全 文 ：江西省大岗山主要森林类型降雨再分配特征*
李道宁1 摇 王摇 兵2 摇 蔡体久3**摇 殷摇 卓1 摇 琚存勇3
( 1东北林业大学生态研究中心, 哈尔滨 150040; 2中国林业科学研究院森林生态与环境保护研究所, 北京 100091; 3东北林业
大学林学院, 哈尔滨 150040)
摘摇 要摇 以江西大岗山地区杉木林、常绿阔叶林和毛竹林为研究对象,分析其对降水再分配
过程的影响.结果表明: 2012 年 4—6 月,研究区降水量为 531. 6 mm,以小到中雨为主,单次
最大降雨量为 61. 7 mm.研究期间,毛竹林总穿透雨量最大,常绿阔叶林最小.降水量相同条
件下,毛竹林与杉木林的穿透雨量相差不大;降水量较大且相同时,常绿阔叶林的穿透雨量明
显小于另外两种林型;穿透雨在林内有明显的空间变异性.杉木林、常绿阔叶林和毛竹林的树
干径流率分别为 1. 4% 、8. 9%和 8. 8% . 杉木林树干径流与另外两种林型差异极显著(P<
0. 01) . 3 种林型树干径流量均与前期降水条件有关,毛竹林相关程度最小,杉木林最大. 3 种
林型林冠截留量大小依次为杉木林(30. 5% ) >阔叶林(25. 5% ) >毛竹林(19. 2% ) .在该地区
常见降雨条件下(小雨),杉木林截留率明显高于另外两种林型.
关键词摇 杉木林摇 毛竹林摇 常绿阔叶林摇 穿透雨摇 树干径流摇 林冠截留
文章编号摇 1001-9332(2014)08-2193-08摇 中图分类号摇 S718. 5摇 文献标识码摇 A
Rainfall redistribution traits of three main forest types in Dagangshan Mountains of Jiangxi
Province, China. LI Dao鄄ning1, WANG Bing2, CAI Ti鄄jiu3, YIN Zhuo1, JU Cun鄄yong3 ( 1Eco鄄
logical Research Center, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China; 2 Institute of Forest
Ecology and Environmental Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China;
3College of Forestry, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2014, 25(8): 2193-2200.
Abstract: The redistribution processes of rainfall due to the canopy were studied on three typical
forest types (Chinese fir forest, evergreen broad鄄leaved forest and Phyllostachys pubescens forest) in
Dagangshan Mountains of Jiangxi Province. The results showed that from April to June, 2012, the
total precipitation was 531. 6 mm, with the maximum single rainfall of 61. 7 mm. The rainfall in this
area was mainly light and moderate. During the research period, the total throughfall of P. pu鄄
bescens forest was the greatest, and that of evergreen broad鄄leaved forest was the smallest. The
throughfall of P. pubescens and Chinese fir forest were almost equal at the same rainfall intensity.
However, the throughfall of evergreen broad鄄leaved forest was smaller than those of the other two
types of forest at the same high rainfall intensity. Throughfall presented a distinct spatial variability
within each forest. Stemflow of Chinese fir forest, evergreen broad鄄leaved forest and P. pubescens
forest were 1. 4% , 8. 9% and 8. 8% , respectively. There were significant differences (P<0. 01)
in stemflow between the Chinese fir forest and the other two types of forests. In addition, the mois鄄
ture degree of forests before a rain event greatly influenced the quantity of the stemflow. The effect
was strongest in the Chinese fir plantation and weakest in the P. pubescens forest. The proportion of
interception to rainfall was in a descending order of 30. 5% , 25. 5% and 19. 2% for the Chinese fir
forest, the evergreen broad鄄leaved forest and the P. pubescens forest, respectively. The Chinese fir
forest had the obviously greater interception rate than the other two types of forests under usual rain鄄
fall in the study area.
Key words: Chinese fir forest; Phyllostachys pubescens forest; evergreen broad鄄leaved forest;
throughfall; stemflow; interception.
*国家林业公益性行业科研专项(201104005鄄05)和东北林业大学学术名师支持计划项目资助.
**通讯作者. E鄄mail: caitijiu1963@ 163. com
2014鄄03鄄11 收稿,2014鄄05鄄16 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 8 月摇 第 25 卷摇 第 8 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Aug. 2014, 25(8): 2193-2200
摇 摇 森林是陆地生态系统的主体,是最重要的自然
生态系统之一[1] . 森林与水的关系,一直作为生态
水文学的热点而被广泛研究和探索[2-6] . 在森林水
文动态过程中,林冠层对大气降雨的再分配影响显
著,所以研究林冠层对降水再分配的影响特征具有
重要的生态意义[7-8] . 林冠是大气降雨下落过程中
的第一层屏障,降雨在接触到林冠层后,被分为林内
穿透雨、树干径流和林冠截留三部分[8],有效减少
了雨滴对地表的直接打击,从而降低了雨滴的动能,
有利于防止土壤侵蚀、减少地表径流量,有效地涵养
了水源[9-10] .影响林冠层对降雨再分配的因素有很
多,主要有森林类型、林冠结构以及降雨量、降雨强
度等[11-14] .近几年,针对我国不同地理区域,如冀北
地区、黄土高原地区和川中丘陵区等地区典型森林
植被对降雨分配的影响得到广泛关注[15-17],针对当
地特定小气候或着重阐述灌木层等不同条件对降雨
分配的影响同样有所涉及[18-19] .大岗山地区是我国
典型的亚热带区域,植被丰富,毛竹林、杉木林和常
绿阔叶林为其主要森林类型.该地区常绿阔叶林、毛
竹林分布较广,虽然原始阔叶林遭人为破坏十分严
重,但阔叶次生林、毛竹阔叶混交林以及毛竹纯林仍
面积广大.同时,当地林业部门进行了大规模长期抚
育栽培人工杉木林,使杉木林成为当地最具代表性
的林型之一.以往对该地区主要林型的林下枯落物
属性和土壤物理性质等方面进行过一些研究[20-21],
而冠层对降雨的综合影响研究不多.为此,本研究选
择大岗山地区毛竹林、杉木林和常绿阔叶林 3 种典
型林分设置标准样地,于 2012 年 4—6 月对降雨截
留分配效应进行系统观测与分析,为评价森林水文
效益和水土保持功能提供科学依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区位于江西大岗山森林生态系统国家野外
科学观测研究站,地处江西省分宜县年珠林场(27毅
30忆—27毅50忆 N,114毅30忆—114毅45忆 E).该区属亚热带
湿润气候,年均气温 15. 8 益,年均日照时数
1656. 9 h,年均降水量 1590. 9 mm,4—6 月为雨季,
降水较为集中,期间的降雨量占全年的 45% ,10—
12 月降水较少且降雪一般出现在 12 月到次年 2 月
间,年均蒸发量 1503 mm,年均无霜期 265 d,年均相
对湿度 81% . 该区物种较丰富,天然常绿阔叶林是
该区的地带性植被,也是天然林演替系列中存在的
顶极群落.但由于人为干扰,原始的常绿阔叶林已经
破坏殆尽[22] .现今存在比较完好的植被类型主要是
天然次生常绿阔叶林、毛竹林以及大面积杉木人
工林.
1郾 2摇 样地设置
在研究区内选择典型地段设置毛竹林、杉木林
和常绿阔叶林标准样地. 每种林型选择林内特征较
明显、植物生长良好且非该林型边缘区域的位置设
置样地各一块,3 块样地坡向统一为阳坡,面积为
20 m伊30 m. 3 种林分特征如表 1 所示.
摇 摇 3 种林型中,杉木林的平均胸径最大,平均树高
最高,郁闭度最大.原因是 3 种林型中只有杉木林为
人工栽培林,且 20 世纪 60 年代的规划种植居多,当
地林场长期养护,所以生长情况较好,林分结构较完
整;毛竹林和常绿阔叶林均为非人工林,林分结构完
整性弱于杉木林,且常绿阔叶林原始林现已破坏严
重,现存多为次生林,故林内树种较多,林分特征参
差不齐.在林分组成中可以看出,毛竹林和常绿阔叶
林林内均有杉木伴生. 3 种林型中密度最大的为毛
竹林,最小的为常绿阔叶林,且常绿阔叶林内林窗多
于另外两种林型.
1郾 3摇 林外雨的测定
林外降雨量(P)由林外气象站设置的自动雨量
计测定.大岗山人工气象站位于年珠林场西侧林外
空地内,距离杉木林试验样地、常绿阔叶林试验样地
和毛竹林试验样地分别约 600、1100 和 1300 m. 气
象站内采用 HOBO RG3鄄M自计式翻斗雨量筒,分辨
率为 0. 2 mm(1 翻斗),采样间隔 1 s.
1郾 4摇 穿透雨的测定
在每个样地内各随机布设 6 个集水槽,集水槽
用直径20 cm的PVC管自制而成,按1郾 2 m长度规
表 1摇 样地基本特征
Table 1摇 Basic characteristics of sampling sites
样地
Site
密度
Density
(plants·hm-2)
树种组成
Composition
平均胸径
Average
DBH (cm)
平均树高
Average tree
height (m)
郁闭度
Canopy
毛竹林 Phyllostachys pubescens forest 5500 9 毛竹 1 杉木 9. 67 14. 0 0. 55
杉木林 Chinese fir forest 3500 10 杉木 21. 70 16. 7 0. 85
常绿阔叶林 Evergreen broad鄄leaved forest 1300 3 苦槠 4 丝栗栲 2 木荷 1 杉木 17. 80 11. 0 0. 70
4912 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
格截开后对半刨开,用塑钢板及密封胶将半圆形管
两端封闭,仅下端留出水口与塑料软管相连,将穿透
雨引入地面放置的塑料桶内. 用竹子支架将水槽架
设于离地面约 1 m的高度,同时,为使集水快速流入
塑料桶从而减少蒸发,将水槽呈斜 15毅安放.单次降
雨后及时观测,测得穿透雨体积,根据降雨槽集水面
积(0. 2 m伊1. 2 m)计算出穿透雨量(mm).
1郾 5摇 树干径流的测定
采用径阶标准木法,从各径级树木中选取 5 株
标准木进行树干径流观测.其中,杉木林样地内胸径
范围在 15. 4 ~ 36. 8 cm,标准木胸径分别为 35. 8、
29. 2、24. 1、21. 3 和 16. 5 cm;毛竹林样地内胸径范
围在 6. 9 ~ 14. 1 cm,标准木胸径分别为 7. 1、10. 2、
11. 4、12. 9 和 13. 5 cm;常绿阔叶林样地内胸径范围
在 15. 4 ~ 36. 8 cm,标准木胸径分别为 17. 0、24. 7、
28. 8、31. 4 和 35. 1 cm. 在树干上(距地面 1 m 左
右),用刀具修除粗糙的周皮后,选择树皮光滑处用
厚 1. 5 cm、宽 20 ~ 24 cm的不透水海绵垫环绕,利用
勒死扣扎成领带状,内插一根直径 2 cm 的 PVC 管
导水.固定后,涂抹固化密封胶(玻璃胶)以防雨水
外泄. PVC导水管下端连接雨桶,每次降雨后及时
测量,根据公式计算出树干径流量:
Ps =移
n
i = 1
C i·Mi
Sp·1000
式中:Ps为树干径流量(mm);n 为总径级数;C i为径
级 i的树干径流量(mL);Mi为径级 i的树木株数;Sp
为样地面积.
1郾 6摇 林冠截留的计算
根据水量平衡原理计算林冠截留量,其算式如下:
P i =P-Ps-P t
式中:P i为林冠截留量(mm);P 为林外大气降雨量
(mm);Ps为树干径流量(mm);P t为林内穿透雨量
(mm).
1郾 7摇 数据处理
采用Microsoft Excel软件进行数据分析和绘图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 大岗山地区降雨分布特征
试验期间共观测到 31 场降雨,期间的降雨量为
531. 6 mm,单次平均降雨量为 17. 1 mm,单次最大
降雨量为 61. 7 mm,单次最小降雨量为 1. 3 mm(图
1).这与多年平均降雨资料记载的情况基本吻合,
不是特殊年份[23] .整个观测期间,6 月降雨量最多,
为 217. 4 mm,占总降雨量的 41% . 其中,小雨(1 ~
10 mm)、中雨(10 ~ 25 mm)、大雨(25 ~ 50 mm)以
及暴雨 ( > 50 mm) 的发生频率分别为 45. 2% 、
29郾 0% 、19. 4%和 6. 4% ,小雨频率最高,暴雨频率
最低.研究期间,降雨历时多集中在 3 ~ 6 h,历时最
长为 13. 7 h,最短为 0. 5 h. 降雨强度集中在 1 ~ 5
mm·h-1的降雨场次约占总降雨场次的 68% ;强度
大于 5 mm·h-1的降雨场次占总降雨场次的 28% ;
单次降雨强度大于 10 mm·h-1的降雨仅有 2 场,约
占总降雨场次的 6% .
2郾 2摇 3 种林型穿透雨的特征
试验期间,研究区常绿阔叶林总穿透雨量为
348. 7 mm,占同期林外降水量的 65. 5% ;毛竹林总
穿透雨量为 382. 6 mm,占同期林外降水量的
71郾 9% ;杉木林总穿透雨量为 361. 9 mm,占同期林
外降水量的 68. 1% . 3 种林型穿透雨率范围各不相
同,常绿阔叶林、毛竹林和杉木林分别为 46. 1% ~
75郾 2% 、48郾 4% ~ 86郾 2%和31郾 3% ~ 81郾 6% . 期间
图 1摇 研究区降雨量的分布
Fig. 1摇 Distribution of the precipitation in the study area.
59128 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李道宁等: 江西省大岗山主要森林类型降雨再分配特征摇 摇 摇 摇 摇
出现最大穿透雨率的林型为毛竹林,常绿阔叶林穿
透雨率范围小于另外两种林型.原因在于,毛竹林林
冠冠幅、郁闭度相对较小,叶片细长,不易直接阻挡
雨滴下落;杉木林虽然为披针形叶,但郁闭度相对毛
竹林较大且枝干易吸水,故其穿透雨率小于毛竹林;
阔叶林冠幅、郁闭度较大,叶多呈圆形、椭圆形,可有
效阻挡雨滴下落,但因样地内树木密度相对较小,所
以穿透雨率较另外两种林型减小不明显.
研究区 3 种林型林内穿透雨量与林外降雨量之
间的回归关系分析表明,线性方程的拟合效果最佳.
3 种主要林型的穿透雨量都随着降水量的增加而增
加.降水量较小时,降水量相同情况下 3 种林型穿透
雨量相差不大;随着降水量的增大,常绿阔叶林的穿
透雨量小于另外两种林型的趋势越来越明显,杉木
林和毛竹林则相差不大(图 2).
穿透雨不仅与林外降水量有关,还与该地区的
降雨特征有关[24] . 在降水量相同或相近的情况下,
降雨历时和降雨强度对 3 种林型穿透雨率有一定影
响,特别是降雨强度.由于观测期间的降水主要以低
于 10 mm的小雨为主(占 45% ),所以选择其中降水
量相近的 4 场单次降雨(4 月 25 日、6 月 3 日、6 月 9
日和 6 月 25 日)的观测结果进行分析.这 4 次单场
降水的降水量接近,降雨强度依次递增;降水前 1 ~
2 d内均有降水发生,即林内干湿条件类似;且这 4
场降水的当天风速均小于 20 km·h-1,属于微风,对
穿透雨结果影响不大. 故以上 4 场降水基本符合进
行相同降水量、不同降雨强度条件下穿透雨规律分
析的条件.由表 2 可以看出,在降水量相同或相近的
条件下,研究区 3 种林型的穿透降雨率整体上随着
降雨强度的增大而增大,其中,阔叶林穿透雨率随降
图 2摇 3 种林型林外降雨量与林内穿透雨量的关系
Fig. 2摇 Relationships between atmosphere rainfall and through鄄
fall of three forests.
P: 毛竹林 Phyllostachys pubescens forest; F: 杉木林 Chinese fir forest;
B: 常绿阔叶林 Evergreen broad鄄leaved forest. 下同 The same below.
表 2摇 降水量相近条件下 3 种林型的穿透雨率
Table 2 摇 Throughfall rate of three forests under similar
rainfall
日期
Date
降雨量
Precipitation
(mm)
降雨强度
Rainfall
intensity
(mm·h-1)
穿透雨率 Throughfall rate (% )
毛竹林
Phyllostachys
pubescens
常绿阔叶林
Evergreen
broad鄄
leaved forest
杉木林
Chinese
fir forest
04鄄25 5. 1 0. 9 48. 4 46. 1 34. 3
06鄄03 5. 8 1. 5 86. 2 66. 2 51. 3
06鄄25 6. 3 2. 3 61. 9 71. 7 66. 5
06鄄09 6. 3 2. 7 84. 5 73. 4 33. 8
雨强度递增的趋势最为连续,而毛竹林和杉木林则
分别在 6 月 3 日和 6 月 9 日表现出非递增规律. 整
体上存在递增趋势的原因在于:降雨强度越大,雨滴
所携带的动能越大,对冠层枝叶的冲击也越大,导致
本来截留在叶面上的雨滴会有一部分滴落下来由截
留水转变成穿透雨落入地表. 相对于常绿阔叶林来
说,毛竹林和杉木林的冠幅和叶面积都较小,所以雨
滴下落时所受到的直接冲击弱于常绿阔叶林,故受
降雨强度的影响没有表现出类似常绿阔叶林的明显
规律,但整体上依然能够体现出穿透雨率随降雨强
度递增的趋势.
摇 摇 由于样地中穿透雨水槽属于随机设置,所以 3
种林型穿透雨存在一定的空间异质性. 为了衡量不
同降雨特征下 3 种林型穿透雨的空间变异程度,用
变异系数(C)表示林内穿透雨的变异程度,C 值越
大,表示该林型穿透雨的空间变异程度越大,反之表
示空间变异程度越小. 空间变异小意味着对延缓雨
滴动能、减少地面侵蚀等保持水土方面具有重要意
义[25-26] . C的计算公式如下:
C= s軈X 伊100%
式中:s为标准差;軈X为平均值.
研究区降雨强度极小 ( < 1 mm·h-1 )或极大
(>10 mm·h-1)的情况出现很少,仅分别出现 1 场
和 2 场,属特殊情况. 降雨强度较大时 ( 5 ~ 10
mm·h-1),由于雨滴对冠层的冲击过于密集,导致
穿透雨变异系数较小,同时在该降雨强度下,随着降
水量的不同,穿透雨变异系数无显著变化.该地区降
雨强度主要集中在 1 ~ 5 mm·h-1,约占总降雨场数
的 68% ,故挑选降雨强度 1 ~ 5 mm·h-1的 21 场降
雨来分析降水量与不同林型穿透雨变异系数的
关系.
摇 摇 由图 3 可以看出,研究区 3 种林型的穿透雨变
异系数均随着降水量的增加而减小.在降水量相同
6912 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
图 3摇 3 种林型穿透雨变异系数与降雨量的关系
Fig. 3 摇 Relationships between variation coefficients of through鄄
fall and rainfall of three forests.
的情况下,降水量<15 mm 时,毛竹林变异系数明显
小于另外两种林型;降雨量逐渐增大后,3 种林型变
异系数相差不大. 3 种林型穿透雨变异系数在降水
量较小阶段(0 ~ 10 mm)显著下降,而在降水量超过
15 mm后的下降趋势变缓,出现小幅波动,表示已趋
于稳定.在降水初期降水量较小的阶段,降雨槽上方
的冠层结构是影响穿透雨的主要因素,降雨槽位置
又是随机设定,所以各降雨槽上方林冠结构明显不
同,从而导致穿透雨量有较大差异,即降水初期的变
异系数较大;降水量逐渐增大后,林冠截留能力趋于
饱和,此时大气降水条件变成影响穿透雨的主要因
素,而同一样地内降水条件基本相同,所以此时的穿
透雨量变异程度趋于稳定[25] .大岗山地区穿透雨变
异系数与降水量的关系与云山林林冠的研究结果相
似[26] .
2郾 3摇 3 种林型树干径流特征
观测期间,毛竹林总树干径流量为 46. 7 mm,占
同期林外降水量的 8. 8% ;常绿阔叶林总树干径流
量为 47. 8 mm,占同期林外降水量的 8. 9% ;杉木林
总树干径流量为 7. 2 mm,占同期林外降水量的
1郾 4% . 3 种林型树干径流量大小依次为阔叶林>毛
竹林>杉木林. 树干径流主要与冠幅、林冠厚度、林
木分支角度、树干光滑程度有关. 毛竹林枝干光滑、
冠幅小、侧枝与树干夹角相对较小,雨水便于通过枝
叶汇集在一起[27];而杉木林和阔叶林均是侧枝夹角
较大、冠幅较大,且树皮粗糙多纹理,故不易形成树
干径流.相对阔叶树而言,杉木的树皮较厚,更易吸
收水分,所以汇集径流能力不如阔叶林树种.方差分
析可知,杉木林树干径流率与另外两种林型均存在
极显著差异(P<0. 01). 回归分析发现,大岗山地区
毛竹林、阔叶林和杉木林的树干径流量与降水量的
图 4摇 3 种林型树干径流与降雨量的关系
Fig. 4摇 Relationships between stemflow and rainfall of three for鄄
ests.
关系均以幂函数拟合效果最佳(图 4).
摇 摇 树干径流的产生不仅仅受到不同林型林分特征
的影响,还与林分在降水发生时的干湿程度有很大
关系[27] .降水开始后,干、枝、叶首先吸收一定量的
截留降雨使自身达到湿润的程度;湿润趋于饱和后,
降水才开始沿枝干表面下流,形成树干径流. 因此,
降水发生时树木的干湿程度对树干径流有很大
影响.
选择研究期间降水量相近的 4 月 25 日、4 月 28
日和 6 月 11 日 3 次单场降雨作为典型数据分析林
分干湿程度对树干径流的影响.其中,4 月 25 日和 6
月 11 日降水发生时各林型均处于湿润状态,4 月 28
日降水发生时各林型处于较干燥状态. 在降水量大
致相同的情况下,3 种林型林分相对干燥状态所产
生的树干径流率均低于湿润状态.其中,阔叶林和杉
木林树干径流率的降低幅度明显,毛竹林略有降低
但不明显.这主要是由不同树种所具有的生态学特
性不同所致.毛竹林胸径小、分枝细、树皮光滑、降水
不易吸附,降水发生时枝干湿润速率较快,降水结束
后枝干表面水分蒸发同样较快,所以树干径流率变
化幅度不明显.杉木林树皮粗糙,胸径大,分枝较多、
较粗,由干燥变为湿润所吸附水量也较多,吸水能力
强,故林分干燥时不易形成树干径流,树干径流率较
小;在湿润程度较高时,杉木林表面吸水能力下降明
显,降水所产生的树干径流率较大. 由此可知,大岗
山地区降水发生时林分干湿程度对各林型树干径流
有影响,其中,杉木林影响最大,毛竹林影响最小.
2郾 4摇 3 种林型林冠截留特征
观测期间,研究区毛竹林和常绿阔叶林的林冠
截留总量分别为 102. 3 和 135. 3 mm,林冠截留率分
别为19 郾 2% 和25 郾 5% ;杉木林林冠截留总量为
79128 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李道宁等: 江西省大岗山主要森林类型降雨再分配特征摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 3 种林型的降水截留能力比较
Table 3 摇 Comparison of the rainfall interception of three
forests
样地
Site
降雨量
Precipitation
(mm)
穿透雨量
Throughfall
(mm)
树干
径流量
Stemflow
(mm)
林冠
截留量
Canopy
interception
(mm)
林冠
截留率
Canopy
interception
rate (% )
毛竹林
Phyllostachys
pubescens
531. 6 382. 6 46. 7 102. 3 19. 2
常绿阔叶林
Evergreen broad鄄
leaved forest
531. 6 348. 5 47. 8 135. 3 25. 5
杉木林
Chinese fir forest
531. 6 361. 9 7. 2 162. 4 30. 5
162郾 4 mm,占同期林外降水量的 30. 5% . 杉木林的
林冠截留率高于毛竹林和常绿阔叶林(表 3). 大岗
山地区杉木林多为人工林,栽培规划性强且当地林
场后期管护工作到位,成活率高,密度分布合理,林
分郁闭度较大,林窗出现率低,故杉木林的截留能力
较强.而常绿阔叶林起初多为原始林,经过多年的人
为破坏,已经由原始林变为次生林[28],林分中单株
死亡率较高,植物多样性和完整性受到影响,乔木株
间距大,导致虽然个别单株乔木因为冠幅和冠层厚
度较大,体现出林冠截留能力较强,但整个林分的截
留能力不如杉木人工林.
阔叶林、毛竹林和杉木林 3 种林型的林冠截留
量整体上随着降水量的增加都呈现明显的增加趋势
(图 5).降水量较小时,3 种林型林冠截流量随着降
水量的增加而大幅增长,降水量达到 10 mm 以后,
各林型截流量的增长逐渐变缓,达到各林型最大截
流量后基本保持不变.降水量在 40 mm以下时,3 种
林型在降水量相同情况下的截留量以杉木林最大,
然后依次为阔叶林和毛竹林. 降水量超过 40 mm
后,阔叶林的林冠截留量最大,杉木林次之,毛竹林
最小.杉木林、阔叶林和毛竹林的单次最大截流量分
别为 11. 3、11. 8 和 7. 48 mm,说明此时 3 种林型都
已达到了林冠截留的饱和状态,即林冠的最大持水
量.同等降水条件下,特别是当地比较常见的小到中
雨条件下,林冠截留量以杉木林最大,其次为阔叶
林,毛竹林最小且明显低于前两者.利用林外降水量
与林冠截留量进行关系拟合的结果表明,二次多项
式的拟合效果最佳.
雨量级不同,3 种林型的林冠截留率也明显不
同(图 6).从整体上看,随着雨量级增大,3 种林型
的截留率均呈现下降趋势.小雨时,杉木截留率高达
45%以上,其后随着雨量级的变大截留率显著下降,
图 5摇 3 种林型林冠截留量与降雨量的关系
Fig. 5 摇 Relationships between canopy interception and rainfall
of three forests.
图 6摇 不同雨量级下 3 种林型的林冠截留率
Fig. 6摇 Canopy interception rate of three forests under different
rainfall levels.
递减趋势明显;阔叶林在中雨时的截留率最大,之后
随着雨量级的增加其截留能力也呈减小趋势;毛竹
林截留率随着雨量级的变化趋势与阔叶林比较相
似,同样是截留率最大值出现在中雨,之后随着雨量
级的增大而逐渐减小.无论哪个雨量级,3 种林型截
留率均为杉木林>阔叶林>毛竹林. 结合图 2 可知,
该地区所发生的降雨中 75%为小雨和中雨,杉木林
在此雨量级中的林冠截留率明显高于另外两种
林型.
3摇 结摇 摇 论
大岗山地区 3 种主要林型(杉木林、常绿阔叶
林、毛竹林)穿透雨量均与林外降水呈明显的线性
关系,随着降水量的增大而增大. 研究期内,各林型
穿透雨率为毛竹林>杉木林>阔叶林.在降水量相同
或相近的情况下,3 种林型的穿透雨率均随着林外
降雨强度的增大而增大. 3 种林型林内穿透雨都存
在着一定的空间变异性,变异系数均随着降水量的
8912 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
增加而减小.毛竹林林分密度大、冠幅小,林冠汇聚
作用不如杉木林和常绿阔叶林明显,故林内穿透雨
空间变异性相对最小,常绿阔叶林空间变异系数
最大.
杉木林、常绿阔叶林和毛竹林的树干径流率分
别为 1. 4% 、8. 9%和 8. 8% . 其中,常绿阔叶林树干
径流率大于崔向慧等[29]2004 年在同一地区的研究
结果.其原因可能在于两个方面. 第一,两次研究相
隔 8 年时间,在当地有关部门的重视和维护下,试验
地常绿阔叶林整体恢复情况较好,林分完整性得到
了一定改善;第二,本次试验所选择的常绿阔叶林样
地林分完整性较高,阔叶林林分特征要高于该地区
的平均水平.同时,本研究期为 3 个月的雨季,降水
丰富,中到大雨相对集中,同样易产生树干径流,故
出现树干径流率相对较大的情况. 3 种林型树干径
流量均随着林外雨量的增大而增大,拟合方程以幂
函数关系最佳.杉木林树干径流量明显小于毛竹林
和常绿阔叶林,这主要是因为杉木属于树皮较粗糙
的树种,枝干表面吸水能力强,树枝分支角度较大,
使雨水直接滴落而不能汇聚到树干等. 树干径流量
的大小还与降水发生时林分的干湿程度有很大关
系,林分湿润状态下树干径流明显大于林分相对干
燥的状态.且毛竹林受干湿情况影响较小,杉木林受
影响最大.
毛竹林、常绿阔叶林和杉木林的林冠截留率分
别为 19. 2% 、25. 5%和 30. 5% ,3 种林型的林冠截
留量与林外降水量均呈二次多项式关系. 随着雨量
级的增大,林冠截留率呈减小趋势.不同雨量级条件
下 3 种林型各自的截留率差距不同,在本研究地区
常见的小雨条件下,杉木林林冠截留率明显大于毛
竹林和常绿阔叶林.
参考文献
[1]摇 Daily GC. Nature爷 s Services: Societal Dependence on
Natural Ecosystems. Washington DC: Island Press,
1997
[2] 摇 Muzylo A, Llorens P, Valente F, et al. A review of
rainfall interception modelling. Journal of Hydrology,
2009, 370: 191-206
[3]摇 Gao J鄄R (高甲荣), Xiao B (肖 摇 斌), Zhang D鄄S
(张东升), et al. Review on forest hydrology study in
the world. Journal of Soil and Water Conservation (水土
保持学报), 2001, 15(suppl. 1): 60-64 (in Chinese)
[4]摇 Liu S鄄R (刘世荣), Chang J鄄G (常建国), Sun P鄄S
(孙鹏森). Forest hydrology: Forest and water in a con鄄
text of global change. Chinese Journal of Plant Ecology
(植物生态学报), 2007, 31(5): 753-756 ( in Chi鄄
nese)
[5]摇 Zhou X鄄F (周晓峰), Zhao H鄄X (赵惠勋), Sun H鄄Z
(孙慧珍). Proper assessment for forest hydrological
effect. Journal of Natural Resources (自然资源学报),
2001, 16(5): 420-426 (in Chinese)
[6] 摇 Guo M鄄C (郭明春),Wang Y鄄H (王彦辉),Yu P鄄T
(于澎涛). A review of forest hydrology studies. World
Forestry Research (世界林业研究), 2005, 18(3): 6-
11 (in Chinese)
[7] 摇 Marin CT, Bouten W, Sevink J. Gross rainfall and its
partitioning into throughfall, stemflow and evaporation of
intercepted water in four forest ecosystems in western
Amazonia. Journal of Hydrology, 2000, 237: 40-57
[8]摇 Rowe LK. Rainfall interception by an evergreen beech
forest, Nelson, New Zealand. Journal of Hydrology,
1983, 66: 143-158
[9]摇 Cai T鄄J (蔡体久), Zhu D鄄G (朱道光), Sheng H鄄C
(盛后财). Rainfall redistribution in virgin Pinus ko鄄
aiensis forest and secondary Betual platyphylla forest in
Northeast China. Science of Soil and Water Conservation
(中国水土保持科学), 2006, 4(6): 61-65 ( in Chi鄄
nese)
[10]摇 Xue J鄄H (薛建辉), Hao Q鄄L (郝奇林), Wu Y鄄B (吴
永波), et al. Relationship among canopy interception,
throughfall and precipitation in three types of subalpine
forest communities. Journal of Nanjing Forestry Univer鄄
sity (Natural Sciences) (南京林业大学学报·自然科
学版), 2008, 32(3): 9-13 (in Chinese)
[11]摇 Li J鄄J (李晶晶), Bai G鄄S (白岗栓). Crown intercep鄄
tion of apple trees in loess hilly and gully region, North鄄
west China. Chinese Journal of Applied Ecology (应用
生态学报), 2013, 24(2): 379-387 (in Chinese)
[12]摇 Chai R鄄S (柴汝杉), Cai T鄄J (蔡体久), Man X鄄L (满
秀玲), et al. Simulation of rainfall interception process
of primary Korean pine forest in Xiaoxing爷an Mountains
by using the modified Gash model. Acta Ecologica Sini鄄
ca (生态学报), 2013, 33(4): 1276-1284 ( in Chi鄄
nese)
[13]摇 Qiu Z鄄J (邱治军), Zhou G鄄Y (周光益), Wu Z鄄M
(吴仲民). Characteristics of the canopy interception in
an evergreen broad鄄leaved secondary forest in Yangdong鄄
shan, North Guangdong. Scientia Silvae Sinicae (林业
科学), 2011, 47(6): 157-161 (in Chinese)
[14]摇 Muzylo A, Llorens P, Valente F, et al. A review of
rainfall interception modelling. Journal of Hydrology,
2009, 370: 191-206
[15]摇 Zang Y鄄T (臧荫桐). Coupling of Forest Stand Structure
and Forest Function about Rainfall Distribution & Envi鄄
ronment of Typical Forests in Northern Hebei Province.
PhD Thesis. Beijing: Beijing Forestry University, 2013
(in Chinese)
[16]摇 Yang W鄄Q (杨文强), Wang Y鄄P (王艳萍), Zhang Q鄄
F (张青峰). Canopy interception characteristics of ap鄄
ple trees in gully region of Loess Plateau. Bulletin of
Soil and Water Conservation (水土保持通报), 2013,
33(2): 93-96 (in Chinese)
[17]摇 Jin W (金 摇 伟), Zheng Z鄄C (郑子成), Zhang X鄄Z
99128 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李道宁等: 江西省大岗山主要森林类型降雨再分配特征摇 摇 摇 摇 摇
(张锡洲), et al. The effect of sorghum plants on rain鄄
fall redistribution processes in hilly area of central Si鄄
chuan. Journal of Soil and Water Conservation (水土保
持学报), 2013, 27(2): 57-61 (in Chinese)
[18]摇 Chen S鄄J (陈书军), Chen C鄄G (陈存根), Cao T鄄J
(曹田健), et al. Effects of rainfall characteristics and
micrometeorology on rainfall redistribution within Chi鄄
nese red pine forest. Advances in Water Science (水科
学进展), 2013, 24(4): 513-521 (in Chinese)
[19]摇 Yue X鄄F (岳祥飞), Cui J鄄Y (崔建垣), Zhang T鄄H
(张铜会), et al. Characteristics of rainfall interception
and redistribution for Salix gordejevii in Horqin Sandy
Land, Northeast China. Acta Prataculturae Sinica (草
业学报), 2013, 22(6): 46-52 (in Chinese)
[20]摇 Wang B (王 摇 兵), Wang Y (王 摇 燕), Zhao G鄄D
(赵广东). Studies on litter hydrologic characteristics of
three main forest types in Mountain Dagangshan of
Jiangxi Province. Research of Soil and Water Conserva鄄
tion (水土保持研究), 2008, 15(6): 197 -199 ( in
Chinese)
[21]摇 Wang Y (王摇 燕), Wang B (王摇 兵), Zhao G鄄D (赵
广东), et al. Soil moisture physical characteristics of
three forest types in Dagangshan Mountain in Jiangxi
Province. Journal of Soil and Water Conservation (水土
保持学报), 2008, 22(1): 151-153 (in Chinese)
[22]摇 Cui X鄄H (崔向慧), Li H鄄J (李海静), Wang B (王
兵). Water balance of evergreen broad鄄leaved forest
ecosystem in Dagangshan Mountain, Jiangxi Province.
Scientia Silvae Sinicae (林业科学), 2006, 42(2): 8-
12 (in Chinese)
[23]摇 Jiao L (乔摇 磊), Wang B (王摇 兵), Guo H (郭摇
浩), et al. Reconstruction and analysis of July-Septem鄄
ber precipitation in Mt. Dagangshan, China. Acta Eco鄄
logica Sinica (生态学报), 2011, 31(8): 2272-2280
(in Chinese)
[24]摇 Liu J鄄L (刘建立), Wang Y鄄H (王彦辉), Yu P鄄T (于
澎涛), et al. Characteristics of rainfall redistribution
under the canopy of Larix principis鄄rupprechtii forest in
Diediegou watershed of Liupanshan Mountains. Journal
of Soil and Water Conservation (水土保持学报),
2009, 23(4): 76-81 (in Chinese)
[25] 摇 Shi Z鄄J (时忠杰), Wang Y鄄H (王彦辉), Xu L鄄H
(徐丽宏), et al. Rainfall redistribution and its spatial
variation in the stand of Pinus armandii in the Liupan
Mountains, China. Acta Ecologica Sinica (生态学报),
2009, 29(1): 76-85 (in Chinese)
[26]摇 Tian F鄄X (田风霞), Zhao C鄄Y (赵传燕), Feng Z鄄D
(冯兆东), et al. Eco鄄hydrological effects of Qinghai
spruce ( Picea crassifolia) canopy and its influence fac鄄
tors in the Qilian Mountains. Acta Ecologica Sinica (生
态学报), 2012, 32(4): 62-72 (in Chinese)
[27]摇 Nie D鄄P (聂道平). The structure characteristics of
bamboo groves in Dagangshan Region, Jiangxi Province.
Forest Research (林业科学研究), 1992, 5(6): 693-
699 (in Chinese)
[28]摇 Wang Y (王 摇 燕), Liu Y鄄Q (刘苑秋), Yang Q鄄P
(杨清培), et al. A study on the community characteris鄄
tics of evergreen broad鄄leaved forest in Dagangshan
Mountains of Jiangxi Province. Acta Agriculturae Univer鄄
sitatis Jiangxiensis (江西农业大学学报), 2009, 31
(6): 1055-1062 (in Chinese)
[29]摇 Cui X鄄H (崔向慧), Wang B (王 摇 兵), Deng Z鄄F
(邓宗富). A study eco鄄hydrological effect of evergreen
broad鄄leaved forests in Dagangshan Mountain, Jiangxi
Province. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis
(江西农业大学学报), 2004, 26(5): 660-664 ( in
Chinese)
作者简介摇 李道宁,男,1987 年生,硕士研究生.主要从事森
林水文研究. E鄄mail: adao870317@ 126. com
责任编辑摇 杨摇 弘
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