全 文 ：中国农学通报 2012,28(31):79-83
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
由于长期的毁林毁草和过度开垦等原因，每年流
入长江、黄河的泥沙有 2/3来自坡耕地。为了减少水
土流失，加速国土绿化进程，1999年中国开始试点实
施了退耕还林工程。退耕还林工程既要考虑生态效
益，同时还应兼顾经济效益。雷竹 (Phyllostachys
praecox cv. Prevernalis)是优良的栽培笋用竹种，具有
出笋早笋期长、笋味鲜美、笋产量高等特点，因而深受
基金项目：林业公益性行业科研专项“退耕竹林水土保持功能高效经营技术研究”(201104021)；国际竹藤网络中心基本科研业务费专项资金项目“毛
竹林健康监测与评价技术研究”(1632009011)。
第一作者简介：曾伟，男，1982年出生，博士，主要从事森林生态及生态系统模型研究。通信地址：330032江西省南昌市经开区枫林西大街1629号，
Tel：0791-83833695，E-mail：wuhuanzi@126.com。
通讯作者：肖复明，男，1972年出生，江西泰和人，研究员，硕士生导师，博士，主要从事森林生态培育研究。通信地址：330032江西省南昌市经开区枫
林西大街1629号，Tel：0791-83833228，E-mail：jxxiaofuming@163.com。
收稿日期：2012-08-27，修回日期：2012-10-12。
退耕雷竹春季林冠截留特性研究
曾 伟，熊彩云，肖复明，余 林
（江西省林业科学院，南昌 330032）
摘 要：为了研究退耕雷竹林冠截留特性，于2012年春季对不同林分密度的退耕雷竹林进行水文观测。
结果表明：2个林分密度的雷竹林外降雨与林内降雨、树干径流均具有极显著的开口向上的抛物线函数
关系，与林冠截留具有开口向下的抛物线函数关系。分布均匀和郁闭度高 (0.96)的 1号样地
[(15000 ± 750)株/hm2]林冠截留率平均为 51.19%，雷竹分布和郁闭度 (0.85)较低的 2 号样地
[(22500±750)株/hm2]平均为 38.04%。2块样地林冠截留率的巨大差异，意味着退耕雷竹林冠截留具有
很大的可塑性和改造潜力，可通过调整退耕雷竹林的结构、密度等经营措施来提高其生态水文效益，从
而达到水土保持高效经营的最终目标。
关键词：退耕还林；雷竹；水文特性；林冠截留
中图分类号：S715 文献标志码：A 论文编号：2012-2933
The Canopy Interception Characteristic Study of Phyllostachys praecox cv. Prevernalis Forest
Returned from Farmland in Spring
Zeng Wei, Xiong Caiyun, Xiao Fuming, Yu Lin
(Jiangxi Academy of Forestry, Nanchang 330032)
Abstract: In the spring of 2012, the author carried out hydrological observation in different densities’
Phyllostachys praecox cv. Prevernalis forests returned from farmland, to research its canopy interception
characteristic. The results showed precipitation outside the two Phyllostachys praecox cv. Prevernalis forests
had an upwards parabolic relationship with stemflow and throughfall, and had a downwards parabolic relation
with canopy interception. The rate of canopy interception of No. 1 sample plot [(15000±750) bamboos/hm2] with
uniform distribution and high crown density (0.96) was 51.19% , and that was 38.04% in No. 2 sample plot
[(22500±750) bamboos/hm2] with low evenness and crown density (0.85). The large difference between their
canopy interceptions meant the large plasticity and improvement potential in such as structure and density of
Phyllostachys praecox cv. Prevernalis forest, to improve its ecological hydrology effect.
Key words: returning farmland to forest; Phyllostachys praecox cv. Prevernalis; hydrological characteristics;
canopy interception
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广大竹农的欢迎，现已成为浙江、江苏、江西、安徽、福建
等省份退耕还林和提高经济效益的重要选择[1-2]。提高
竹笋产量和经济效益已成为雷竹研究的热点。目前，
关于雷竹栽培技术和经济效益的研究较多，如雷竹引
种造林试验研究[3-5]，雷竹早产高效栽培技术研究[6-11]；对
其生态特征研究也不少，如雷竹的生物学特性[12]、空间
分布[13]和适应性研究[14]，雷竹光合特性研究[15-17]，不同
经营条件下雷竹的生理生态变化研究[18-19]，雷竹林集约
经营过程中生物量器官和土壤特性变化[20-23]。但是，对
雷竹特别是退耕雷竹林的林冠截留特性和水土保持效
益研究较少。
森林生态系统通过林冠层的截留作用，将大气降
水分配为穿透雨、树干径流和林冠截留3部分。林冠截
留是生态系统水量平衡的过程[24]，对土壤水分收支[25]、
地表径流形成[26]、水土流失和洪峰流量大小[27]、植物病
害扩散[28]和碳循环[29]等都有重要影响，多年来一直是
森林水文学研究的热点之一[30-31]。研究表明，国外温带
阔叶林冠层截留系数在11%~36%之间，针叶林在9%~
48%之间[32]，国内南北不同气候带森林植被冠层截留
系数在 11.4%~34.3%之间 [33]，而川西卧龙亚高山暗针
叶林（箭竹-岷江冷杉林）冠层截留系数在33%~72%之
间[34]，比中国主要森林生态系统的冠层截留系数[35]都
高。在相同降雨量情况下，林冠层截留因不同树种、不
同器官有很大差异。林冠截留与林冠层枝叶生物量及
其枝叶持水特性有关，也与叶子和枝条等部位的表面
粗糙程度、气孔数量和质量有关，但是受冠幅面积和郁
闭度的影响较大[36]。鉴于退耕雷竹林生态水文过程特
性的研究还未见报道，及其对评估退耕还林生态水文
效益和高效经营的重要性，本研究旨在揭示雷竹林冠
层截留与降水之间的关系、不同密度下雷竹林之间冠
层截留能力的差异，阐明植被生态过程与水文过程的
耦合关系，同时为雷竹的合理丰产优质栽培和水土保
持效益评估提供必要的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验简介
春季为江西省降雨最多的季节。本研究于 2012
年4月在江西省万年县大源镇盘岭山开展退耕雷竹林
水文特性监测。万年县处鄱阳湖东岸环湖丘陵，地势
由东南向西北倾斜，怀玉山蜿蜒境东，西北部为滨湖平
原。县区气候属亚热带湿润性季风气候，年均气温
17.7℃，年降水量1766 mm，气候温和，光照充足，雨量
充沛，无霜期长，资源及物产丰富。全县现有林地面积
1.3905×107 hm2，用材林活立木蓄积量106 m3，毛竹存量
234万根，森林覆盖率达59%。到2012年，该县雷竹种
植面积达到1.5×106 hm2，成为中国第一大雷竹种植县。
1.2 样地选择
研 究 表 明 [37]，雷 竹 林 立 竹 密 度 在 12000~
15000株/hm2密度具有最佳的经济效益。本研究选择
立地条件和经营措施基本相同的不同密度雷竹林地，
在密度为(15000±750)、(22500±750)株/hm2的雷竹林样
地（分别简称为“1号样地”和“2号样地”）内分别设置
5 m×5 m的固定样地作为试验小区。为防止边际效应
的影响，样地周围应有同品种的竹子 3行以上作为保
护带。
1.3 试验方法
1.3.1 林外降雨 在各试验小区外选择较为空旷的地
面，分别放置3个雨量筒和蒸发皿，以观察当天林外降
雨量，并与该县的气象观测数据进行比较校正。观测
时间内研究区内共下了 10天雨，日期为 4月 12—19
日、4月24—25号。
1.3.2 林内降水 在 1号和 2号样地的 2条对角线上分
别均匀布设5个雨量观测点。
1.3.3 树干径流 在试验小区内进行每木检尺，调查各
龄竹的平均胸径、平均高，以选择标准竹，并对每株雷
竹进行郁闭度和冠幅调查，然后在样地 2条对角线上
选择 5株标准竹，并用聚氯乙烯塑料管设置树干径流
观测装置，测定 1个观测期内的每次降雨的树干径
流量。
1.3.4 降雨量的测定及林冠截留量的计算 林冠截留量
的计算见公式(1)。
林冠截留量=林外降雨量-林内降雨-树干径流量
……………………………………………………… (1)
1.3.5 试验器械 用透明聚氯乙烯塑料管、明胶和油壶
设置树干径流观测装置，用雨量筒来记录各降雨再分
配分量和蒸发量。
1.3.6 统计分析 用Excel进行数据处理和图表绘制，
并用SPSS统计软件进行显著性分析。
2 结果与分析
2.1 不同密度下雷竹水文特性比较
2012年 4月，万年县降雨强度变化范围为 3.1~
40.9 mm，经历了小雨、中雨和大雨。当降雨较小时，
雨水被林冠截留了，树干径流和林内降雨基本上为
0 mm。在不同的林外降雨强度下，1号样地树干径流
变化范围为 0~2.39 mm，平均值为 0.77 mm，占降雨量
的 4.86%（见图 1）；林内降雨量变化范围为 0~
30.36 mm，平均值为 10.11 mm，占降雨量的 61.5%（见
图 2）；林冠截留变化范围为 1.0~9.61 mm，平均值为
5.56 mm，占降雨量的33.83%，林冠截留率变化范围在
·· 80
曾 伟等：退耕雷竹春季林冠截留特性研究
20%~99.93%之间，平均值为51.19%（见图3）。
2号样地树干径流变化范围为 0.37~7.70 mm，平
均值为 2.7 mm，占降雨量的 16.5%（见图 1）；林内降雨
量变化范围为 0~44.3 mm，平均值为 12.2 mm，占降雨
量的 74.15%（见图 2）；林冠截留变化范围为 -11.1~
8.4 mm，平均值为 1.5 mm，占降雨量的 9.39%，林冠截
留率变化范围在-27%~99.9%之间，平均值为 38.04%
（见图3）。
1号样地的树干径流整体上小于2号样地，平均约
为 2号样地的 28.5%；其林内降雨也小于 2号样地，平
均约为2号样地的82.9%；但1号样地的林冠截留明显
大于2号样地，平均为2号样地的3.7倍。
2.2 雷竹水文特性指标相关性研究
雷竹林的水文过程受降雨量和竹林结构的影响较
大。2个立竹密度的雷竹林内降雨、树干径流均随着
林外降雨增加而增加，且具有极显著的开口向上的抛
物线函数关系，R2均大于0.8（见图4~7）。特别是林内
降雨，受林外降雨直接影响最大，R2均为0.98。林冠截
留随着林外降雨先增加而增加，林冠截留效益显著，等
增加到最高拐点后，开始随降雨增加而降低，甚至出现
负截留，两者呈现开口向下的抛物线函数关系（见图
8~9）。通过对林外降雨和林冠截留抛物线函数求解，
1号样地的林冠截留在林外降雨量达到30.92 mm时最
01
23
45
67
89
10
4-12 4-14 4-16 4-18 4-20 4-22 4-24
日期(月-日)
径
流
/mL
1号样地2号样地
05
1015
2025
3035
4045
4-12 4-14 4-16 4-18 4-20 4-22 4-24
日期(月-日)
林
内
降
雨
/mL
1号样地2号样地
图1 不同林分密度的雷竹林径流比较
图2 不同林分密度的雷竹林内降雨比较
-12
-9
-6
-3
0
3
6
9
12
15
4-12 4-14 4-16 4-18 4-20 4-22 4-24
日期(月-日)
林
内
降
雨
/mL
1号样地2号样地
图3 不同林分密度的雷竹林冠截留比较
y=0.0072x2+0.48x-1.23R2=0.98
0
15
30
45
0 15 30 45
林外降雨/mL
林
内
降
雨
/mL
y=0.0322x2-0.33x+2.2R2=0.98
0
15
30
45
60
0 15 30 45
林外降雨/mL
林
内
降
雨
/mL
图4 1号样地林外降雨和林内降雨的相关性
图5 2号样地林外降雨和林内降雨的相关性
·· 81
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大，为8.67 mm，而2号样地在林外降雨量为17.68 mm
时达到最大，为8.76 mm。虽然2块样地的最大林冠截
留量比较接近，但 1号样地林冠截留随降雨变化而变
化的速率较缓慢，2号样地变化速率较快。
3 结论与讨论
退耕雷竹林水文特性的研究有助于评估退耕还林
生态水文效益，并为水土保持高效经营措施提供数据
支持，同时填补国内相关研究空白。春季是江西省雨
水最多的季节，本研究于2012年春季对不同林分密度
的退耕雷竹林地进行水文观测。结果表明，雷竹林的
水文过程受降雨量和竹林结构的影响较大。2个林分
密度的雷竹林其林外降雨与林内降雨、树干径流均具
有极显著的开口向上的抛物线函数关系，与林冠截留
具有开口向下的抛物线函数关系。刘永敏等[38]指出，
毛竹林内穿透水和林外雨、竹秆径流与林外降水都呈
直线回归相关，林冠层截留量与降水呈指数函数关
系。孔维健等[39]得出毛竹林冠层截留量与降水呈对数
函数关系。张焜等[40]得出不同暖性针叶林地林冠截留
量与降雨量呈一元线性关系和幂函数关系。可见，森
林水文特性不仅受森林结构和降雨量的影响，还受林
分类型、环境等其他因素的影响。因此，鉴于森林水文
过程的复杂性，相关机理研究有待进一步深入开展。
本研究中 1号样地林冠截留率变化范围在 20%~
99.93%之间，平均值为 51.19%；2号样地的变化范围
在-27%~99.9%之间，平均值为38.04%。这是由于随着
降雨量的增加，2号样地林冠截留快速达到饱和，在降
雨停止后，林内降雨和树干径流形成和结束时间都晚
于林外降雨，它们的波峰和波谷一般滞后林外降雨，因
此，2号样地林冠截留出现负数。同时，1号样地雷竹
分布均匀，整齐度和郁闭度(0.96)高，而 2号样地虽然
林分密度高，但其整齐度较差，郁闭度(0.85)也低于 1
号样地，致使林分密度为(15000±750)株/hm2的 1号雷
竹林样地林冠截留能力好于林分密度为(22500±750)
株/hm2的 2号样地。另外，国外温带阔叶林冠层截留
系数在11%~36%之间，针叶林在9%~48%之间[32]，国内
南北不同气候带森林植被冠层截留系数在 11.4%~
y=0.0004x2+0.07x-0.17R2=0.98
0
1
2
3
0 15 30 45
林外降雨/mL
林
内
降
雨
/mL y=0.0023x
2+0.11x-0.17R2=0.84
0
4
8
12
0 15 30 45
林外降雨/mL
树
干
径
流
/mL
图6 1号样地林外降雨和树干径流的相关性 图7 2号样地林外降雨和树干径流的相关性
图8 1号样地林外降雨和林冠截留的相关性 图9 2号样地林外降雨和林冠截留的相关性
y=-0.0076x2+0.47x+1.4R2=0.67
0
4
8
12
0 15 30 45
林外降雨/mL
林
冠
截
留
/mL
y=-0.0345x2+1.22x-2.03R2=0.72
-12
-6
0
6
12
0 15 30 45
林外降雨/mL
林
冠
截
留
/mL
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34.3%之间[33]，而川西卧龙亚高山暗针叶林（箭竹-岷江
冷杉林）冠层截留系数在33%~72%之间[34]。可见植被
种类不同、密度不同其林冠截留也不同。同时，2块样
地林冠截留率的巨大差异也意味着退耕雷竹林冠截留
具有很大的可塑性和改造潜力，可通过调整退耕雷竹
林的结构、密度等经营措施来提高其生态水文效益，从
而达到水土保持高效经营的最终目标。
本研究不足之处在于水文过程检测时间较短，且
未考虑不同生长时期林分的树冠截留量是否存在差
异，相关研究有待进一步开展。
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