中国东部森林样带典型森林水源涵养功能

通过对我国东部森林样带四个森林生态系统定位研究站（长白山站、北京站、会同站和鼎湖山站）的九种森林类型水源涵养监测数据的分析,研究了水热梯度下不同森林生态系统水源涵养功能。结果表明：在生长季的5-10月份,各森林类型的水源涵养特性表现出较大差异。林冠截留率的大小依次为：阔叶红松林＞杉木林＞常绿阔叶林＞针阔混交林＞季风常绿阔叶林＞落叶阔叶混交林＞马尾松林＞落叶松林＞油松林,最高的长白山站阔叶红松林的截留率是最低的北京站油松林的2.2倍。森林降雨截留量与林外降雨量呈显著的正相关,林冠截留率与降雨量呈显著负相关。枯落物最大持水深（5-10月份）以北京站落叶阔叶林最大,为6.0mm;鼎湖山站的季风常绿阔叶林最小,为1.0mm。0-60cm土层蓄水量最大的是会同站的人工杉木林,为247mm;最小的是北京站的落叶松林,仅为45.5mm;林分总持水量依次为：杉木林＞阔叶红松林＞常绿阔叶林＞针阔混交林＞季风常绿阔叶林＞落叶阔叶混交林＞马尾松林＞落叶松林＞油松林。各林分总持水量主要集中在土壤层,占总比例的90%以上。     

辽西半干旱区几种人工林生态系统涵养水源功能研究

从森林生态系统树冠截留降雨、枯落物持水及土壤蓄水3个层次对辽西半干旱区5种人工林生态系统的涵养水源功能进行了定量研究．结果表明,各人工林生态系统树冠对降雨的平均截留率为14．58％～37．19％,依次为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林;枯落物层厚度为1．6～4．1cm,枯落物贮量为1890．4～6425．2kg·hm^-2,枯落物层厚度和贮量均为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林,枯落物最大持水量取决于枯落物贮量及其最大持水率,枯落物最大持水量为5957．7～19332．9kg·hm^-2,依次为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林;各人工林生态系统0～40cm土壤层非毛管蓄水量为23．70～37．85mm,依次为沙棘林>杨树沙棘混交林>油松沙棘混交林>杨树纯林>油松纯林．在5种人工林生态系统中,沙棘林的涵养水源功能最好,混交林较油松和杨树纯林有更好的涵养水源功能．     

马占相思（Acacia mangium）也湿地松（Pinus elliotii）人工林枯落物层的水文生态功能

分析了马占相思与湿地松人工林枯落物的蓄积量、年凋落量及凋落动态、枯落物层对大气降水的截留、以及枯落物抑制土壤水分蒸发和阻滞径流的效应。结果表明：①15龄的马占相思林枯落物蓄积量32.3t/hm^2,年凋落量11.14t/hm^2,最大持水率253.7％,最大持水量28.26t/hm^2;15龄的湿地松林枯落物蓄积量18.7t/hm^2,年凋落量7.30t/hm^2,最大持水率216.7%,量大持水量15.82hm^2;②2种林分对大气降水的截留率分别为15.9%和11.7%,截留率随1次降水降水量（＞10mm）的增加而减少;③2-4cm枯落物覆盖下不同含水量的土壤水分蒸发比无覆盖的土壤减少18.2%-78.3%,枯落物层减少土壤水分蒸发的效应随枯落物层厚度和土壤含水量的增大而增加;④2种枯落物对径流流出时间的阻滞效应随径流深（＜3mm）和坡度的增加而减小,随枯落物层厚度的增加呈直线增加。通过与部分其它森林类型枯落物层水文生态功能比较,认为马占相思与湿地松林枯落物层具有较为优越的水文生态功能。     

中国主要森林生态系统水文功能的比较研究(英文)

 基于中国不同区域生态站的观测资料,着重从降雨截留（林冠截留、枯枝落叶层截持和土壤蓄水）、调节径流和蒸散等3个方面对我国主要森林生态系统的水文生态功能进行了比较研究。各生态系统林冠年截留量在134～626 mm间变动,由大到小排列为：热带山地雨林,亚热带西部山地常绿针叶林,热带半落叶季雨林,温带山地落叶与常绿针叶林,寒温带、温带山地常绿针叶林,亚热带竹林,亚热带、热带东部山地常绿针叶林,寒温带、温带山地落叶针叶林,温带、亚热带落叶阔叶林,亚热带山区常绿阔叶林,亚热带、热带西南山地常绿针叶林,南亚热带常绿阔叶林,亚热带山地常绿阔叶林。枯落物持水量可以达到自身干重的2～5倍,但也因林型而异。土壤非毛管持水量变动在36～142 mm之间,平均89 mm。常绿阔叶林的非毛管持水量通常高于100 mm,而寒温带/温带落叶阔叶林和常绿针叶林通常低于100 mm. 土壤的非毛管持水量通常占生态系统中截持水量的90%,其次是枯落物和林冠层。这说明,森林土壤在调节降雨截留中占有重要地位,其水文功能的大小取决于土壤结构和空隙度,而这些恰恰又受枯落物和森林植被特征的影响。森林皆伐后,一般地表径流会显著地增加,而适当抚育措施则对地表径流影响不大。流域径流受诸多因素的影响,包括植被、土壤、气候、地形、地貌以及人类影响导致的流域景观变化,比较研究表明森林变化对流域径流的影响尚未得到一致的规律性的结果。通过对比研究不同森林的蒸散变化,发现随降雨量的增加,森林蒸散量略有增加,而相对蒸散率却在下降,相对蒸散率在40%～90%间变动。     

马占相思 (Acacia mangium)与湿地松 (Pinus elliotii)人工林枯落物层的水文生态功能

分析了马占相思与湿地松人工林枯落物的蓄积量、年凋落量及凋落动态、枯落物层对大气降水的截留、以及枯落物抑制土壤水分蒸发和阻滞径流的效应.结果表明①15龄的马占相思林枯落物蓄积量32.3t/hm2,年凋落量11.14t/hm2,最大持水率253.7%,最大持水量28.26t/hm2;15龄的湿地松林枯落物蓄积量18.7t/hm2,年凋落量7.30t/hm2,最大持水率216.7%,最大持水量15.82hm2;②2种林分对大气降水的截留率分别为15.9%和11.7%,截留率随1次降水降水量(>10mm)的增加而减少;③2～4cm枯落物覆盖下不同含水量的土壤水分蒸发比无覆盖的土壤减少18.2%～78.3%,枯落物层减少土壤水分蒸发的效应随枯落物层厚度和土壤含水量的增大而增加;④2种枯落物对径流流出时间的阻滞效应随径流深(<3mm)和坡度的增加而减小,随枯落物层厚度的增加呈直线增加.通过与部分其它森林类型枯落物层水文生态功能比较,认为马占相思与湿地松林枯落物层具有较为优越的水文生态功能.     

四川盆地四种柏木林分类型的水文效应

四川盆地丘陵区是长江上游水土流失最严重地区之一,该区大面积柏木纯林林分结构不合理、天然更新不良、林分稳定性差、产品产量和水土保持功能低,急需进行结构调整。通过群落样地调查和坡面径流场观测,对比分析了四川盆地4种柏木林分类型的水文效应。结果表明:(1) 4种林分类型林冠截留量与降水量呈幂函数关系; 林冠截留率随雨量级的增大而减小,对次降雨的最大截留量为栎柏混交林 (9.5 mm) > 桤柏混交林 (9.2 mm) > 松柏混交林 (8.8 mm) > 柏木纯林 (8.5 mm)。(2) 4种林分类型之间未分解层和半分解层枯落物持水量随浸泡时间的变化存在极显著差异;枯落物总存储量变化范围为4.06-7.62 t/hm²,枯落物总持水量排序为栎柏混交林 (17.07 t/hm²) > 桤柏混交林 (13.26 t/hm²)> 松柏混交林 (8.89 t/hm²) > 柏木纯林 (7.57 t/hm²)。(3) 4种林分0-40 cm土层非毛管孔隙度变化范围为 4.21%-6.94％,土壤最大持水量排序为栎柏混交林(1820.83±124.80) t/hm² > 松柏混交林(1686.85±76.15) t/hm² > 桤柏混交林(1644.45±119.84) t/hm² > 柏木纯林(1574.14±119.89) t/hm²;4种林分类型雨季产沙量变化范围在534.2-1467.9 kg/hm²之间。综合分析表明,栎柏混交林是4种柏木林分类型中水土保持效果最优的;因此,该区柏木纯林的结构调整应以促进栎柏混交林的演替为目标。     

松嫩草原三种主要植物群落枯落物层生态水文功能

分析了松嫩草原主要植物群落羊草群落、虎尾草群落、碱茅群落枯落物层的蓄积量及持水能力、枯落物层对降水的截留以及枯落物层抑制土壤水分蒸发的效应.结果表明,羊草群落枯落物蓄积量最大为4.7t·hm-2,最大持水量为9.6t·hm-2,最大持水率为208.4%;虎尾草群落枯落物层蓄积量、最大持水量和最大持水率分别为3.0t·hm-2、7.4t·hm-2和262.8%;碱茅群落分别为2.6t·hm-2、5.0t·hm-2和202.2%;3种群落枯落物层对降水的截留量分别为6.57、5.79和5.26t·hm-2,随着降雨量的增加,截留量增加,截留率减小;0.5~2mm枯落物覆盖下不同含水量的土壤水分蒸发比无覆盖的土壤减少7.95%~56.79%,枯落物层减少土壤水分蒸发的效应随枯落物层厚度和土壤含水量的增大而增加.     

Gash模型在热带季节雨林林冠截留研究中的应用

为了验证Gash林冠截留解析模型在西双版纳热带季节雨林中的适用性,基于2003年的热带季节雨林气候及林冠特征观测数据、采用Gash模型对林冠截留进行了模拟.结果显示,西双版纳热带季节雨林样地年降雨量为1244.4mm,穿透降雨为867.3mm,树干径流为114.4mm,树冠截留量为262,7mm,林内穿透降雨量和林外降雨量之间存在显著的正相关关系;降雨过程中饱和林冠的蒸发强度为0.12mm/h,使林冠饱和的降雨为0.6mm,林冠枝叶部分持水能力为0.41mm,树干持水能力为0.18mm;模型模拟的年林冠截留量为274.9mm,干季为71.7 mm,雨季为203.1 mm;模拟的相对误差年值为4.3%,干季为0.1%,雨季为6.9%,模拟与实测有很好的一致性,显示了Gash模型适用于西双版纳地区热带季节雨林林冠截留计算.     

重庆铁山坪马尾松天然次生林降雨截持与贮水特征

马尾松林是三峡库区防护林体系中最重要的森林类型,然而以往对结构更为复杂的马尾松天然次生林的生态水文效应研究还很不足,限制着全面了解和准确评价库区森林发挥的涵养水源服务功能。以重庆铁山坪的马尾松天然次生林为对象,采用定位监测结合室内测定的实验方法,系统研究了林冠层、林下草本层、枯落物层、土壤层的水文特征。结果表明：（1）2010-2011年马尾林穿透雨量、干流量、林冠截留量分别占总降雨量（1972.39 mm）的84.66%、0.26%和15.07%,且均与次降雨量呈显著正相关（P<0.01）,其中干流在次降雨量达到5 mm时产生;林冠截留量随次降雨量增大而逐渐达到饱和（6 mm左右）。（2）林下草本植物的地上生物量达1.32 t/hm²,其持水率随浸水时间呈对数函数增加（P<0.01）,最大持水量为0.61 mm。（3）枯落物贮存量达10.74 t/hm²,未分解、半分解、未分解与半分解混合枯落物的最大持水率为183.76%、206.31%和197.62%,未分解与半分解层枯落物的最大持水能力达1.44 mm。（4）0-80 cm土层的饱和贮水量达334.75 mm,其中滞留贮水量达49.08 mm,占饱和贮水量14.66%。马尾松天然次生林各作用层的降雨截持及贮水作用明显,其中尤以土壤层贮水能力最强。研究结果可为三峡库区森林涵养水源服务功能模拟与评价提供重要参考依据。     

三峡库区典型森林植被生态水文功能

以三峡工程库区典型植被类型(针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林、灌木林和农地)为研究对象,采用层次分析法建立森林生态水文功能层次结构模型,用综合评分法进行评价。结果表明:林冠层生态水文功能以灌木林作用最优(得分0.979),为其他乔木林的1.5～2倍。枯落物层以灌木林作用最优(得分1),楠竹林最差(0.422)。土壤层仍以灌木林作用最优(得分0.921),楠竹林最差(0.313);农地是由立地条件一致的灌木林改造8年而来,农地土壤的生态水文功能相对于灌木林地土壤下降了近一半。森林生态系统总体生态水文功能表现为灌木林(得分0.95)针阔混交林(0.52),常绿阔叶林(0.53)楠竹林(0.37)农田(0.33)。可以推断,三峡库区典型林分中,灌木林生态水文功能最优,楠竹林最差,森林的生态水文功能是农地的1.12～2.9倍。     

林冠截持降雨模型的初步研究

通过对林冠截持过程的研究,将单场降雨划分成很多个小的时段,顺序计算各小时段内降雨在林冠内的分配,建立了一个林冠降雨截持模型.模型考虑了冠层和树干干燥度对冠层雨期蒸发的影响,并在计算雨期蒸发时引入冠层叶面积指数、单位林地面积上树干表面积.运用模型对华北落叶松林的降雨截持进行模拟,结果表明,模拟穿透雨与实测穿透雨基本吻合,误差在±1 mm范围内,但在小降雨(＜6 mm)时模拟值偏低;树干茎流量模拟值偏低,茎流模拟相对误差随着降雨量增大而减小.同时模拟了穿透降雨的过程,结果与林内自动气象站实测穿透降雨的过程基本吻合,模拟效果较好.     

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(Abies faxoniana)针叶林和川滇高山栎(Quercus aquifolioides)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(1.746 mm)要大于灌丛地被物的持水能力(0.941 mm);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。     

半湿润地区城市绿地灌木的截留集水功能及其影响因素

在半湿润地区,创新节水型城市绿地建设模式,实现绿地由耗水型向节水型转变,是学术界关注的热点问题。通过模拟降雨的方法,对半湿润地区城市绿地中的金叶女贞、大叶黄杨、小叶黄杨、红叶石楠、龙柏和侧柏等6种灌木的截留集水功能及其影响因素进行研究。结果表明: 冠层截留和茎流集水是水文过程的两个不同阶段,常绿灌木冠层截留大,但其茎流集水差;随着雨强增大,所有灌木的穿透雨率和茎流率都明显增加,但截留率却相对减少;穿透雨率表现为阔叶灌木显著大于针叶灌木,茎流率趋势与之相同,而截留率则相反。冠层投影中心区域穿透雨率最小,随着与冠层投影中心距离的加大,叶面积指数降低,穿透雨率也呈逐步减少趋势;当雨强为小雨时,冠层投影中心的穿透雨率小,即截留率和茎流率大,当雨强为大雨时,冠层投影中心的穿透雨率大,即截留率和茎流率小;随着雨强增大,冠层外围穿透雨率增大,漏斗形截留集水系统呈缩小趋势。雨强和叶面积指数是显著影响灌木截留集水功能的重要因素;半湿润地区城市绿地在林下配置阔叶灌木更有利于截留集水。     

祁连山青海云杉林冠生态水文效应及其影响因素

以位于祁连山中段大野口关滩森林站的青海云杉林为研究对象,利用2008年观测期间(6月12日至10月8日)34场降雨的大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量观测资料,对青海云杉林的降雨再分配特征及其影响因素进行综合分析。结果表明:青海云杉林的总穿透雨量、截留量和干流量分别为212.6、64.5 mm和3.4 mm,分别占大气降雨量的75.8%、23.0%和1.2%;穿透雨在林内具有较大的空间变异性,其变异程度随降雨量的增大而减小,叶面积指数和冠层郁闭度在一定程度上也影响穿透雨的空间分布,且降雨量越小其影响效果越明显;青海云杉林的总干流量为3.4 mm,平均干流率为0.58%,雨前林冠的湿润程度对树干流的产生有很大影响,导致当降雨量为5.6 mm时就开始产生树干茎流;青海云杉林冠截留率的大小主要取决于降雨量,且随着降雨量的增大先减小并逐渐趋于稳定,林冠截留量总体上随冠层郁闭度和叶面积指数的增大而增大,但当观测点位于树冠边缘或多个树冠重叠处时出现负截留现象。所以,就特定林分而言,冠层结构特征对于其林冠生态水文效应起着重要的作用。     

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.     

秦岭天然次生油松林冠层降雨再分配特征及延滞效应

为了研究秦岭典型地带性植物油松林冠层降雨再分配特征及延滞效应,选择陕西宁陕县秦岭森林生态系统国家野外科学观测研究站55龄天然次生油松林,从2006-2008年(5-10月份)对林外降水、穿透降雨和树干茎流进行定位观测。利用其中100次实测数据进行分析研究,结果表明:总降雨量为1576.4 mm,穿透降雨量为982.9 mm,树干茎流量为69.5 mm,冠层截留量为524. 0mm,分别占总降雨量的62.4%、4.4%和33.2%。降雨分配与降雨量级密切相关,降雨量级增大,穿透降雨率和茎流率呈增大趋势,截留率呈降低趋势,变化幅度分别为46.6%-68.9%、0.8%-9.2%、53.4%-22.0%。穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量与林外降雨量之间的关系分别为:TF=0.6548P-0.4937,R²＝0.9596;SF=-0.2796+0.0452P+0.0005P²,R²＝0.8179;I=0.5958P^0.8175,R²＝0.8064。降雨事件发生后,穿透降雨和树干茎流出现的时间与降雨发生的时间并不同步,均表现出一定的延滞性,随着降雨量级增大,滞后时间表现出逐渐缩短的趋势((78.5±8.8)-(16.0±0.0) min,(111.0±33.0)-(41.2±0.0) min)。降雨终止时,特别是当降雨量>10.0 mm,穿透降雨终止时间也存在一定的延滞性((3.2±2.6)-(12.0±0.0) min)。但树干茎流终止时间先于降雨终止时间,降雨量级越小,树干茎流终止时间愈早((-58.3±21.5)-(-9.8±0.0) min)。     

模拟降雨条件下玉米植株对降雨再分配过程的影响

为系统测定玉米(Zea mays)不同生长阶段的穿透雨、茎秆流和冠层截留,采用室内模拟降雨法测定了不同降雨强度、不同叶面积指数玉米冠下穿透雨和茎秆流,采用喷雾法测定了玉米不同生长阶段的冠层截留。对其进行了量化分析,并探讨了三者与玉米叶面积指数和降雨强度的关系,阐明了玉米冠下穿透雨的空间分布特征。结果表明:玉米冠下穿透雨量占冠上总降雨量比例为30.97%—94.02%,平均为63.92%;茎秆流量占降雨量比例的变化范围为5.68%—75.70%,平均为35.28%;冠层截留量在其全生育期内变化范围为0.02—0.43 mm,平均为0.16 mm,所占总降雨量比例最大仅为1%。随玉米生长,穿透雨量逐渐降低,茎秆流量和冠层截留量逐渐增加。穿透雨与茎秆流呈现此消彼长的关系,其中穿透雨率平均由93.55%降至36.23%;茎秆流率平均由5.98%增加至70.42%。降雨强度与穿透雨量和茎秆流量呈正相关关系,但是二者占总降雨量的比例与降雨强度关系不显著(P0.05)。随着玉米生长,穿透雨冠下空间分布由均匀逐渐趋向于不均匀,使降雨经过冠层后趋于向行中汇集,但在玉米生长后期,集中于行中的穿透雨量也因叶片衰败而随之降低。揭示了玉米对降雨的再分配作用特征,可为农田水分有效利用、农田生态水文过程机理和坡耕地土壤侵蚀防治提供理论依据。