岷江上游两种生态系统降雨分配的比较

植被的降雨分配作用对理解生态系统的水文功能具有重要的意义。该文对四川岷江上游岷江冷杉(Abiesfaxoniana)针叶林和川滇高山栎(Quercusaquifolioides)灌丛两种生态系统的降雨分配及降雨截留的影响因素进行了研究,探讨了植被分配降雨及截留降雨的影响机制和影响因素。文中采用定位观测的方法研究降雨分配。针叶林中冠层降雨截留占33.33%,树干茎流占0.07%,穿透雨占66.60%;而灌丛的冠层截留降雨为24.95%,穿透雨为75.05%;针叶林地被物的蓄留水能力(1.746mm)要大于灌丛地被物的持水能力(0.941mm);针叶林土壤的容积含水率(39.66%)也要高于灌丛土壤的容积含水率(38.19%);两种生态系统中的穿透雨率与降雨量的关系均可用逻辑斯谛方程较好地模拟。文中还选取了降雨量、降雨强度、降雨持续时间、两次降雨的间隔时间和次降雨期间的气温等5种因子分析影响两种生态系统降雨截留的主要因素。根据截留降雨与上述5种因子的偏相关分析结果针叶林冠层的降雨截留主要受降雨量、降雨持续时间和间隔时间的影响;灌丛的降雨截留主要受降雨量、气温与降雨持续时间的影响。文中从当地的降雨特征与两种生态系统微气候差异的角度分析了两种生态系统降雨分配及降雨截留影响因素差异的原因。

北京西山油松、栓皮栎及其混交林降雨分配特征

采用水量平衡的研究方法,对北京西山地区油松、栓皮栎林及两者的混交林3种不同林分的透流、干流、林冠截留与降雨量的变化以及各分量的分配进行了系统研究。结果表明:在相同的降雨条件下,树种和林分组成的不同,决定了不同林地的降雨分配;油松、栓皮栎及两者混交林的林冠截留与降雨量呈显著乘幂函数关系,干流、透流与降雨量呈显著线性关系。在3块林地的降雨各分量中,土壤贮水量最多的是栓皮栎林,最少的是油松林,混交林降雨各分量处于两者之间。枯枝落叶层大大减少了林地的地表径流。

基于灰色关联原理分析北亚热带次生竹林降雨分配影响因素

为了解北亚热带次生毛竹林降雨分配功能与各影响因素之间的关系,运用灰色关联分析方法计算了影响林分降雨分配各因素的灰关联度值,揭示了降雨分配过程中的主导影响因素。

春季降雨分配变化对黄河三角洲滨海湿地优势种的影响

滨海湿地生态系统与其他陆地生态系统相比固碳速度更快,被称为地球上的“蓝色碳汇”,该生态系统拥有高初级生产力及低有机质分解速度。气候改变情况下,湿地土壤的水分与盐分含量因为大气降水时间分配不均匀而发生变化,进而干扰植株代谢,最终改变该地植株的生理特性。2019-2020年的监测数据表明:春季大气降水增多时,2019与2020年芦苇与白茅的生长指标(株高、株数、盖度)会增大,而碱蓬的植株高度则会减小。

太行山典型油松林降雨再分配规律

森林降雨再分配过程是水循环的一个重要环节,对区域产水及水资源的形成过程有重要意义。本研究于2022年7—11月对太行山典型油松林降雨再分配要素进行观测,阐明油松林降雨再分配的基本规律,利用修正的Gash模型和Liu模型对林冠截留量进行模拟。结果表明:研究期间林外降雨量为450.8mm,油松林林冠截留量、穿透雨量、树干径流量分别为105.5 mm、338.2 mm、7.1mm,分别占总降雨量的23.4%、75.0%、1.6%。基于修正的Gash模型计算得到林冠截留量、穿透雨量、树干径流量分别为105.3 mm、340.7 mm、4.6mm,实测值与模拟值的相对误差分别为0.2%、0.8%、34.7%;修正的Liu模型计算得到林冠截留量为96.0mm,实测值与模拟值的相对误差为9.0%;修正的Gash模型相比于Liu模型模拟结果相对误差更低,模拟效果更好。修正的Gash模型参数敏感性排序:林冠平均蒸发速率>平均降雨强度>林冠持水能力>冠层盖度>树干持水能力>树干径流系数。综上,太行山典型油松林可截留23.4%的降雨,这对评估区域水资源量具有重要意义,且修正的Gash模型在太行山油松林有很好的适用性,可用于预测油松林林冠截留量变化。

太行山区不同植被降雨再分配特征

植被林冠层降雨再分配是森林生态系统重要的水文过程,其研究对进一步探索太行山植被林冠层的水文效应,揭示森林生态系统水源涵养功能具有重要意义。选取位于中国科学院太行山山地生态试验站自然荆条灌丛以及人工刺槐林、白皮松林、黄连木林、樱桃林、杜仲林、白蜡林、竹林为研究对象,于2022年7—9月对8种林分的降雨再分配进行监测。结果表明:1)2022年雨季次降雨量波动性较大,降雨时间分布不均主要集中在7月、8月。2)总穿透雨量占总降雨量的比例均超过60%;总树干径流量占总降雨量的比例最大的为杜仲林(13.94%),其次为竹林(6.78%),其余树种总树干径流量所占比例均低于5%;总冠层截留量占总降雨量的比例,白蜡林最大(32.97%),白皮松林最小(7.53%),整体上表现为穿透雨量>冠层截留量>树干径流量。3)穿透雨量、树干径流量与林外降雨量呈一元线性函数关系,冠层截留量与林外降雨量呈幂函数关系,穿透雨率和树干径流率与林外降雨量呈对数函数关系(单调增函数);冠层截留率与林外降雨量呈对数函数关系(单调减函数)。降雨再分配特征受降雨量及叶片吸水能力影响较大。因此,合理选择林分类型,调整不同林分比例可减少冠层截留量,提高降水利用效率。

岷江上游油松与华山松人工混交林对降雨的截留分配效应

人工油松与华山松混交林是岷江上游区域主要的群落类型,采用水量平衡的方法,研究了混交林林冠截留量、穿透量、树干茎流量等指标。通过混交林对24场降雨分配的定位观测,结果表明林冠截留量83.47 mm、穿透量81.43 mm、茎流量2.00 mm,分别占同期降雨量的50.0%,48.8%,1.2%;幂函数方程能较好地拟合林冠截留量与林外降雨量之间的关系,而线性方程能较好地拟合穿透雨量、树干茎流量和林外降雨量之间的关系。结果表明恢复重建后的人工油松与华山松混交林生态系统在水源涵养、水土保持上效果明显。

大青山区油松人工林降雨分配特征研究

以大青山区30 a生油松人工林为研究对象,系统观测了林分对降雨的再分配作用,根据2006年的观测结果显示,油松人工林林冠穿透雨量、林冠截留、树干茎流所占降雨的比例分别为65.83%、33.04%、1.13%,枯枝落叶层有效拦蓄量为0.62mm,截留率为8.9%,地表径流率为2.6%;林冠穿透雨量、树干茎流量与林外降雨量均呈显著的线性正相关,而林冠截留量与降雨量呈幂函数关系。

春季降雨分配变化对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸的影响

降雨季节分配通过影响土壤水盐运移,可能对滨海湿地碳循环产生影响。春季是滨海湿地植物对降雨分配最为敏感的阶段,但春季降雨分配变化对滨海湿地土壤呼吸的影响机制尚不明确。基于黄河三角洲滨海湿地春季降雨分配控制试验平台,设置+73%、+56%、对照、-56%和-73%五个处理(年总降雨量保持一致),探讨春季降雨分配对土壤呼吸的影响。结果表明:春土壤含水量随春季降雨分配增大而显著增大,秋季土壤含水量则随春季降雨分配增大而显著降低,土壤盐度季节动态变化趋势与土壤含水量相反,其中春季盐度相对其他季节波动最大;地下总生物量及深层地下生物量贡献率均随春季降雨分配增多而增大,而浅层地下生物量贡献率则相反;年均土壤呼吸速率随春季降雨分配减少而降低,其中+73%与-73%处理差异显著(P<0.05);季节尺度上,春、夏季土壤呼吸速率表现为随春季降雨分配增加而升高的趋势,秋、冬季土壤呼吸速率则表现为随春季降雨分配增加而降低的趋势,但春季降雨分配增加对春夏季土壤呼吸的促进效应远大于对秋冬季的抑制效应;土壤呼吸年均值不仅与春季土壤含水量和土壤盐度呈显著相关,而且与地下不同层生物量贡献率及地下总生物量呈显著相关。

玉米植株对降雨再分配过程的影响

【目的】明确成熟期玉米冠层截留降雨的能力。【方法】以研究区域实际降雨强度为基础,采用人工模拟降雨法对成熟期玉米冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量进行了测定。【结果】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%;冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量与雨强呈极显著线性正相关关系,冠层截留量和茎秆流量与叶面积之间呈极显著正相关直线关系,而穿透雨量与叶面积呈极显著线性负相关关系。【结论】不同雨强条件下,玉米冠层截留效应不尽一致;玉米冠层和茎秆可以引导一部分冠上雨量,减少直接到达地表降雨的数量,从而影响径流;本研究中建立的雨强和叶面积与冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量之间简洁、实用模型,可为农耕地土壤侵蚀防治提供一定参考依据。

岷江上游亚高山川滇高山栎林的降雨再分配

基于2007年6—9月岷江上游地区的气象数据,采用定位研究方法对该区川滇高山栎林的降雨再分配进行了研究.结果表明:研究期间,林外总降雨量486.7mm,林内穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占总降雨量的82.6%、0.9%和16.5%;穿透雨量和树干茎流量与降雨量均呈极显著的线性关系(P<0.01,n=49),穿透雨率和树干茎流率与降雨量的关系可用非线性曲线表示;当林外降雨量>3.2mm时开始出现树干茎流,且树干茎流量(L)与树干基面积(cm2)呈明显的指数关系(R2=0.623).林冠截留率随降雨量(mm)的增加呈双曲线递减;林冠截留率与降雨量、降雨持续时间、降雨强度、降雨时空气相对湿度均呈极显著负相关(P<0.01,n=49),而与风速呈极显著正相关(P<0.01,n=49).

科尔沁沙地黄柳灌丛降雨截留与再分配特征

2012年5-9月,通过对科尔沁沙地典型沙生灌木——黄柳灌丛对降雨再分配过程的野外观测,确定了穿透雨量(TF)、树干茎流量(SF)和冠层截留量(I)在降雨过程中的分配比例,并分析了降雨量(P)和降雨强度(RI)对冠层截留过程和降雨再分配的影响。试验期间,完整观测到穿透雨和树干茎流的降雨共20次,降雨量共为135.32mm,其中TF、SF和I分别为(112.01±5.77)mm,(2.96±0.03)mm和(20.35±5.74)mm,占总降雨量的百分比分别为82.78%,2.19%和15.03%。回归分析表明,分别用二次函数、幂函数和"S"型曲线拟合TF、SF和I与P的关系较好(P<0.001),TF、SF和I均随降雨量的增加而增加,但I存在1个上限(1.40mm),I随降雨量的增加无限趋近于1.40mm;TF%、SF%和I%与P的关系分别可以用对数函数、幂函数和指数函数拟合(P<0.001),TF%和SF%随降雨量的增加而增加,I%反之;I%随RI的增大呈逐渐减小的趋势,SF%随RI的增大呈先增大后减小的趋势;5-9月灌丛截留率呈先增大后减小趋势,连续性降雨减小冠层的截留率,更利于树干茎流的形成。

祁连山青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素

以祁连山排露沟小流域青海云杉林为研究对象,2015年5—9月观测了34场降雨的林外降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并同步观测了相关的林外气象因子,分析了青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素。结果表明:(1)青海云杉林的总穿透雨量、树干茎流量和截留量分别为275.9,1.8,90.0mm,分别占总降雨量的75.04%,0.48%和24.48%,并在不同降雨量等级之间存在差异。(2)冠层降雨再分配各组成要素(穿透雨、树干茎流、林冠截留)与降雨量、降雨历时、10min最大雨强、空气相对湿度呈极显著的相关性。随着降雨量和降雨历时的增大,穿透雨量和树干茎流量均不断增大,而穿透雨率、树干茎流率和截留量(率)均逐渐趋于稳定。(3)青海云杉林内产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为0.8mm和9.6mm。因此,气象因素是影响冠层降雨再分配的重要因素之一。

长江防护林——樟树林对降雨再分配的影响

林冠对降雨的再分配,是森林生态学和森林水文学研究的一个重要方面,其影响降雨从林冠到土壤的转移以及水土流失的变化,具有突出的生态水文意义。通过对樟树林下穿透雨和树干流的定位监测,旨在揭示林冠水文效应的变化规律,结果表明:林冠对降雨的再分配功能受到降雨量的影响,穿透雨、树干流和截留量与降雨量呈显著的正相关(P<0.05);穿透雨率随着降雨量增加而增加,而截留率随降雨量增加而减小.并且两者在高的雨量下逐渐趋于稳定,但是树干流率随着降雨量增加先升高后降低。同时,降雨强度也影响林冠的水文效应,随着降雨强度的增加,穿透雨率升高,截留率下降。在整个测定期间,樟树林穿透雨率为68.5%,截留率为29.2%,而树干流率为2.3%。在不同雨量和雨强级间,樟树林冠对降雨再分配存在着差异,而且林内雨的组成比例(SF/TF)也受到降雨量和降雨强度的影响。樟树林下水分输入存在明显的空间异质性,穿透雨率在不同位置间具有显著性的差异,而且穿透雨的空间变化率,即穿透雨率的变异系数(CV)随着降雨量或降雨强度的增加而减少。

林冠分配降雨过程模拟与模型──Ⅱ.模型扩展与参数确定

将常雨强下穿透降雨、树干在流和林冠截留模型扩展应用于变雨强，并确定了模型参数。以穿透降雨为例，变雨强实验与模型模拟比较最大相对误差７．３％，结果较好。

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(P<0.01),穿透雨率和截留率均与降雨量呈对数函数关系(P<0.05)。(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。

北京密云油松与刺槐林降雨再分配过程研究

结合野外观测和室内试验对密云集水区两种主要防护林树种(油松、刺槐)在生长季的降雨再分配特点进行研究。结果表明:油松与刺槐在生长季内降雨的截留量均随降雨量的增大而增大;降雨开始时增加幅度较大,随着降雨量的增加,截留量达到最大值,但油松的变化幅度和最大值均比刺槐大;林冠的截留率随降雨量的增大而减少;降雨初期下降梯度最大,以后趋于平稳直到饱和,油松的截留率大于刺槐;林内穿透雨降雨量与林外降雨量呈线性相关关系,其回归系数可用来估计林冠蓄水蒸发系数,而截距可用来估计林冠蓄水容量;林下枯落物层对降雨进行了第2次分配,可截留一定的穿透雨,且可减少降雨对林下土壤的侵蚀,从而达到保持水土的作用。

中亚热带杜仲人工林对降雨资源再分配的水文特征

本文对南方红壤区常见林地类型-杜仲人工林的穿透雨、树干流和林冠截留的水文过程进行了监测,并在对其影响因素进行分析的基础上,探讨了林下降雨的空间分布规律。结果表明:杜仲林对降雨的再分配受到降雨特征影响,穿透雨、树干流和林冠截留量与降雨量呈显著的正相关(P<0.05),随着雨量或雨强的增加,穿透雨率升高,截留率降低,并且两者在高的雨量和雨强下逐渐趋于恒定。在测定期间,杜仲林穿透雨率为72.7±7.8%,树干流率为7.7±1.8%,截留率为19.6±9.9%。杜仲林下穿透雨存在明显的空间异质性,随着与树主干距离的增加,穿透雨率逐渐提高,靠近树干的林冠内部穿透雨率显著低于林冠边缘,而且随着降雨量的增加,穿透雨的空间变化减少,异质性降低。每mm降雨的单株树干流(cm3/mm)与胸径、冠层厚度和树高均呈显著的正相关性(P<0.05),但是与冠幅和枝下高的相关性不显著(P>0.05)。对于林内雨的组成,树干流与穿透雨的比率随着雨量或雨强的增加而呈减小趋势,但树干流对降雨具有明显的汇集作用,随着降雨量的增加,对降雨的汇集效果先提高后降低。林冠截留在减少林内雨量的同时,也显著地改变了林下降雨的空间分配,使林内局部(如树干流周围)水分输入反而高于林外。

大兴安岭北部白桦次生林降雨再分配特征研究

采用定位观测的方法对大兴安岭北部白桦次生林降雨再分配特征进行研究。结果表明:观测期内共发生34场降雨,其中主要为小雨和中雨,降雨总量为465.8mm,平均降雨强度为1.45mm/h。7月份降雨量最大,占观测期内降雨总量的42.94%。穿透雨总量为392.55mm,占降雨总量的84.27%。随着雨量的增大,穿透雨量和穿透雨率均表现为暴雨>大雨>中雨>小雨。树干茎流总量为12.50mm,占同期总降雨量的2.68%。林冠截留总量为60.76mm,占同期大气降雨总量的13.04%。随着雨量的增加,林冠截留率呈减小的趋势。灌木截留总量为1.75mm,占降雨总量的0.37%。枯落物截留总量为58.97mm,占降雨总量的12.66%,枯落物层截留特征与林冠层和灌木层均不同。降雨通过白桦林林冠、灌木、枯落物各层截留后,进行重新分配,从林冠到枯落物各层截留总量为26.07%,有73.93%的降雨进入土壤层,用于补充土壤水分、下渗或产生径流。降雨特征和各层截留特征是白桦次生林降雨再分配特征的重要影响因子。

大兴安岭北部白桦次生林降雨再分配金属元素季节动态研究

通过对大兴安岭北部白桦次生林林外降雨、穿透雨、树干茎流和枯透水进行野外观测、取样及室内金属元素火焰原子吸收法测定,研究白桦次生林降雨再分配中金属元素季节动态。结果表明：林外雨中,Ca2＋浓度最高,最高值为54.670mg/L,Mg2＋含量相对最稳定,在0.316~1.003mg/L间波动。而微量元素浓度均很低,且季节变化幅度很大。穿透雨中,Ca2＋浓度最高,变幅也较大,最高、最低相差14.00倍,Mg2＋含量变化幅度最小,稳定在0.336~1.599mg/L之间,波动最大为Mn,最高、最低值相差近160.14倍。树干茎流中Ca2＋浓度普遍高于其他元素,且含量也最为稳定,K＋、Na＋、Mg2＋、Zn2＋、Fe变化较小,变化最大的是Cu2＋。枯透水中变化最大为Cu2＋,大量元素波动性都很小,其中Mg2＋浓度波动性最大,最高、最低也仅相差6.93倍,而Ca2＋浓度最高,也最稳定,Na＋浓度几乎是大量元素中浓度最低的,最高浓度仅有3.655mg/L。林外雨金属元素总输入量为87.275kg/hm2,白桦次生林净输入总量为40.526kg/hm2,各金属元素净输入量排序为Ca2＋〉K＋〉Mg2＋〉Fe〉Mn〉Zn2＋〉Cu2＋〉Na＋。其中Na＋及Cu2＋为负淋溶,其他金属元素均为正淋溶。