六盘山半湿润区华北落叶松林内降雨的空间异质性及合理取样数

[目的]林内降雨的空间变异对林地土壤水分、林下植被生长有重要影响,准确刻画其空间变异特征,并确定其收集器的合理布设数量,有助于准确理解森林对水文的影响。[方法]于2021年6—10月,在六盘山半湿润区香水河小流域的华北落叶松(Larix gmelinii var.principis-rupprechtii(Mayr)Pilg.)纯林样地,利用样地内布设的40个林内降雨收集器收集每场降雨事件的林内降雨量,分析展叶和落叶期林内降雨的空间变异特征,并量化雨量收集器的合理布设数量。[结果](1)整个生长季,林内总降雨量440.0 mm,占同期林外降雨量的77.5%,林内降雨空间变异系数28.23%;展叶和落叶期,林内总降雨量分别为153.8和290.2 mm,占同期林外降雨量的73.0%和80.2%,林内降雨空间变异系数分别为36.0%和18.5%。总体上,林内降雨空间变异随次降雨量、雨强和降雨历时的增加先快速下降后逐渐趋于稳定。(2)整个生长季及展叶和落叶期林内降雨的块基比分别为0.042、0.012和0.275,变程分别为4.8、4.0和6.5 m。(3)在95%置信区间内,若将误差控制在5%内,至少需在展叶和落叶期分别布设17和14个截面积为235.58 cm2的雨量收集器。[结论]受降雨量和冠层结构差异影响,华北落叶松林内降雨空间变异在展叶和落叶期存在差异,不同时期雨量收集器合理布设数与林内降雨空间变异密切相关,要确保整个生长季林内降雨评估的准确性,应重视不同时期雨量收集合理布设数差异的影响。

九龙山侧柏林林内降雨时滞效应

在北京九龙山试验场地布设HOBO RG3-M自计式翻斗雨量筒,利用2012年7月21日至2013年10月1日期间侧柏林林内外实时降雨过程的定点观测数据,研究典型场降雨和特大暴雨极端天气下的侧柏林内降雨的时滞效应特征.结果表明,在具有完整降雨数据的56场降雨中,降雨初始阶段,林内降雨均晚于林外降雨,降雨量级为小雨时,林外降雨发生延迟约51.42 min后才产生林内降雨,而降雨量级为大雨以上时,林内降雨产生延迟仅约19.40 min,两者相差近3倍.随着降雨量级的增大,降雨开始阶段,林内降雨延迟时间逐渐缩短;降雨结束阶段,林内降雨延迟时间逐渐增加.通过对林内降雨延滞开始时间和延滞期雨强进行拟合,得出两者之间存在较好的对数函数递减关系;但对降雨延滞结束时间和场降雨量二者进行相关分析,并未发现二者存在明显的相关性.在典型场降雨中,不同降雨强度(暴雨、大雨、中雨、小雨)下,林冠层对侧柏林内降雨的雨强峰值出现时间起到了一定的延滞作用.特大暴雨极端天气下,降雨强度最强时林内雨强较林外雨强小,可见林冠层对强降雨雨滴的动能起到了一定的缓冲作用.由于林冠层对大气降雨存在延滞作用,能有效地延迟地表径流和土壤水文入渗的产生,对减少土壤侵蚀、防止水土流失、减少山洪、泥石流和滑坡等地质灾害具有一定的实际意义.

冀北坝上地区榆树和樟子松人工林降雨再分配特征研究

为明确冀北坝上地区主要人工林降雨再分配特征,在河北省承德市丰宁满族自治县大滩镇以林分结构相似的榆树(Ulmus pumila)和樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林为研究对象,测定每场降雨2种人工林林冠截留各水文分量,分析其降雨再分配特征及影响因素。结果表明:(1)榆树和樟子松人工林的林冠截留量与林外降雨量分别呈指数关系和对数关系。(2)郁闭度较小的情况下,2种人工林的林内降雨量与林外降雨量都呈线性关系。(3)榆树和樟子松人工林分别在林外降雨量为0.25 mm和4.58 mm时开始产生树干茎流,且与林外降雨量均呈线性关系;榆树树皮对树干茎流的阻拦和吸收作用大于樟子松。(4)2种人工林的林内降雨量均显著大于林冠截留量和树干茎流量;在降雨量较小时,林冠截留量显著大于树干茎流量,随着雨量级的增加,树干茎流量会超过林冠截留量。(5)风增大了榆树人工林的林内降雨量并减小了林冠截留量和树干茎流量,对樟子松人工林林冠截留各水文分量影响不大。综上所述,不同人工林对降雨再分配作用会受到降雨量、树干、林冠等特征和风的影响,樟子松人工林的林冠截留作用更为稳定。

子午岭林区林冠对降雨截留作用的研究

利用林内外降雨观测资料,分析了子午岭林区4月—10月林内降雨量、林冠截留量、林冠截留率与林外降雨指标的关系。其结论为林内降雨量与林外降雨量呈直线正比关系;林冠截留量与不同雨量级呈幂函数关系;影响林冠降雨截留率的最好降雨指标为 PI_(30)。

森林对降雨径流的影响

根据实测资料,对在不同情况下森林枝叶对降雨量的截留及对径流的影响状况进行了分析。

泰山典型林分的林冠截留特征

应用相关分析方法对泰山罗汉崖林场9个典型林分类型的林冠截留特征进行研究。结果表明:林内降雨量与林外降雨量呈很好的线性关系,林冠截留量与林外降雨量呈较好的对数关系;9个典型林分类型对降雨的截留能力为五角枫>麻栎+黑松>15 a麻栎>刺槐>50 a麻栎>黄连木>黄连木+刺槐>侧柏>黑松;7个典型林分类型形成树干径流的能力为15 a麻栎>50 a麻栎>黄连木>五角枫>黑松>刺槐>侧柏;各林分类型总体产生林内降雨的林外降雨量临界值为6.28 mm。

密云水库北京集水区人工水源保护林降水化学性质研究

研究表明 ,密云水库集水区大气降水化学元素含量在不同时段内变幅较大 ,各元素加权平均值之和为12 .0 0 11m g/ L ,各元素含量大小排序为 Ca >N >K >Mg >Na >P >Fe>Zn >Cu >Mn。大气降水经过 3种类型的水源保护林林冠层后 ,所测定的化学元素含量变化不一 ,但总的结果来看 ,化学元素含量升高的元素较多 ,且化学元素含量之和 ,无论是林内穿透降雨还是树干茎流均呈升高趋势 ,不同林分结果如下 :林内穿透降雨中化学元素总量分别为刺槐林 4 6 .192 4 mg/ L、油松林 2 0 .6 135 m g/ L、板栗林 17.110 5 mg/ L ;树干茎流中化学元素总量不同林分分别为刺槐林 6 1.5 86 2 m g/ L、油松林 73.32 35 mg/ L、板栗林 35 .5 0 74 mg/ L。

基于模型模拟的森林穿透雨收集装置的优化设计及分布

穿透雨是研究林内水循环、林内降雨再分配过程不可或缺的一部分。在观测过程中,收集装置的形状、大小、放置方式对观测结果有直接影响。该文以圆形、正方形和长方形3种不同形状穿透雨收集装置对观测结果的影响进行分析,研究穿透雨收集装置形状及设置方式的合理性。结果表明:圆形和正方形收集装置的合理设置范围与收集装置面积无关;长方形收集装置的合理设置范围先随收集装置面积增加而增加,然后趋于稳定;在收集装置面积相等的情况下,长方形收集装置的合理设置范围更大,说明长方形是理想的穿透雨收集装置设计形状。

密云水库人工水源保护林降水再分配特征研究

对密云水库北京集水区3种类型人工水源保护林降水再分配特征研究,结果表明:在研究的2年间,大气降水总量545 mm,刺槐林穿透降水量437.78 mm,林冠截留量97.73 mm,树干茎流量12.49 mm;油松林穿透降水量397.98 mm,林冠截留量131.54 mm,树干茎流量15.48 mm;板栗林穿透降水量422.07 mm,林冠截留量11O.73 mm,树干茎流量12.20 mm。次降雨条件下,林内穿透降雨量与次降雨量之间呈线性相关,且呈极显著水平;林冠截留量与次降雨量之间呈指数正相关关系,亦呈极显著水平。