不同密度退耕雷竹春季林冠截留特性

为研究不同密度退耕雷竹春季林冠截留特性,对8个不同林分密度(10800±400、11600±400、13200±400、14800±400、16400±400、20800±400、22400±400和22800±400株·hm-2)的退耕雷竹林进行水文观测。结果表明:不同林分密度雷竹林外降雨与穿透雨、竹秆径流均具有极显著的抛物线函数关系,与林冠截留具有开口向下的抛物线函数关系;8个林分平均林冠截留率变化范围为1.42%~37.58%,林分密度与其最大截留量、平均林冠截留率呈开口向下的抛物线函数关系;当雷竹林分密度为17209株·hm-2时,其平均林冠截留率达到最大31.15%,最大林冠截留潜力为39.07 mm;可见,合理的林分密度可充分发挥退耕雷竹林的生态水文效益。     

湖南会同杉木人工林林冠截留特征

林冠对降水的截留是森林生态系统水分平衡的一个重要组成部分,在水分循环和水资源管理方面起着非常重要的作用。杉木是我国特有的速生商品材树种,研究杉木人工林各生长阶段的林冠截留,能更好的了解杉木各生长阶段的水循环过程以及涵养水源的能力。以湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站第Ⅲ集水区杉木人工林为研究对象,采用小集水区径流场综合试验法对1983年至2007年杉木人工林幼龄阶段、中龄阶段及近熟阶段3个不同生长阶段的林冠截留进行分析。结果表明:(1)杉木人工林不同生长阶段年均截留率分别为:幼龄阶段26%、中龄阶段27.86%和近熟阶段29.47%,3个阶段的截留率季节变化规律相似,但在降雨量较小的月份,近熟阶段的截留率明显高于幼龄阶段。(2)在雨量级小于1.0 mm时,3个阶段林冠截留率都较高且无明显差别,均在86%以上;在1.0—2.0mm雨量级时,3个阶段截留率与雨量级小于1.0 mm时均大幅降低,但3个阶段截留率物显著差异,幼龄阶段48.1%、中龄阶段48.7%和近熟阶段47.1%;在进入2.0—4.0 mm雨量级时,3个阶段截留率差异较大,幼龄阶段30.5%、中龄阶段38.4%和近熟阶段44.1%,近熟阶段的林冠能截留住更多的降雨;当降雨量大于100 mm时,3个阶段林冠截留率又无明显差异截留率均低于10%。(3)Fan模型对各阶段杉木人工林林冠截留的模拟较为理想。     

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。     

樟子松林冠截留模拟实验研究

林冠截留是林分水量平衡的主要分量之一．通过选取影响樟子松林冠截留的主要因子：雨强、雨量、叶面积指数和雨前枝叶干燥度４个因子,分成５个水平,经正交试验组合,进行了２５场林冠截留实验．通过分析各因子对截留的影响,得出叶面积指数的影响最大,极显著,雨强次之;为此建立了截留量与叶面积指数和雨强关系的模拟方程;在降水量小、叶面积指数较大的情况下,截留量与降水量呈正比,为此建立了截留量与降水量关系的模拟方程．     

小麦抗条锈病近等基因系感染条锈病后丁布含量变化

选用2套遗传背景不同的抗条锈病近等基因系作为供试寄主材料,研究了不同抗条锈病近等基因系丁布的含量及其在感病过程中丁布含量的动态变化.结果表明,在未受病菌侵染情况下,2套分别含有Yr2、Yr9和YrSpP基因的近等基因系（抗病系）与其轮回亲本Taichung 29、铭贤169(感病系)间丁布含量没有显著差异（P＞0.05）.接种条锈病菌后,感病系在病菌侵染初期丁布含量下降,而抗病系在病菌侵染初期丁布含量迅速大幅度上升.感染条锈病最终导致感病植株丁布含量比未接种的植株明显减少, 感病系的减少幅度明显高于抗病系.在整个病程中,抗病系丁布的含量始终高于感病系,表明接种条件下小麦植株体内丁布含量变化与小麦抗条锈近等基因系的抗性有关.     

黄土高原人工油松林林冠截留动态过程研究

林冠截留量的大小直接影响着大气降水产生地表径流量的多少 ,也决定着森林涵蓄降水能力的大小 ,是评价森林保持水土效益的关键指标之一。因此 ,一直是森林水文和水土保持研究的重点 ,特别是林冠截留的动态过程的研究 ,对揭示径流、泥沙过程有积极的意义。由于影响林冠截留过程因素复杂 ,目前国内外在林冠截留动态方面的研究较少[1～ 3] ,缺乏好的模型描述此过程[4～ 7] ,限制了森林保持水土机理研究的进展。研究林冠截留的动态过程不仅能够阐明森林保持水土的机理 ,而且对研究林地土壤侵蚀过程有重要意义。1　研究地区与方法1 1　自然概况试…     

热带人工橡胶林林冠截留雾水的边缘效应研究

利用 2 0 0 1年 1 1月～ 2 0 0 2年 1 0月的林缘和林内雾水截留及相关环境因子观测资料 ,对西双版纳热带人工橡胶林林冠截留雾水的边缘效应进行了研究。西双版纳热带人工橡胶林内的雾日数及雾日频率呈现明显的季节变化 ,全年雾日数可达 1 72 d,其中雾季 (1 1～翌年 2月份 )的雾日数及雾日频率最多 (高 ) ,月均雾日数可达 2 3d(76 .7% )。由林缘至林内 ,年雾水截留量在迎风面和背风面均呈现指数形式急剧减小 ,二者均是在林缘最边行外测的林冠下 (0 m处 )达到最大 ,分别为 4 1 .1 mm和 2 4 .3mm。迎风面和背风面林缘 0 m处的雾水截留量分别是林内雾水截留量 (1 6 .2 mm )的 2 .5倍和 1 .5倍。迎风面雾水截留在林内约 2 5 m处趋于稳定 ,而背风面在林内约 1 5 m处趋于稳定。林缘处的雾水截留量与日 0 :0 0～ 1 0 :0 0平均风速呈显著的正相关(P<0 .0 1 )。风速大 ,则雾水截留的边缘效应向林内越深入 ,且空间变异性减小。相对于迎风面林缘 0 m处的雾水截留而言 ,大的风速将削弱林内和林缘雾水截留量的差别 ,从而导致更多的雾水进入森林     

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.     

西双版纳地区热带季节雨林与橡胶林林冠水文效应比较研究

季节雨林和橡胶林是西双版纳热带森林系统中可以代表原始林和大面积种植的人工林两种林型,采用水量平衡法,利用对以上两种林分林冠水文各分量1996～2001年的观测结果,初步分析其林冠水文效应,结果表明：一年内,季节雨林林冠截留量660．6mm,树干径流量80．7mm,穿透降雨量,853．2mm,分别占同期降雨总量的41．43％、5．24％、53．74％;橡胶林林冠截留量393．5mm,树干径流量104．1mm,穿透降雨量1096．8mm,分别占同期降雨总量的24．68％、6．68％、67．85％;两种林分森林水文各分量干、雨季差异显著,在研究中还发现,季节雨林中树干径流量随径级的增大而减小,干季出现密林(季节雨林)的穿透降雨量大于疏林(橡胶林)的反常现象;与我国其他地区相比,季节雨林和橡胶林有较大的林冠截留率及干流率。     

不同林分红松生长与结实性状比较研究

以吉林省通化县三棚红松良种基地16个红松林分为材料,对其土壤理化性质（pH、电导率EC、有机质、速效钾、碱解氮、速效磷、全氮、C/N）、红松生长及结实性状（胸径、树高、每公顷产籽量）和每公顷株数进行测定并分析。结果表明：除速效钾、C/N和树高外,16个林分间各指标均达到极显著差异水平（P<0.01）;各指标的表型变异系数变化范围为3.59%~42.04%,属于高变异林分,有利于优良林分的选择;相关分析表明每公顷松籽产量与树高（0.267）和胸径（0.259）呈极显著正相关,与每公顷株数呈极显著负相关（-0.557）,与有机质（0.306）、碱解氮（0.909）、速效磷（0.805）和全氮（0.213）呈极显著正相关;以每公顷红松产籽量为标准,依10%的入选率对16个林分进行评价选择,林分3 206和3 308入选,入选2个林分的土壤有机质比总体均值提高了11.91 g·kg^-1,碱解氮比总体平均值提高30.92 mg·kg^-1,速效磷比总体均值提高13.65 mg·kg^-1,全氮比总体平均值提高0.4 g·kg^-1,每公顷松籽产量比总体均值提高461.35 kg·hm^-2,胸径比总体均值提高1.9 cm,树高比总体平均值提高0.69 m,每公顷株数比平均值减少了104株;研究结果为选择适当的抚育管理办法来提高松籽产量及红松果林改造提供理论基础。     

林冠截留与大气降水关系的数学模型

本文依据实测数据及有关资料,对林冠截留进行了深入细致的分析,并以物理化学中溶液吸附理论引伸出的上升-饱和函数关系曲线为类比,提出了一组关于林内雨量率、截留率、截留量与大气降水关系的新的数学模型。模型中的3个参数μm、P_o、k水文学意义明确,拟合效果较好,对深入研究林冠截留具有一定现实意义。 林内雨量率公式: 林冠截留率公式: 林冠截留量公式:     

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.     

林冠分配降雨过程的模拟实验分析

实验发现,降雨通过林冠的穿透过程线、树干径流过程线与电感电容电阻串联电路暂态过程线极为相似。由此启发,用此电路暂态方程拟合穿透降雨与树干径流过程并求出了解析解。进而,根据余项法求出截留强度表达式。此举拓宽了森林水文学理论研究思路。     

祁连山青海云杉林冠层持水能力

基于2008年祁连山大野口关滩流域青海云杉林冠截留观测数据和青海云杉林冠各组分持水能力实验室数据,采用直接测量和回归分析方法对青海云杉林冠层持水能力进行研究.结果表明:受不同因素影响,两种方法测得的青海云杉林冠层持水能力有一定差异.回归分析法主要受林内穿透雨观测方法的影响,所得林冠层最大持水能力为0.69 mm;直接测量法主要受样地内树高、胸径、植株密度、叶面积指数等影响,所得林冠层最大持水量为0.77mm.直接测量法得到的青海云杉林冠各组分单位面积最大持水量依次为树皮(0.31 mm)＞枝(0.28 mm)＞叶(0.08 mm).     

洞庭湖水系防护林树冠截留研究

运用雨量槽和虹吸自记仪对洞庭湖水系１８个主要防护林林分类型树冠截留进行了定点观测研究,建立了树冠截留随林外降水量的变化模型和树冠截留动态模型．７～８月多数林分树冠截留能力比４～６月大,且随不同时段和不同类型林分而异．不同林分树冠截留随林外降水的变化差异明显．     

Gash模型在黄土区人工刺槐林冠降雨截留研究中的应用

为了验证Gash林冠截留解析模型在黄土高原人工林中的适用性,基于2009年黄土丘陵沟壑区吕梁市王家沟小流域刺槐林样地降雨观测数据,采用Gash模型对林冠截留进行了模拟。所选刺槐林分为人工纯林,林龄约30a,阴坡,坡度24°,密度为990株/hm2,平均树高10.8 m,平均胸径12.4 cm,郁闭度0.76。根据回归方法确定了Gash模型中的主要参数,包括饱和林冠的平均蒸发速率(E珔)、林冠枝叶部分的持水能力(S)、自由穿透降雨系数(p)、树干持水能力(St)和树干茎流系数(Pt)。结果显示,2009年5月至10月人工刺槐林样地实测降雨量为366.9 mm,穿透降雨量为317.5 mm,树干茎流为10.2 mm,林冠截留量为39.2 mm。模型模拟的林冠截留量为42.4 mm,高于实测值3.2 mm,相对误差为8.2%。敏感性分析表明,S、E珔、St和pt每增加10%,林冠截留量分别增加4.7%,3.1%,1.7%和0.5%;p增加10%,林冠截留量则减少2.6%。说明树干持水能力(St)和树干茎流系数(pt)两个参数对黄土高原人工刺槐林冠截留量的预测值影响程度较小。模拟值与实测值有较好的一致性,显示Gash模型适用于黄土高原人工刺槐林冠的截留计算。     

SWAT模型在天山林区林冠截留过程中的改进应用

林冠截留是森林生态水文的重要环节,SWAT （Soil and Water Assessment Tool）模型对其模拟过程还较为粗糙,为了在流域水文模拟中更精细的刻画林冠截留过程从而得到更佳的模拟结果,以SWAT模型为基础,使用半理论林冠截留模型（Gash模型）与SWAT模型进行耦合,以天山林区为研究区对SWAT模型林冠截留模块进行优化改进。通过对改进前后的模拟结果进行对比分析,结果表明：1） SWAT模型和SWAT-Gash模型的R²分别为0.59-0.83和0.65-0.86,NSE值分别为0.58-0.82和0.63-0.85,两种模型PBIAS为7.2%-17.1%,证明SWAT-Gash模型具有更好的适用性;2）相较于出山口径流数据,SWAT模型和SWAT-Gash模型的RMSD值分别为3.49-7.80 m³/s和3.22-4.68 m³/s,SWAT-Gash模型在校准期和验证期的皮尔逊相关系数分别为0.93和0.81,高于SWAT模型的0.91和0.77;3）基于分位数回归（QR）的不确定性分析表明,SWAT模型和SWAT-Gash模型验证期的P因子分别为0.93和0.96,R因子为1.26和1.19,95%不确定性置信区间平均宽度分别为13.50 m³/s和12.86 m³/s;4） SWAT模型与SWAT-Gash模型在验证期的月平均地表径流量分别为6.55 m³/s和8.50 m³/s,表明在该流域内原始SWAT模型会高估林冠截留量。以天山北坡中段林区为例对云杉森林的林冠截留进行精细化模拟,虽然对模型输入数据要求提高,林冠截留数据的收集增加了模型模拟的不确定性,但对本研究区基于物理过程的水文模拟精度提升明显,改进后模型与出山口实测径流数据一致性更强,可以为天山林区小流域水资源管理提供更可靠的依据。