林冠截留量与降雨量呈极显著正相关关系。根据回归模型确定了林冠部分的持水能力和树干持水能力分别为0.87 mm和0.11 mm,形成树干径流的最小雨量为3.42 mm。林冠截留率与降雨量、降雨强度以及空气湿度有显著的负相关关系。小雨量级下,随月平均叶面积指数的增加各月林冠截留率增大。月平均林冠截留率与叶面积指数有极显著的线性关系。林冠平均截留率为20.48%。     

降雨量级和强度对秦岭油松林林冠截留的影响

2006—2008年生长季,以秦岭中山地带主要植被类型天然次生油松林为对象,采用长期定位观测方法,研究不同降雨量级和降雨强度对林冠截留的影响.结果表明,研究区降雨年度差异较大,干湿季表现明显,各月间分配不均,降雨主要集中在每年的5—10月.低雨量级和小雨强降雨事件频发,但占总降雨量的比重较低;高雨强和大雨量级的暴雨、大暴雨时有发生.2006—2008年林冠平均截留率分别为32.9%、33.0%和33.6%,不同年度间变化不大;单次降雨事件间截留率变幅较大,2006—2008年截留率最小值分别为11.0%、11.4%和7.8%,最大值分别为64.4%、72.5%和74.6%.林冠截留是一个动态变化过程,林冠截留率在不同降雨量级和降雨强度下,存在较大的差异.随着降雨量级或降雨强度的增高,截留率呈递减趋势.降雨强度相同时,截留速率随降雨量的增加而降低;降雨量一定时,截留速率随降雨强度的增高而增高.当降雨量足够大时,平均截留速率越高,林冠达到饱和截留量所需时间越短.随着林冠截留量逐渐接近饱和状态,林冠对大气降雨的截留作用逐渐减弱.     

北亚热带毛竹林林冠截留模型研究

对北亚热带毛竹林冠截留影响因素如林外降雨、透流雨强度、叶面积指数、林冠干燥度和蒸发系数等进行观测研究,构建了林冠截留模型。结果表明：当实际截留量较大时,模拟值误差大;当实际截留量小时,模拟效果较佳。为了反映林冠截留模型相对误差分布状况,按照相对误差绝对值从小到大（<5 %、5 %~10 %、10 %~20 %、>20 %）的顺序分为4段进行累加统计,得到的实际截留量分别为4512、6944、4079、1583 mm,模拟截留量分别为4482、677、3514、1161 mm,全年林冠截留相对误差为93 %,小于10 %,模拟效果较理想。     

3种亚高山森林群落林冠截留量及穿透雨量与降雨量的关系

研究了岷江冷杉林、川滇高山栎林及灌竹林等3种典型亚高山森林群落的林冠截留、穿透雨和径流的月动态变化,分析了林冠截留量、穿透雨量与总降雨量的数量关系.结果表明:川滇高山栎林、灌竹林、岷江冷杉林林冠平均截留量分别为278.2,362.1和353.7mm;林冠平均截留率分别占降雨量的35.77%,46.55%和45.47%.岷江冷杉林径流量为5.9mm,仅占降雨量的0.76%.3种群落穿透雨量分别占降雨量的53.77%,53.45%和64.23%.另外,建立了3种群落类型的穿透雨量、林冠截留量与大气降雨量之间的回归模型,用于定量评价该地区亚高山森林的生态水文效应.     

修正Gash模型在兴安落叶松天然林林冠截留中的应用

为验证修正Gash模型在大兴安岭地区兴安落叶松天然林中的适用性,基于2014年4—10月56场降雨,评价兴安落叶松林冠对次降雨、周累积降雨、季节降雨及年降雨截留量的模拟效果。结果表明:观测期内总降雨量为(289.4±1.66)mm,穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降雨总量的75.44%、2.60%和21.95%。林冠截留量的模拟值与实测值分别为65.17 mm和63.53 mm,相对误差为2.58%; 周累计林冠截留量与实测值的相对误差为2.59%; 春、夏、秋季模拟值与实测值相对误差分别为0.71%、3.62%和0.44%。单次降雨林冠截留量只有在降雨量较小情况下,模拟精度较高; 当降雨量增加到12.23 mm时,模拟精度显著降低。据此表明,修正Gash模型对兴安落叶松天然林林冠截留总量的模拟具有较好的适用性,可为研究该地区森林水分循环和利用提供科学简便的方法。     

关于9种绿化树种林冠雨水截留量的研究

以郑州植物园园区内的9种绿化树种为对象,调查标准木的树龄、高度、胸径、冠幅等数据,对林地内外的降雨量进行分析,建立回归方程.结果表明,不同树种的林冠截留量和截留率不同,不同次降雨林冠的截留率存在较大差距,9个树种林冠截留率从高到低依次为枇杷、龙柏、女贞、白蜡、法桐、黑松、红叶李、国槐、雪松;林内穿透雨量与林外降雨呈正相关,林内降雨量随林外降雨量的变化而变化,并且变化趋势是一致的.     

滇中3种林冠层对降雨的再分配作用

 与云南松林、常绿阔叶林比较,对滇中区域桉树林的林冠层对降雨的再分配特点进行研究.结果表明,不同植被类型降雨再分配比率受到自身特性与环境影响较大.场降雨与连续降雨的降雨再分配比率不同;场降雨事件中,云南松林的林冠截留率较大;除云南松林在降雨量和雨强较小时,树干茎流比率较小,达到2.40%以外,穿透降雨和树干茎流的分配比率接近;连续降雨事件发生时,3种群落林冠截留、穿透降雨和树干茎流分配比率一致,穿透降雨量、茎流产生量与降雨量成正相关,林冠截留趋于恒值.     

兴安落叶松林降雨再分配及其穿透雨的空间异质性

【目的】探究大兴安岭北部兴安落叶松林对降雨的截留再分配及树冠下穿透雨空间分布规律,了解兴安落叶松林生态水文过程。【方法】通过长期定位观测研究的方法,获取了2013年兴安落叶松林19场降雨事件的林外降雨、穿透雨和树干径流的观测数据,采用相关分析,总结了兴安落叶松林降雨再分配规律,比较了树冠下不同位置处穿透雨的变异性。【结果】观测期内兴安落叶松林的林冠截留量、穿透雨量和树干径流量依次为35.14、148.61和0.250 7 mm,分别占大气降雨量的19.10%、80.77%和0.14%; 不同降雨事件中,树冠不同位置处的穿透雨具有空间异质性; 当降雨量、温度等气象因子一致时,3/4树冠半径处的穿透雨变异最小,树冠外缘(4/4树冠半径处)变异最大; 当冠层结构稳定时,穿透雨的变异程度均随降雨量的增加而减小,二者呈一定的负相关性(P<0.01)。【结论】穿透雨是兴安落叶松林降雨再分配的主要水文分量(约占降雨量的81%),选择变异最小、最接近林分穿透雨率(误差约1%)的3/4树冠半径处布设穿透雨收集装置,能够适当减少野外工作量,提高科研观测效率,可为落叶松林区森林水文模型的参数化提供依据。     

郑州市代表性行道树对降水再分配作用研究

利用森林水文学方法,对郑州市3种代表性行道树大叶女贞、二球悬铃木、雪松的冠外雨量、冠内雨量与树干径流进行了观测.结果表明:在一定降雨量范围内,这3种不同树种的冠外雨量、冠内雨率、树干径流量、树干径流率和树冠截留量都与空旷地降雨量正相关,而冠内雨量变异系数与树冠截留率则呈负相关.当降雨量较小时,这3种树种的冠内雨量、树干径流量、树干径流率和树冠截留量的差值较小;随着降雨量的增加,其差值逐渐增大.同一降雨量条件下,二球悬铃木树冠截留量最小而冠内雨量最大;大叶女贞树冠截留量与冠内雨量居中;雪松树冠截留量最大而冠内雨量最小;这3种不同树种的冠内雨量、树干径流量、树冠截留量与降雨量和降雨强度的关系可能与枝叶特征、树皮性质、枝条与树干夹角等因素有关.行道树对降水再分配的作用对"海绵城市"设计具有一定的生态学意义,但所有行道树的树干径流均很小,不利于补充树池范围内土壤水分.     

基于Gash修正模型的元宝槭林分结构对降雨分配的影响

林冠截留是森林生态系统降雨分配的起始点,准确模拟林冠截留是探究森林水文过程的基础。为了研究林分结构中林分密度对林冠截留的影响规律及Gash修正模型的适应性,以北京市八达岭森林公园2种林分密度的元宝槭纯林为研究对象,对其林冠截留过程进行了模拟分析,并针对元宝槭林分结构特征探讨了Gash修正模型的适应性。研究结果表明:(1) 2013年生长季内,元宝槭密林(3 665株/km~2)穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量实测值分别为365.50、38.19、69.82 mm,模拟值分别为386.45、33.86、53.21 mm,相对误差分别为5.73%、4.33%和23.80%;元宝槭疏林(1 090株/km~2)的穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量实测值分别为380.20、19.04、74.25 mm,模拟值分别为368.37、13.71、91.43 mm,相对误差分别为3.12%、27.99%和23.13%。疏林条件下,更多的降雨穿透林冠,进入了森林生态系统的下一水文效应层,Gash修正模型的模拟结果亦呈现基本一致的特征,模型对元宝槭林的模拟精度基本可以满足需要。(2)对Gash修正模型中的平均降雨强度(R)、树干茎流系数(Pt)、饱和林冠持水能力(S)、郁闭度(c)、饱和树干持水能力(St)、平均饱和林冠蒸发速率(E)共6个关键参数的进行敏感性分析,各参数对元宝槭密林林冠截留量模拟的影响程度大小依次为RSEStcPt,对于元宝槭疏林的影响程度大小依次为SREcStPt。通过分析可以得出,选择适宜的时间尺度计算平均降雨强度和饱和林冠持水能力,是提升Gash修正模型模拟精度的关键,适当疏伐可以为林分的生长提供更好的水分条件。     

三峡山地不同林型冠层截留特征及再分配过程研究

森林冠层对降雨的截留和再分配是生态水文学的重要研究内容.截留过程因降雨特征、森林类型及立地环境存在差异.以三峡库区山地的暖性针叶林、落叶阔叶林和针阔叶混交林三种林型为研究对象，对比了2018年植物生长季(4—11月)56场降雨的再分配特征及影响因素.结果表明：1) 降雨在三种林型的再分配特征具有明显差异.暖性针叶林的透流量、树干径流量、林冠截留量分别占同期林外降雨的62.0%、7.2%、30.8%；落叶阔叶林分别占77.9%、3.5%、18.6%；针阔混交林分别占73.3%、2.7%、24%. 2) 再分配参数与降雨量的相关分析显示，三种林型下树干茎流量、透流量均与降雨量呈线性正相关关系，冠层截留量与降雨量呈幂函数关系. 3) 场次降雨特征也会影响再分配，大雨和暴雨时三种林型内降水再分配的动态过程存在明显差异.三种林型的降雨再分配过程因受降雨量、降雨强度等降雨特征和林冠结构的影响而产生差异.针阔叶混交林在强降雨条件下能够更有效地减缓降雨对地表土壤的强烈冲击，减少水土流失.     

闽北不同类型毛竹林冠层降水再分配特征

以中亚热带杉木纯林(Ⅰ)和常绿阔叶林(Ⅴ)为对照,对闽北地区竹杉混交林(Ⅱ)、毛竹纯林(Ⅲ)、竹阔混交林(Ⅳ)冠层降水再分配特征进行了研究。结果表明：各林分穿透雨率为462 %～862 %,平均穿透雨率排序由大到小为Ⅰ(770 %)、Ⅲ(750 %)、Ⅳ(737 %)、Ⅱ(703 %)、Ⅴ(677 %);各林分树干茎流量排序由大到小为Ⅳ(692 mm)、Ⅲ(520 mm)、Ⅱ(373 mm)、Ⅴ(230 mm)、Ⅰ(176 mm),树干茎流量随雨量增大而增大,不同类型毛竹林增加的比例大于杉木纯林和阔叶林;各林分产生树干茎流的最小响应雨量排序由小到大为Ⅱ(64 mm)、Ⅳ(69 mm)、Ⅲ(75 mm)、Ⅴ(89 mm)、Ⅰ(104 mm);各林分林冠截留率为141 %～535 %,平均林冠截留率排序由大到小为Ⅴ(313 %)、Ⅱ(282 %)、Ⅳ(235 %)、Ⅲ(229 %)、Ⅰ(223 %)。5种林分穿透雨、树干茎流和林冠截留均与林外降雨量显著正相关（p＜001）,其中穿透雨量和降雨量的关系用模型Y=a+bX拟合较好;林冠截留量和降雨量之间的关系用三次曲线（Y=β0+β1X+β2X2+β3X3）方程较拟合最好。综合分析表明,毛竹纯林对小到中雨的截留能力较好,竹杉、竹阔混交林对大到暴雨的截留能力较好。     

基于流域蓄满产流理论的林冠截留降雨新模型

根据林冠截留降雨的物理现象,借鉴流域蓄满产流理论建立了一个林冠截留降雨新模型.结合两片林分的实测资料,介绍了该模型参数的确定方法,并且对模型进行了有效性验证.结果表明:计算值与观测值吻合,表明该模型可揭示林冠截留降雨的基本特征,如果已知模型参数,可以用于林冠截留降雨的预测计算.     

Factors influencing the natural regeneration of arrow bamboo in giant panda habitat of the north Minshan Mountains, southwestern China

To determine the effects of eco-factors on the regeneration of arrow bamboo in giant panda habitat,a field study was conducted in the Baozuo and Gonggangling Nature Reserves,Sichuan Province,China.A total of 183 quadrats(10 m×10 m) and 717 small quadrats(1 m×1 m) were investigated within the study site.Bamboo seedling density was used as an indicator of natural regeneration.Twelve factors were measured,which included topography and forest factors(elevation,slope aspect,slope degree,slope position,canopy cover,and shrub cover) and microhabitat factors(upper vegetation cover,herb cover,litter layer cover,moss cover,moss thickness,and dead bamboo density).A One-Way ANOVA was used to analyze the effects of topography and forest factors on seedling density,and a GLM(Generalized Linear Model) procedure was performed to examine the relationship between seedling density and microhabitat factors.The results indicated that elevation and canopy cover had highly significant effects on seedling density:bamboo seedling density was highest and showed the best regeneration at middle elevations(2800-3000 m) and under medium to medium-high canopy cover.Moss thickness,moss cover,and dead bamboo density were the most important microhabitat factors influencing the natural regeneration of bamboo:seedling density increased with increasing moss cover and moss thickness and decreased with increasing dead bamboo density.We propose that removal of dead bamboo and controlling grazing activities may accelerate the process of bamboo regeneration.     

物候变化对落叶松人工林降雨分配过程中钾和钠离子迁移的影响

目的 森林冠层导致的穿透雨和树干茎流中离子通量的季节变化,能够影响森林生态系统生物地球化学循环,对物候变化明显的温带落叶林的影响更为突出。探究不同物候期(展叶期、盛叶期和落叶期)森林水化学过程,深入了解森林生态系统养分元素循环过程,为温带落叶林生物地球化学循环提供基础数据。方法 以东北林业大学城市林业示范基地内落叶松人工林为研究对象,在观测样地的中心位置十字交叉布设13个直径20 cm自制雨量筒,并选择5株落叶松安装树干茎流收集器,同时在林外布置1台翻斗式雨量计和3个自制雨量筒。在前期观察期(2015年5月1日—10月31日)每次降雨事件后,对林外降雨、穿透雨和树干茎流进行观测、取样,水样过滤酸化处理后用火焰原子吸收分光光度计测定Na⁺和K⁺质量浓度,探索冠层的物候变化对降雨分配过程中Na⁺和K⁺的质量浓度和净输入量的影响。结果 整个观测期间,林外降雨中Na⁺、K⁺的质量浓度分别为0.45 和1.89 mg/L,穿透雨中分别为0.44 和2.48 mg/L,树干茎流中分别为1.98和18.63 mg/L;大气降雨中Na⁺质量浓度在落叶期最高,盛叶期最低,K⁺质量浓度则在落叶期最高,展叶期最低;各时期穿透雨中Na⁺和K⁺质量浓度大小均为落叶期>盛叶期>展叶期;树干茎流中Na⁺和K⁺质量浓度大小均为展叶期>盛叶期>落叶期;生长季内林冠对降雨中Na⁺的截留量为0.252 kg/hm²,其中展叶期和落叶期的截留量分别为0.143和0.193 kg/hm²,截留率分别为30.63%和48.22%,盛叶期则表现为淋溶,淋溶量为0.083 kg/hm²;生长季内降雨对林冠中K⁺的淋溶量为0.903 kg/hm²,其中展叶期和盛叶期的淋溶量分别为0.999和0.157 kg/hm²,落叶期则为截留,截留量为0.254 kg/hm²,截留率为20.25%。结论 大气降雨经过森林冠层后离子质量浓度发生明显改变,且不同物候期、不同离子的变化强度不同。生长季内,兴安落叶松林对Na⁺总体表现为截留作用,对K⁺总体表现为淋溶作用。即落叶松叶片的物候变化能够影响大气降雨中Na⁺和K⁺的迁移。研究结果可为进一步探明我国温带森林生态系统伴随水文过程的养分循环过程及促进可持续经营管理提供借鉴。