全 文 ：Vol. 33 No. 2
Feb. 2013
第 33卷 第 2期
2013年 2月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期：2012-06-13
基金项目：科技部社会公益研究专项 (2003DIB3J116)、广东省自然科学基金项目 (0113931)
作者简介：李汉强 (1968-)，男，广东郁南人，助理工程师，主要从事林业生产管理工作
通讯作者：邱治军 (1974-)，男，湖南武冈人，博士，助理研究员，主要从事森林生态学、森林水文学等方面的研究工作；
E-mail: qzhijun@126.com
我国自上世纪 60年代起相继从澳大利亚等地
引进了 20多个相思树种 [1-2]，由于相思树种生长
速度快、适应性强，并具有一定的改良环境能力，
因而在华南地区得以迅速推广。目前相思树种是
热带亚热带地区继桉树之后的第二大速生用材林
树种 [3]。马占相思自 1979年最早引进我国以来，
生长表现良好 [4]。但目前关于马占相思生态水文
马占相思人工林的林冠截留效应
李汉强 1，邱治军 2，张宁南 2，徐大平 2，周光益 2
（1.广东省西江林业局 林业科学研究所，广东 高要 526108；2. 中国林业科学研究院 热带林业研究所，
广东 广州 510520）
摘 要： 2006、2007年对位于高要市高要林场的马占相思人工林的穿透雨、树干流进行了监测，结合大气降雨
数据，分析了马占相思人工林对降雨的截留分配效应。结果表明：(1)高要林场 2006、2007年降雨量分别为 1
767.1 mm和 1 692.7 mm，降雨主要集中在雨季的 4～ 9月份，其降雨量分别占 2006、2007年降雨量的 81.7 %
和 84.5 %；(2)马占相思人工林的穿透雨、树干流与降雨量呈线性关系，林冠截留量、穿透雨率、树干流率与降
雨量呈对数曲线关系；截留率与降雨量呈乘幂指数曲线关系；(3)马占相思人工林的年平均穿透雨率、树干流率
和林冠截留率分别为 84.2 %、7.3 %、8.5 %；由于降雨和林冠层的季节性变化，林冠截留效应存在明显的季节性
差异，雨季的林冠截留率为 8.5 %，旱季为 17.9 %；(4)马占相思的穿透雨率高于相邻的鼎湖山常绿阔叶林，林
冠截留率低于常绿阔叶林，这有利于增加马占相思林内净雨量，提高系统水资源量。
关键词：马占相思；林冠截留；穿透雨；树干流
中图分类号：S715.2 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2013)02-0086-05
Canopy interception effects of Acacia magium plantation
LI Han-qiang1, QIU Zhi-jun2, ZHANG Ning-nan2, XU Da-ping2, ZHOU Guang-yi2
(1. Research Institute of Forestry, Xijinag Forestry Bureau, Gaoyao 526108, Guangdong, China; 2 .Research Institute of Tropical
Forestry, Chinese Academy of Forestry, Guangzhou 510520, Guangdong, China)
Abstract: Through-fall, stem flow and rainfall of Acacia mangium plantation in Gaoyao Forest Farm were measured from 2006 to 2007,
and the characteristics of canopy interception were analyzed. The results indicate that the annual rainfall of Gaoyao Forest Farm
was 1 767.1 mm in 2006, and 1 692.7 mm in 2007. The rainfall mainly occurred in April to September, with its proportion of 81.7%
to annual rainfall of 2006, and 84.5% to annual rainfall of 2007 respectively. The through-fall and stem flow had a linear relationship
to rainfall. But the canopy interception, through-fall rate and stem flow rate had a logarithm relationship to rainfall. The relationship
between interception rate and rainfall was a power curve function. Annual mean through-fall rate, stem flow rate and interception rate
were 84.2%, 7.3%, and 8.5% respectively. Canopy interception effect had notable season changes due to the difference of rainfall and
canopy characteristic, with the canopy interception rate of 8.5% in rain season, and 17.9% in dry season. Compared to the adjacent
evergreen broad-leaved forest of Dinghushan, A. mangium plantation had higher through-fall rate and lower canopy interception rate,
which was beneficial to increase net rain and water resources of forest system.
Key words: Acacia mangium；canopy interception；through-fall；stem flow
效应的报导极少，仅申卫军 [5]等对马占相思枯落
物的截留降水功能进行了初步的研究。
林冠截留是森林对降水输入发挥调节作用
的起点，能使降水在数量及空间上进行重新分
配 [6-7]，因而在森林水分循环中扮演着十分重要的
角色 [8-10]。研究森林对大气降水的再分配状况，不
仅为森林生态系统的水分养分平衡、能量流动研
DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2013.02.012
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究提供基本的数据，对了解森林的水文生态功能、
水资源管理与评价也有着极其重要的意义。
本文以 2006～ 2007 年的定位观测结果为依
据，探讨马占相思对降水的截留分配效应，比较
不同季节截留量与截留率差异，为进一步分析马
占相思人工林的水文生态效应提供理论依据。
1　研究区概况
试验地位于广东省高要市高要林场勤坑工区
(112°38′E，23°05′N)。该区属亚热带季风气候，年
平均气温为 22 ℃，每年最热为 7～ 8月份，最冷
是 1月份，历年各月平均气温在 11 ℃以上，年平
均积温为 8 041 ℃，无霜期 340 d。年平均雨量
1 648 mm，4～ 9月降雨量最为集中，占全年降雨
量 83 %，历年平均降雨日数为 156 d。历年平均日
照时数 1 801.6 h，年平均湿度在 80 %左右。一般
1～ 4月吹东北风，5～ 9月吹东风，10月以后吹
东北风，历年平均风速为 1.3 m·s-1。该区土壤以赤
红壤为主，土层较厚，普遍呈酸性反应。
本研究的马占相思人工林地平均坡度 32 °，为
1999年在清理马尾松林后人工种植，株行距 3 m
×2 m，2007年调查时的林分密度为 883株·hm-2，
平均高 15.2 m，林木平均胸径 15. 6 cm。
2　研究方法
2.1　大气降雨观测
在高要林场勤坑工区空旷处设置 1台翻斗式
自动雨量计，对大气降雨进行连续监测。
2.2　林内穿透雨观测
在样地的上部和下部分别设置一套穿透雨收
集装置，每套由 3根对半剖开的 PVC管集水槽组
成，集水槽口离地高度大于 50 cm，底部用铁架支
撑，集水槽顺着山坡布设，集水槽较低的一端用
PVC管头连接，全部集水槽的水收集到翻斗式量
水仪器进行自动计量，每翻一斗为一升。
6个集水槽的长、宽、倾斜角度以及承雨面积
见表 1。
2.3　树干流观测
在样地中设置 10 m×10 m的小样方，对样方
中 9株马占相思的树干流全部进行收集，并集中
到翻斗式量水仪器进行自动计量。用橡皮导管法
将聚乙烯塑料管沿中缝剪开一段 (剪开长度取决于
树干的大小 )，然后用铁钉将塑料管开口处固定在
树干基部 1.0 m 处，再将剪开的塑料管从两边螺旋
上升缠绕于树干，用铁钉固定后，用玻璃胶将接缝
处封严，在塑料管的下端接入到翻斗式量水仪器。
树干流量 S（mm）的计算公式为 S=W/A ×
1 000，W为全部树干流的总体积（m3），A为样
方面积（m2）。
2.4　林冠截留计算
林冠截留量 I （mm）计算公式为 I = P – T– S，
P为林外降雨量（mm）；T为林内穿透雨量（mm）。
2.5　数据处理
利用 Excel软件计算降雨日的降雨量、穿透雨
量、树干流量、林冠截留量，以及穿透雨率、树
干流率以及林冠截留率，并对因仪器故障等造成
的异常数据进行剔除，在此基础上分析穿透雨、
树干流、林冠截留与降雨量的关系，并利用回归
方程对剔除掉的穿透雨、树干流数据进行补值。
3 结果与分析
3.1 大气降雨特征
对自动雨量计监测到的大气降雨数据进行统
计表明，2006、2007年的降雨量分别为 1 767.1 、
1 692.7 mm。从降雨的年内分配来看，4月到 9月
为降雨集中的雨季，10月到翌年 3月为雨量稀少
的旱季，雨季的降雨量分别占 2006、2007年年降
雨量的 81.7 %和 84.5 %，旱季 (10～ 3月份 )的
降雨量分别占 2006、2007年年降雨量的 18.3 %和
15.5 %（见图 1）。
3.2 林内穿透雨特征
穿透雨是雨水经树冠进入土壤的主要途径，
在森林生态系统的水量平衡中扮演着十分重要的
角色。2006年穿透雨量为 1 453.6 mm，穿透雨率
为 82.3 %；2007年穿透雨量为 1 408.2 mm，穿透
雨率为 83.2 %(见表 2)；2年的平均穿透雨率为
表1　穿透雨集水槽的基本参数
Table 1 Parameters of through-fall collecting annulus
序号 坡位 坡度 /(° ) 长度 /m 宽度 /m 承雨面积 /m2
1 上坡 40.0 3.8 0.14 0.39
2 上坡 39.3 3.8 0.13 0.40
3 上坡 34.3 3.8 0.13 0.42
4 下坡 39.7 3.8 0.14 0.41
5 下坡 35.0 3.8 0.13 0.42
6 下坡 32.3 3.8 0.14 0.44
李汉强，等：马占相思人工林的林冠截留效应88 第 2期
82.8 %。分雨季和旱季进行统计，2006年雨季、
旱季的穿透雨率分别为 83.2 %和 76.5 %，2007年
雨季、旱季的穿透雨率分别为 85.2 %和 75.8 %。
图 2左表明，马占相思人工林穿透雨量与降
雨量之间呈显著的线性正相关。图 2右表明，穿
透雨率与降雨量之间呈良好的对数曲线关系。从
图 2右还可以看出，穿透雨率的变化范围为 0～
91.0 %，日降雨量在 0～ 10.0 mm时的降雨天数最
多，其穿透雨率的变化也最大，穿透雨率变化范
围为 0～ 78.8 %；当日降雨量大于 10.0 mm时，
穿透率变化较小，除少数降雨日外，穿透雨率都
图 1 高要林场各月降雨量 (2006～ 2007)
Fig.1 Monthly rainfall in Gaoyao Forest Farm
(2006~2007)
图 2　穿透雨量、穿透雨率与降雨量的关系
Fig.2 Relationship between through-fall, through-fall rate and rainfall
表2　2006、2007年各月的林冠截留统计
Table 2 Canopy interception statistics in each month of 2006 and 2007
项目 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 总计
2006
降雨 /mm 4.8 76.9 88.4 65.3 389.8 321.5 267.4 286.4 198.3 7.5 22.9 38.0 1767.1
穿透雨 /mm 2.1 64.3 70.5 47.7 328.1 267.2 227.8 238.0 162.4 2.7 16.3 26.6 1453.6
树干流 /mm 0.0 5.3 6.2 4.1 29.8 23.4 19.2 20.6 13.8 0.0 1.1 2.1 125.7
穿透雨率 /% 44.6 83.6 79.7 73.0 84.2 83.1 85.1 83.1 81.9 35.2 71.0 70.1 82.3
树干流率 /% 0.0 6.9 7.0 6.2 7.6 7.3 7.2 7.2 7.0 0.0 4.8 5.6 7.1
截留率 /% 55.4 9.4 13.3 20.7 8.2 9.6 7.7 9.7 11.1 64.8 24.3 24.3 10.6
2007
降雨 /mm 67.7 38.9 220.1 184.2 250.2 265.7 162.8 321.4 141.4 17.3 10.8 12.2 1692.7
穿透雨 /mm 52.0 23.0 181.0 153.7 220.2 200.4 137.9 268.5 115.3 8.1 6.9 7.2 1408.2
树干流 /mm 3.8 1.8 15.4 13.2 17.7 19.3 11.5 25.0 9.9 0.4 0.0 0.00 118.0
穿透雨率 /% 76.8 59.1 82.3 83.5 88.0 75.4 84.7 83.6 81.6 46.6 63.5 59.0 83.2
树干流率 /% 5.5 4.6 7.0 7.2 7.1 7.3 7.1 7.8 7.0 2.5 0.0 0.0 7.0
截留率 /% 17.6 36.3 10.8 9.4 4.9 4.5 8.2 8.7 11.5 50.9 36.5 41.0 9.8
稳定在 78 %～ 91 %之间。
3.3　树干流特征
树干流是指通过树干到达地面的雨水，由于树
干流对林地基本无侵蚀作用，而且分布在树基的周
围，并含有大量的营养物质，很容易被根系吸收，
因此在森林生态系统的物质循环中具有重要的意
义 [11]。2006年树干流量为 1 25.7 mm，树干流率为
7.1%；2007年树干流量为 1 18.0 mm，树干流率为
7.0%(见表2)。分雨季和旱季进行统计，2006年雨季、
旱季的树干流率分别为 7.3%和 6.2%，2007年雨季、
旱季的树干流率分别为 7.3%和 5.8%。
树干流量与降雨量的关系见图 3左，树干流
随着降雨量的增加而增加，两者呈很好地直线关
系。树干流率与降雨量的关系见图 3右，两者的
关系用对数曲线拟合效果较好。从图3右可以看出，
树干流率的变化范围为 0～ 12.5%，当日降雨量在
0～ 10.0 mm时树干流率变化范围为 0～ 10.0%，
而且在相同降雨量时树干流率相差很大；当日降
雨量在 10.0 mm～ 35.0 mm时，树干流率变化幅
度有所缩小，为 5%～ 10.0%，仅有一次树干流率
超过 10%；当日降雨量在 35.0 mm以上时，树干
89第 33卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
流率也基本稳定在 7.0%左右。
3.4　林冠截留特征
林冠截留是森林生态系统蒸发散的一部分，主
要由林冠特性和降雨特性决定 [12]。马占相思人工林
的 2006、2007年的截留率分别为 10.6%和 9.8%(见
表 2)。分雨季和旱季进行统计，2006年雨季、旱季
的林冠截留率分别为 9.6%和 17.3%，2007年雨季、
旱季的林冠截留率分别为 7.5%和 18.4%。
从林冠截留量与降雨量的关系看（见图
4a），随着降雨量的增加，林冠截留量也逐渐增大，
最大截留量为 6.0 mm，两者的关系可用对数模型
进行较好的拟合。林冠截留率与降雨量的关系见
图 4b，两者的关系用乘幂函数拟合效果最佳。从
图 4b可以看出，当日降雨量在 0～ 10.0 mm时截
留率变化非常大，变化范围为 13.7%～ 100.0%；
而当日降雨量大于 10.0 mm时截留率趋于稳定，
基本维持在 6.0 %左右。
图 3　树干流、树干流率与降雨量的关系
Fig.3 Relationship between stem fl ow, stem fl ow rate and rainfall
图 4　林冠截留量、林冠截留率与降雨量的关系
Fig.4 Relationship between canopy interception, interception rate and rainfall
4　讨 论
4.1　林冠截留的季节性
从马占相思人工林林冠截留的季节性规律来
看，雨季的平均穿透雨率为 84.2 %，旱季的平均
穿透雨率为 76.4 %，雨季显著高于旱季；在林冠
截留率方面，雨季的林冠截留率为 8.6 %，旱季的
林冠截留率为 17.9 %，旱季显著高于雨季。一方
面是因为雨季的降雨量及降雨强度大，而且叶面
湿度大，树叶滴水形成的间接穿透雨比例增多，
另一方面雨季也是树木的生长旺季，林冠郁闭度
高，会减少直接穿透雨的比例，两个方面的综合
作用导致了雨季的穿透雨率高于旱季。林冠截留
率则是旱季高于雨季，这主要是因为旱季树体表
面干燥，吸水能力强，加之旱季降雨强度小，间
接穿透雨比例低。这也证实了 Zimmermann et al.
（2008）[13]的说法，即林冠截留受林分冠层特性
的影响很大，即使是植物的季节性变化，林冠截
留也会发生变化。
4.2　不同林分的林冠截留比较
马占相思人工林 2006-2007年的平均穿透雨率
为 82.8 %，相比较而言，与之相邻的鼎湖山亚热
带季风常绿阔叶林的穿透雨率为 59.9%[14]，造成马
占相思人工林穿透率高的主要原因可能是由于马
占相思人工林林分结构简单、层次单一，增加了
直接穿透雨量，导致了穿透雨率的增加。马占相
思人工林相对较低的穿透雨率对增加林内净雨量，
改善系统水资源状况十分有利。
云南哀牢山常绿阔叶林的树干流率为 0.9%[15]，
湖南株洲樟树 Cinnamomum camphora人工林的树
干流率为 1.28%[16]，广东乐昌杨东山阔叶林的树
干流率为 1.3%[17]，广东鼎湖山季风常绿阔叶林的
树干流率为 8.3%[14]，福建武夷山甜槠 Castanopsis
eyrei常绿阔叶林的树干流率为 13.9%[18]，而马占
相思人工林平均树干流率为 7.0%。因此，不同地
域不同林分的树干流率大不相同，最主要的原因
可能是树种特性 (如叶面积指数、叶面的光滑度、
分枝角度 )与林分特性 (如郁闭度、冠层厚度 )的
李汉强，等：马占相思人工林的林冠截留效应90 第 2期
差异，此外，由于地域不同，降雨条件也不一样，
也可能导致树干流率出现较大差异。
马占相思人工林的平均截留率为 10.2%，相比
较而言，枫香 Liquidambar formosana人工林的截
留率为 22.37%[19]，杉木 Cunninghamia lanceolata
人工林的截留率为 20.10%[20]，常绿阔叶林幼林、
成熟林的截留率分别为 24.7%和 27.6%[21]。马占相
思人工林较低的林冠截留率可能是由于马占相思
的叶面较为光滑，不易吸附雨水所致。
5　结 论
(1) 高要林场的年平均降雨量为 1 730.0 mm，
雨季、旱季分别为 4～ 9月和 10月～翌年 3月，
两者分别占全年降雨量的 83.1%和 16.9%。马占
相思人工林的年平均穿透雨率、树干流率和林冠
截留率分别为 84.2%、7.3%、8.5%。
(2) 马占相思人工林的穿透雨、树干径流与降
雨量呈线性关系，林冠截留量、穿透雨率、树干
流率与降雨量呈对数曲线关系，截留率与降雨量
呈乘幂指数曲线关系。
(3)马占相思人工林的林冠截留存在明显的季
节性差异，雨季的林冠截留率为 8.5%，旱季的林
冠截留率为 17.9%，这是由于其林冠层和降雨的季
节性差异共同导致的。
(4)马占相思人工林的穿透雨率高于相邻的鼎
湖山常绿阔叶林，林冠截留率低于常绿阔叶林，
这有利于增加马占相思林内净雨量，提高系统水
资源量。
(5) 相思人工林在我国南方用材林中占有较为
重要的地位，本文仅对马占相思人工林的林冠截
留效应进行了初步的研究，应加强相思人工林的
水文生态效应研究，进一步了解相思人工林对生
态环境的影响，这对促进该树种的推广种植具有
十分重要的作用。
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