全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 4 期摇 摇 2012 年 2 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
围垦对南汇东滩湿地大型底栖动物的影响 马长安,徐霖林,田摇 伟,等 (1007)…………………………………
基于 ArcView鄄WOE的下辽河平原地下水生态系统健康评价 孙才志,杨摇 磊 (1016)…………………………
京郊典型集约化“农田鄄畜牧冶生产系统氮素流动特征 侯摇 勇,高志岭,马文奇,等 (1028)……………………
不同辐射条件下苹果叶片净光合速率模拟 高照全,冯社章,张显川,等 (1037)…………………………………
藏北高原典型植被样区物候变化及其对气候变化的响应 宋春桥,游松财,柯灵红,等 (1045)…………………
祁连山中段林草交错带土壤水热特征及其对气象要素的响应 唐振兴,何志斌,刘摇 鹄 (1056)………………
祁连山青海云杉林冠生态水文效应及其影响因素 田风霞,赵传燕,冯兆东,等 (1066)…………………………
呼伦贝尔沙地樟子松年轮生长对气候变化的响应 尚建勋,时忠杰,高吉喜,等 (1077)…………………………
结合激光雷达分析上海地区一次连续浮尘天气过程 马井会,顾松强,陈摇 敏,等 (1085)………………………
福建中部近海浮游动物数量分布与水团变化的关系 田丰歌 ,徐兆礼 (1097)…………………………………
香港巨牡蛎和长牡蛎幼虫及稚贝的表型性状 张跃环,王昭萍,闫喜武,等 (1105)………………………………
东海原甲藻与中肋骨条藻的种间竞争特征 李摇 慧,王江涛 (1115)………………………………………………
起始生物量比对 3 种海洋微藻种间竞争的影响 魏摇 杰,赵摇 文,杨为东,等 (1124)……………………………
不同磷条件下塔玛亚历山大藻氮的生态幅 文世勇,宋琍琍,龙摇 华,等 (1133)…………………………………
秦岭天然次生油松林冠层降雨再分配特征及延滞效应 陈书军,陈存根,邹伯才,等 (1142)……………………
伊犁河谷北坡垂直分布格局及其与环境的关系———一种特殊的双峰分布格局
田中平,庄摇 丽,李建贵 (1151)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
濒危种四合木与其近缘种霸王水分关系参数和光合特性的比较 石松利,王迎春,周红兵,等 (1163)…………
干旱胁迫下黄土高原 4 种乡土禾草抗氧化特性 单长卷,韩蕊莲,梁宗锁 (1174)………………………………
施加角担子菌 B6 对连作西瓜土壤微环境和西瓜生长的影响 肖摇 逸,王兴祥,王宏伟,等 (1185)……………
内蒙古典型草原区芨芨草群落适生生境 张翼飞,王摇 炜,梁存柱,等 (1193)……………………………………
盐渍化灌区土壤盐分的时空变异特征及其与地下水埋深的关系 管孝艳,王少丽,高占义,等 (1202)…………
黄土高原水蚀风蚀交错区坡地土壤剖面饱和导水率空间异质性 刘春利,胡摇 伟,贾宏福,等 (1211)…………
松嫩平原玉米带农田土壤氮密度时空格局 张春华,王宗明,居为民,等 (1220)…………………………………
小麦冬性强弱评价体系的建立 王摇 鹏,张春庆,陈化榜,等 (1230)………………………………………………
唐家河自然保护区高山姬鼠和中华姬鼠夏季生境选择的比较 黎运喜,张泽钧,孙宜然,等 (1241)……………
西花蓟马在 6 种蔬菜寄主上的实验种群生命表 曹摇 宇,郅军锐,孔译贤 (1249)………………………………
同位素富集鄄稀释法研究食性转变对鱼类不同组织 N同位素转化率的影响
曾庆飞,谷孝鸿,毛志刚,等 (1257)
……………………………………
……………………………………………………………………………
基于生态网络分析的南京主城区重要生态斑块识别 许文雯,孙摇 翔,朱晓东,等 (1264)………………………
珠三角城市绿地 CO2通量的季节特征 孙春健,王春林,申双和,等 (1273)………………………………………
污染场地地下水渗流场模拟与评价———以柘城县为例 吴以中,朱沁园,刘摇 宁,等 (1283)……………………
专论与综述
湿地退化研究进展 韩大勇,杨永兴,杨摇 杨,等 (1293)……………………………………………………………
绿洲农田氮素积累与淋溶研究述评 杨摇 荣,苏永中,王雪峰 (1308)……………………………………………
问题讨论
抗辐射菌 Deinococcus radiodurans的多样性 屠振力,方俐晶,王家刚 (1318)……………………………………
平茬措施对柠条生理特征及土壤水分的影响 杨永胜,卜崇峰,高国雄 (1327)…………………………………
研究简报
祁连山典型灌丛降雨截留特征 刘章文,陈仁升,宋耀选,等 (1337)………………………………………………
野生鸭儿芹种子休眠特性及破除方法 喻摇 梅,周守标,吴晓艳,等 (1347)………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*348*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄02
封面图说: 遗鸥群飞来———遗鸥意即“遗落之鸥冶(几乎是最后才被发现的新鸥种,因此得名)。 1931 年,瑞典动物学家隆伯格
撰文记述在中国额济纳采到了标本。 1987 年,中国的鸟类学家在鄂尔多斯的 桃力庙获得了一对遗鸥的标本 。 1990
年春夏之交,发现了湖心各岛上大量的遗鸥种群。 近年来的每年夏季,大约全球 90%以上的遗鸥都会 到陕西省神
木县境内的沙漠 淡水湖鄄红碱淖上聚集。 遗鸥———国家一级重点保护、CITES附录一物种。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 4 期
2012 年 2 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 4
Feb. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(91025011,40771045);国家自然科学基础人才培养基金冰川学冻土学特殊学科点资助(J0930003 / J0109)
收稿日期:2010鄄12鄄21; 摇 摇 修订日期:2011鄄05鄄23
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: crs2008@ lzb. ac. cn.
DOI: 10. 5846 / stxb201012211822
刘章文, 陈仁升, 宋耀选, 韩春坛.祁连山典型灌丛降雨截留特征.生态学报,2012,32(4):1337鄄1346.
Liu Z W, Chen R S, Song Y X, Han C T. Characteristics of rainfall interception for four typical shrubs in Qilian Mountain. Acta Ecologica Sinica,2012,32
(4):1337鄄1346.
祁连山典型灌丛降雨截留特征
刘章文1,2,3, 陈仁升1,2,*, 宋耀选1,2, 韩春坛1,2
(1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河上游生态鄄水文试验研究站,兰州摇 730000;
2. 中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室,兰州摇 730000;3. 中国科学院研究生院,北京摇 100049)
摘要:基于 2010 年 6 月至 10 月的野外试验数据,研究了祁连山金露梅、高山柳、沙棘和鬼箭锦鸡儿灌丛降雨截留特征,分析了
降雨量和雨强对灌丛降雨截留过程的影响。 结果表明:试验期间共降雨 298. 6 mm,在降雨量<2. 1 mm时,降雨被全部截留,实
际发生穿透和茎流的降雨为 283. 1 mm;金露梅灌丛穿透雨量、茎流量和截留量分别为 175. 8 mm(62. 0% )、9. 5 mm(3. 4% )和
62. 0 mm(34. 6% ),高山柳为 179. 8 mm(63. 5% )、9. 1 mm(3. 2% )和 63. 5 mm(33. 3% ),沙棘分别为 148. 1mm(52. 3% )、22. 5
mm(8. 0% )和 52. 3 mm(39. 7% ),鬼箭锦鸡儿分别为 170. 4 mm(60. 2% )、11. 8 mm(4. 2% )和 60. 2 mm(35. 6% );灌丛穿透雨
量、茎流量和截留量均与降雨量呈显著线性正相关(P<0. 001);穿透率、茎流率和截留率与降雨量呈指数函数关系(P<0. 05);
平均雨强与截留率关系以指数函数拟合最好(P<0. 05)。 在降雨性质相同的情况下,植被形态特征是影响灌丛降雨截留的重要
因素。
关键词:截留;茎流;灌丛;祁连山
Characteristics of rainfall interception for four typical shrubs in Qilian Mountain
LIU Zhangwen1,2,3, CHEN Rensheng1,2,*, SONG Yaoxuan1,2, HAN Chuntan1,2
1 Heihe Upstream Watershed Ecology鄄Hydrology Experimental Research Station, Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute,
Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China
2 Key Laboratory of Ecohydrology of Inland River Basin, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China
3 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract: Rainfall intercepting by vegetation plays an important role affecting the water balance at local and catchment
scale due to the control that vegetation canopy exert by modifying both evaporation and the redistribution of incident rainfall.
Qilian Mountain is source regions of Heihe River, Shiyang River and Shule River inland river basin. In consideration of
widespread shrubs which account for 68% of the whole forest area of Qilian Mountain, the research on rainfall interception
process of shrubs for understanding the impact of rainfall characteristics on alpine shrubs and revealing the mechanism of
hydrologic cycle and water resources with the impact of the shrub canopy, especially in the mountainous regions of an inland
river basin, is very important and necessary. This paper taked the four typical alpine shrubs Potentilla fruticosa, Salix
cupularis, Hippophae rhamnoides, and Caragana jubata in Qilian Mountain as test objects, based on the field experimental
data from June to October 2010, characteristics of rainfall interception and rainfall redistribution of four typical alpine
shrubs in Qilian Mountain was investigated by permanent plot method, and impact of rainfall characteristics on rainfall
redistribution of shrubs was analyzed by statistical method. The results indicated that the gross rainfall was 298. 6 mm
during the experimental period. Rainfall was intercepted entirely by shrubs when rainfall is less than 2. 1 mm, gross rainfall
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which observed throughfall and stemflow was 283. 1 mm. The amount of throughfall of P. fruticosa, S. cupularis, H.
rhamnoides and C. jubata was 175. 8 mm, 179. 8 mm, 148. 1mm, and 170. 4 mm. Throughfall percentages of P. fruticosa,
S. cupularis, H. rhamnoides and C. jubata was 62. 0% , 63. 5% 52. 3% , and 60. 2% , respectively. Stemflow was 9. 5 mm,
9. 1 mm, 22. 5 mm, and 11. 8 mm for P. fruticosa, S. cupularis, H. rhamnoides, and C. jubata, and averaged 3. 4% ,
3郾 2% , 8. 0% , and 4. 2% of the gross rainfall, respectively. Interception was 62. 0 mm, 63. 5 mm, 52. 3 mm, and 60. 2
mm for P. fruticosa, S. cupularis, H. rhamnoides, and C. jubata, and accounted for 34. 6% , 33. 3% , 39. 7% , and 35. 6%
of the gross rainfall, respectively. The amount of thoughfall, stemflow and interception of P. fruticosa, S. cupularis, H.
rhamnoides and C. jubata increased in a significant positive linear correlation with increasing rainfall depth(P<0. 001). The
relationship of throughfall percentage, stemflow percentage and interception percentage of shrubs with rainfall could be fitted
with exponential curve (P<0. 05). Throughfall percentage and stemflow percentage showed an increase trend with the
increasing rainfall, while interception percentage decreased with the increasing rainfall depth. Moreover, interception
percentage of shrubs decreased in exponential function correlation with increasing rain intensity (P<0. 05). Interception
percentage decreased with increasing rainfall intensity, when the rainfall intensity is less than 4 mm / h, the interception
percentage was significantly decreased, and then the trend is becoming stable values with increasing rainfall intensity.
Interception characteristics of each shrubs was different with others when rainfall characteristics were similar during the
experimental period. According to field plot observation, the height, branch angle, canopy morphology and crown projection
area all affected canopy interception process of alpine shrubs in Qilian Mountain. In order to analyze intercept capability per
leaf area of shrubs, some morphology characteristics parameters, such as leaf area index ( LAI), freedom throughfall
coefficient, biomass, canopy hold water ability, should be measurement in the next experiment.
Key Words: interception; stemflow; shrubs; Qilian Mountain
植被对降雨的截留和再分配过程作为土壤鄄植被鄄大气系统水分循环的重要环节,在森林生态系统水文循
环和水量平衡中具有重要作用,一直是生态水文学研究的热点问题[1鄄4]。 植被冠层截留的相关研究主要集中
在热带雨林[5鄄6]、北方针叶林[7鄄10]、萨瓦纳草地[11鄄12]和温带森林[13],对灌丛研究少且集中于干旱半干旱
区[14鄄20],而对于高山区湿性灌丛的冠层截留研究极少。 车克钧等[21]对祁连山水源涵养林研究结果表明,灌丛
的截留率为 50% (夏季为 68. 3% ),聂雪花[22]研究得到祁连山排露沟流域灌丛截留率变化范围为 6. 98%—
22. 45% ,常学向等[23]研究了祁连山森林对降雨的截留率,得出灌丛的平均截留率高达 66. 5% (仅 7—8 月)。
上述祁连山灌丛的研究结果相差很大,且均忽略了茎流的观测,单独以降雨量减去穿透雨量来估算的截留量
存在较大误差,有必要对高山区湿性灌丛的降雨截留过程进行深入研究。
祁连山灌丛面积约 4. 13伊105hm2,约占祁连山区林业用地面积的 68% ,其有效涵蓄水量在 3伊108m3以上,
与云杉林相比是更大的一座“绿色水库冶 [24]。 鉴于以前对湿性灌丛的研究均在祁连山中段走廊南山北坡的
浅山区,因此选取祁连山中段深山区托勒南山北坡典型湿性灌丛为研究对象,通过对灌丛穿透雨、茎流和降雨
截留的观测,研究灌丛冠层降雨的再分配特征及其与降雨过程的关系,为进一步认识祁连山湿性灌丛的生态
水文功能提供一些观测数据和经验参数。
1摇 材料与方法
1. 1摇 研究区概况
试验布设在黑河源区中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河祁连站马粪沟试验流域,地理位置为
38. 2毅N, 99. 9毅 E,流域面积 23. 1 km2,海拔 2960—4820 m。 流域内主要乔木树种为青海云杉 ( Picea
crassifolia)和祁连圆柏( Sabina prezewalskii),灌丛主要有鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)、金露梅(Potentilla
fruticosa)、银露梅(Potentilla glabra)、高山柳(Salix cupularis)、沙棘(Hippophae rhamnoides )等,草本主要有珠
牙蓼(Polygonum viviparum)、狼毒(Stellera chamaejasm)、披碱草(Elymus dahuricus)等。 土壤主要为山地森林
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灰褐土、山地栗钙土、草甸土、亚高山灌丛草甸土和高山寒漠土等 5 个类型。
1. 2摇 试验方法
经过野外调查,选取具有代表性的金露梅、高山柳、沙棘、鬼箭锦鸡儿灌丛,在流域内海拔 3 203—3 370 m
分别设置大小为 10 m伊10 m的标准样地。
根据水量平衡原理,灌丛对降雨的再分配过程可分为 3 个部分,截留量,茎流量和穿透雨量:
IC=P-SF-TF (1)
式中,P为林外降雨量;TF为穿透雨量;SF为茎流量;IC为截留量。
穿透雨使用直径为 15 cm,高度 10 cm的圆形铁制容器测量。 由于金露梅和鬼箭锦鸡儿灌丛不能进行单
株观测,因此对样地冠层郁闭度进行测定后,每个样地放置 9 个接水器,使得不同郁闭冠层下均有接水器。 这
种方法可以更好的收集灌丛下不同部位的穿透雨。 由于草本植被少且观测难度大,忽略了灌丛下草本的截留
作用。
每种灌丛选取 4 株(高度、基径均不同)进行茎流观测。 茎流采用标准枝法,即对所选灌丛的每一枝进行
基径测量,取得基径平均值后,选择与基径平均值相当的枝干作为标准枝(每株灌丛选 4 枝且其与地面的角
度不同)来测定茎流。 由于灌丛形态特征,所以常规观测方法并不适合[25鄄26]。 因此本研究在灌丛所有枝下茎
干上,使用塑料管,中间剖开,用塑料胶布粘好并固定,然后用该塑料管直接接入茎流收集瓶,瓶口粗细和塑料
管一致,避免降雨和穿透雨进入收集瓶,经人工试验可以实现准确的收集茎流。 每个收集瓶实测水量除以该
标准枝投影面积得到该枝茎流量,标准枝上的茎流量乘以整个灌丛的枝数即可得到整个灌丛的茎流量。
观测时段为 2010 年 6 月 1 日至 10 月 31 日。 林外降雨使用 DSJ2 型虹吸式自记雨量计,同时用人工气象
站降雨进行过校正。 为减少测定过程中蒸发造成的误差,在雨后及时测量穿透雨量和茎流量,如夜间降雨,第
2 天清晨取样。
1. 3摇 数据处理
剔除因茎流收集瓶满导致降雨溢出的数据,采用 Microsoft Excel 2003 软件和 origin8. 0 对数据进行处理和
绘图。 文中所用的误差限均为标准偏差。
2摇 结果
2. 1摇 降雨特征
试验期间共观测到降雨 55 次,总降雨量 298. 6 mm,次最大降雨发生于 2010 年 7 月 8 日,降雨历时 10 h,
降雨量 23. 5 mm,最小降雨发生于 2010 年 9 月 22 日,降雨历时 0. 5 h,降雨量为 0. 3 mm。 为便于分析,将降雨
从雨量上分为 6 个等级(表 1)。 其中,34. 5%的降雨事件<2 mm,60. 0%的降雨事件<5 mm,83. 6%降雨事件<
10 mm,降雨事件>10 mm仅占 16. 4% ,大降雨事件较少。 观测期间平均雨强 3. 4 mm / h,最小雨强 0. 4 mm / h,
最大雨强 16. 5 mm / h,各雨量级对应的平均雨强见表 1。
表 1摇 试验期间研究区降雨特征
Table 1摇 Rainfall characteristics in study area during the experimental period
雨量级
Rainfall class
/ mm
降雨次数
Rainfall frequency
降雨次数比例
Frequency percentage
/ %
降雨量
Rainfall
/ mm
降雨量比例
Rainfall percentage
/ %
降雨强度
Rainfall intensity
/ (mm / h)
﹤ 2 19 34. 5 15. 4 5. 2 0. 7(0. 4)
摇 2—5 14 25. 5 45. 0 15. 1 1. 9(0. 9)
摇 5—10 13 23. 6 91. 5 30. 6 1. 7(1. 0)
10—15 4 7. 3 52. 0 17. 4 11. 2(16. 6)
15—20 3 5. 5 51. 0 17. 1 6. 9(8. 3)
﹥ 20 2 3. 6 43. 7 14. 6 1. 9(0. 6)
摇 摇 括号内数值为标准差
观测的降雨事件中,<2. 1 mm 的降雨次数占总降雨次数的 34. 5% ,而其降雨量仅占总降雨量的 5. 1% ,所
9331摇 4 期 摇 摇 摇 刘章文摇 等:祁连山典型灌丛降雨截留特征 摇
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观测的 4 种灌丛均没有观测到茎流和穿透雨,降雨全部都被灌丛所截留。 实际发生穿透雨和茎流的降雨共计
35 次,总降雨量为 283. 1 mm。
2. 2摇 穿透雨变化
试验期间,各样地灌丛降雨截留特征见表 2。 穿透雨量以高山柳灌丛最高,依次为金露梅灌丛、鬼箭锦鸡
儿灌丛,沙棘灌丛最小,穿透率也为同样的趋势。 单次最大穿透雨量出现在 2010 年 7 月 8 日,降雨历时 10 h,
降雨量 23. 5 mm,穿透雨量金露梅、沙棘、高山柳和鬼箭锦鸡儿分别为 17. 6、15. 8、15. 2 mm 和 14. 2 mm,对应
穿透率(穿透雨量占降雨量的百分比,TF% )为 74. 9% 、67. 4% 、64. 7%和 60. 4% 。
表 2摇 试验期间灌丛截留特征
Table 2摇 Characteristics of interception for P. fruticosa, S. cupularis, H. rhamnoides and C. jubata
灌丛 shrub 穿透雨量Throughfall / mm
穿透率
Throughfall
percentage / %
茎流量
Stemflow / mm
茎流率
Stemflow
percentage / %
截留量
Interception / mm
截留率
Interception
percentage / %
金露梅 P. fruticosa 175. 8(2. 2) 62. 0(18. 3) 9. 5(0. 7) 3. 4(1. 2) 98. 0(1. 5) 34. 6(18. 0)
高山柳 S. cupularis 179. 8(2. 4) 63. 5(16. 9) 9. 1(0. 3) 3. 2(1. 3) 94. 2(1. 6) 33. 3(18. 9)
沙棘 H. rhamnoides 148. 1(1. 5) 52. 3(15. 0) 22. 5(1. 2) 8. 0(4. 1) 112. 5(2. 5) 39. 7(19. 7)
鬼箭锦鸡儿 C. jubata 170. 4(2. 6) 60. 2(18. 5) 11. 8(0. 8) 4. 2(1. 7) 100. 9(1. 7) 35. 6(19. 4)
摇 摇 括号内数值为标准差
图 1摇 灌丛穿透雨量与降雨量之间的关系
Fig. 1摇 Relationship between throughfall and rainfall
(a)金露梅 P. fruticosa; (b) 高山柳 S. cupularis; (c)沙棘 H. rhamnoides; (d)鬼箭锦鸡儿 C. jubata. ; 下同
4 种灌丛穿透雨量与降雨量之间均呈显著的线性正相关关系(图 1,P<0. 001)。 对 4 种灌丛穿透率
(TF% )与降雨量(P)之间的关系进行回归,比较后得出指数函数具有较好的拟合性,穿透率随着降雨量的增
加而逐渐增大,最后趋于稳定值(图 2,P<0. 05)。
0431 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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穿透
率
Hr
图 2摇 灌丛穿透率与降雨量之间的关系
Fig. 2摇 Relationship between throughfall percentage and rainfall
2. 3摇 茎流变化
试验期间金露梅灌丛茎流量和茎流率(茎流量占降雨量的百分比,SF% )见表 2。 茎流量相差较大,以沙
棘灌丛最高,依次为鬼箭锦鸡儿灌丛,金露梅灌丛,高山柳灌丛最小,茎流率也表现出同样特征,分别为
3郾 4% ,3. 2% ,8. 0% ,4. 2% 。 金露梅和高山柳单次最大茎流出现在 2010 年 7 月 8 日(降雨历时 10 h,降雨量
23郾 5 mm),分别为 0. 87 mm(3. 7% )和 1. 1 mm(4. 7% ),沙棘和鬼箭锦鸡儿单次最大茎流出现在 2010 年 8 月
19 日(降雨历时 12 h,降雨量 20. 2 mm),分别为 2. 3 mm(11. 3% )和 1. 5mm(7. 2% )。
4 种灌丛的茎流量(SF)随降雨量(P)的变化关系见图 3。 4 种灌丛茎流量与次降雨量之间均呈显著的正
相关关系(P<0. 001),茎流量随着降雨量的增加而增加。
2. 4摇 截留变化
利用试验测定的穿透雨和茎流数据,利用式(1)计算灌丛截留量。 各灌丛截留特征见表 2。 试验期间,截
留量最大的是沙棘灌丛,依次为鬼箭锦鸡儿灌丛,金露梅灌丛和高山柳灌丛,截留率依次为 39. 7% ,35. 6% ,
34. 6% ,33. 3% 。 单次最大截留量鬼箭锦鸡儿为 8. 4 mm,高山柳为 7. 2 mm(2010 年 7 月 8 日),金露梅为 6. 6
mm(2010 年 8 月 19 日),沙棘 6. 5 mm(2010 年 6 月 23 日,降雨历时 8 h,降雨量 17. 7 mm)。
4种灌丛降雨量 (P) 与截留量 (IC) 之间为显著线性正相关关系(图 4,P<0. 05),而截留率(截留量占降水
量的百分比,IC% )与降雨量的关系则能被指数函数很好的拟合(图 5,P<0. 05)。 可以看出,降雨量大小对截留
率影响较大,截留率随降雨量增加而减小,雨量较小时,大部分降雨被灌层所截留,而当灌丛叶片、枝干表面水分
达到饱和状态时,截留率就会达到一个稳定值,不会随着降雨量的增加而增加。 4种灌丛达到稳定截留率所对应
的降雨量相差较大,金露梅灌丛为 6 mm,高山柳灌丛为 10 mm,沙棘灌丛为 14 mm,鬼箭锦鸡儿灌丛为 7 mm。
2. 5摇 截留率与降雨强度的关系
对灌丛截留率( IC% )与降雨期间平均雨强( I)的关系进一步分析,降雨强度和 4 种灌丛的截留率关系见
图6(P<0. 05),4种灌丛的截留率均为雨强的指数函数。在雨强<4mm / h时,灌丛截留率随着雨强的增加呈
1431摇 4 期 摇 摇 摇 刘章文摇 等:祁连山典型灌丛降雨截留特征 摇
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图 3摇 灌丛茎流量与降雨量之间的关系
Fig. 3摇 Relationship between stemflow and rainfall
图 4摇 灌丛截留量与降雨量之间的关系
Fig. 4摇 Relationships between interception and rainfall
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图 5摇 灌丛截留率与降雨量之间的关系
Fig. 5摇 Relationships between interception percentage and rainfall
图 6摇 灌丛截留率与雨强之间的关系
Fig. 6摇 Relationships between interception percentage and rainfall intensity
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减小趋势,当雨强>4 mm / h后,截留率减小趋势变缓并且趋于稳定。
3摇 讨论
本研究的降雨截留结果与 Owens MK[27]得出的刺柏(Juniperus formosana)灌丛研究结果(40% )相近,相
比于聂雪花[22]得出祁连山排露沟流域金露梅截留率(10. 4% )和鬼箭锦鸡儿截留率(16. 8% ),以及干旱半干
旱区的结果(17%—26% ) [14鄄20,28鄄30],截留量偏大,而与常学向等[23],车克钧等[21]结果相比则偏低。 原因之一
是降雨特征的差异性,本研究区位于祁连山深山区,降雨量高于上述干旱半干旱区,与祁连山水源涵养林相
比,降雨特征也有差异[22]。 此外,不同灌丛结构方面的差异也会对截留产生很大的影响[29]。 影响单株植物
冠层截留能力的主要因子是平均叶角、散射系数与透射系数,对群落截留过程起决定作用的群落学指标将是
株高、叶面积指数与植被盖度[19]。 在降雨特征相同的情况下,4 种灌丛达到稳定截留率所对应的降雨量相差
较大,说明植被特征是本区影响截留的重要因素。
4 种灌丛的降雨截留量、穿透雨量、茎流量与降雨量之间均呈显著正相关关系,这与杨志鹏等[18]、李衍青
等[29]、王新平等[20]的结论一致。 指数函数可以较好地描述灌丛截留率、穿透率随降雨量的变化。 穿透率先
是随着降雨量增加而增加,达到一定雨量后,穿透率趋于稳定值。 比较来看,金露梅和鬼箭锦鸡儿灌丛更为明
显,当降水量分别大于 7 mm和 6 mm的时候,金露梅和鬼箭锦鸡儿灌丛穿透率基本不变,高山柳和沙棘灌丛
则没有很明显的拐点。 截留率则是随着降雨量增加而减小,4 种灌丛达到稳定截留率所对应的降雨量相差较
大,这与灌丛形态特征有很大的关系[19]。
金露梅、高山柳、沙棘和鬼箭锦鸡儿灌丛茎流分别为 3. 4% 、3. 2% 、8. 0% 、4. 2% 。 这与杨志鹏等[18]、
Carlyle鄄Moses等[1]、Owens MK[27]得出的一些灌丛的茎流的结论相近。 影响茎流的因素很多,主要有气象因素
(雨量,雨强等)和冠层特征(冠层结构,枝叶倾角,树皮光滑度等) [15,25]。 试验观测发现在次降雨量最小值
(2010 年 9 月 26 日,降雨历时 1h,降雨量 2. 1 mm)和雨强最小值(2010 年 7 月 12 日,雨强 0. 7 mm / h) 的条件
下均产生了茎流,但数量极小,说明灌丛产生茎流的临界降雨量较小。 据野外实际调查,金露梅和高山柳的茎
干较为光滑,分枝多且比较细小,有利于在雨量和雨强很小的情况下容易形成茎流,但是茎流随着降雨量增加
而很快减小,故茎流量较小。 鬼箭锦鸡儿灌丛枝干比较粗糙,刺状枝比较密集,灌丛投影面积小但是叶面积指
数大,降雨量比较小时,不易产生茎流,但是当降雨量较大时,茎流也会随之增加,所以茎流量较大。 所选沙棘
灌丛郁闭度高,其株高、冠幅、茎干长度、地径也远大于其他 3 种灌丛,因此茎流量最大。 就叶片大小而言,高
山柳最大,但是其茎流量却比较低,说明叶片对茎流形成影响并不显著,而植株形态的大小对茎流影响较大,
这与 Martinez鄄Meza[29]等的结论一致。
雨强也是影响灌丛截留率的重要因素。 腾格里沙漠柠条 (Caragana korshinskii)和油蒿 ( Arternisiao
rdosica)截留率与雨强呈幂函数,雨强 > 1. 0 mm / h 时,截留率达到稳定[19],毛乌素沙地沙柳 ( Salix
psammophila)灌丛截留量则与最大 10min雨强呈线性正相关[18]。 本研究中灌丛截留率是雨强的指数函数,截
留率随着雨强的增加而减小,当雨强小于 4. 0 mm / h 时,截留率呈显著下降趋势,随着雨强的增加,截留率则
逐渐趋于稳定值,这也解释了次降雨过程中,灌丛单次截留量最大时,其相对应截留率并不是最低的现象。
本研究对于植被冠层结构特征和灌丛生长特征未进行全部测量,对于灌丛冠层特征对截留的影响,还不
能进行系统定量的分析。 在后续的试验中,应该测定植被形态特征,如:叶面积指数(LAI)、自由透雨系数、生
物量、冠层持水能力等,从而分析灌丛单位叶面积截留能力。
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6431 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 4 February,2012(Semimonthly)
CONTENTS
The influence of a reclamation project on the macrobenthos of an East Nanhui tidal flat
MA Changan, XU Linlin, TIAN Wei, et al (1007)
………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Ecological health assessment of groundwater in the lower Liaohe River Plain using an ArcView鄄WOE technique
SUN Caizhi, YANG Lei (1016)
………………………
……………………………………………………………………………………………………
Nitrogen flows in intensive “crop鄄livestock冶 production systems typically for the peri鄄urban area of Beijing
HOU Yong, GAO Zhiling, MA Wenqi, et al (1028)
……………………………
………………………………………………………………………………
The simulation of leaf net photosynthtic rates in different radiation in apple canopy
GAO Zhaoquan,FENG Shezhang, ZHANG Xianchuan, et al (1037)
……………………………………………………
………………………………………………………………
Phenological variation of typical vegetation types in northern Tibet and its response to climate changes
SONG Chunqiao, YOU Songcai, KE Linghong, et al (1045)
………………………………
………………………………………………………………………
Soil moisture and temperature characteristics of forest鄄grassland ecotone in middle Qilian Mountains and the responses to
meteorological factors TANG Zhenxing, HE Zhibin, LIU Hu (1056)………………………………………………………………
Eco鄄hydrological effects of Qinghai spruce (Picea crassifolia) canopy and its influence factors in the Qilian Mountains
TIAN Fengxia, ZHAO Chuanyan, FENG Zhaodong, et al (1066)
………………
…………………………………………………………………
Response of tree鄄ring width of Pinus sylvestris var. mongolica to climate change in Hulunbuir sand land,China
SHANG Jianxun, SHI Zhongjie, GAO Jixi, et al (1077)
………………………
…………………………………………………………………………
Analysis of a dust case using lidar in Shanghai MA Jinghui, GU Songqiang, CHEN Min, et al (1085)………………………………
Relating the distribution of zooplankton abundance in the coastal waters of central Fujian Province to the seasonal variation of
water masses TIAN Fengge, XU Zhaoli (1097)……………………………………………………………………………………
Phenotypic traits of both larvae and juvenile Crasstrea hongkongensis and C. gigas
ZHANG Yuehuan, WANG Zhaoping, YAN Xiwu, et al (1105)
……………………………………………………
……………………………………………………………………
Inter鄄specific competition between Prorocentrum donghaienseand Skeletonema costatum LI Hui, WANG Jiangtao (1115)……………
Effects of initial biomass ratio on the interspecific competition outcome between three marine microalgae species
WEI Jie,ZHAO Wen,YANG Weidong,et al (1124)
……………………
…………………………………………………………………………………
On the ecological amplitude of nitrate of Alexandrium tamarense at different initial phosphate concentrations in laboratory cultures
WEN Shiyong,SONG Lili,LONG Hua,et al (1133)
…
…………………………………………………………………………………
Time lag effects and rainfall redistribution traits of the canopy of natural secondary Pinus tabulaeformis on precipitation in the
Qinling Mountains, China CHEN Shujun, CHEN Cungen, ZOU Bocai, et al (1142)……………………………………………
The vertical distribution of vegetation patterns and its relationship with environment factors at the northern slope of Ili River Valley:
a bimodal distribution pattern TIAN Zhongping, ZHUANG Li, LI Jiangui (1151)………………………………………………
Comparative analysis of water related parameters and photosynthetic characteristics in the endangered plant Tetraena mongolica
Maxim. and the closely related Zygophyllum xanthoxylon (Bunge) Maxim.
SHI Songli, WANG Yingchun, ZHOU Hongbing, et al (1163)
………………………………………………………
……………………………………………………………………
Antioxidant properties of four native grasses in Loess Plateau under drought stress
SHAN Changjuan, HAN Ruilian, LIANG Zongsuo (1174)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………
The effects of the addition of Ceratobasidum stevensii B6 and its growth on the soil microflora at a continuously cropped water鄄
melon (Citrullus lanatus) site in China XIAO Yi, WANG Xingxiang, WANG Hongwei, et al (1185)…………………………
Suitable habitat for the Achnatherum splendens community in typical steppe region of Inner Mongolia
ZHANG Yifei, WANG Wei, LIANG Cunzhu, et al (1193)
…………………………………
…………………………………………………………………………
Spatio鄄temporal variability of soil salinity and its relationship with the depth to groundwater in salinization irrigation district
GUAN Xiaoyan,WANG Shaoli,GAO Zhanyi,et al (1202)
…………
…………………………………………………………………………
Spatial heterogeneity of soil saturated hydraulic conductivity on a slope of the wind鄄water erosion crisscross region on the Loess
Plateau LIU Chunli, HU Wei, JIA Hongfu, et al (1211)…………………………………………………………………………
Spatial and temporal variations of total nitrogen density in agricultural soils of the Songnen Plain Maize Belt
ZHANG Chunhua, WANG Zongming, JU Weimin, et al (1220)
…………………………
…………………………………………………………………
The evaluation system of strength of winterness in wheat WANG Peng, ZHANG Chunqing, CHEN Huabang, et al (1230)…………
A comparison of summer habitats selected by sympatric Apodemus chevrieri and Apodemus draco in Tiangjiahe Nature Reserve,
China LI Yunxi, ZHANG Zejun, SUN Yiran,et al (1241)…………………………………………………………………………
Life tables for experimental populations of Frankliniella occidentalis on 6 vegetable host plants
CAO Yu, ZHI Junrui, KONG Yixian (1249)
………………………………………
………………………………………………………………………………………
Effect of diet switch on turnover rates of tissue nitrogen stable isotopes in fish based on the enrichment鄄dilution approach
ZENG Qingfei, GU Xiaohong,MAO Zhigang,et al (1257)
……………
…………………………………………………………………………
Recognition of important ecological nodes based on ecological networks analysis: A case study of urban district of Nanjing
XU Wenwen, SUN Xiang, ZHU Xiaodong, et al (1264)
…………
……………………………………………………………………………
Seasonal characteristics of CO2 fluxes above urban green space in the Pearl River Delta, China
SUN Chunjian, WANG Chunlin, SHEN Shuanghe, et al (1273)
………………………………………
…………………………………………………………………
Simulation and evaluation of groundwater seepage in contaminated sites:case study of TuoCheng County
WU Yizhong, ZHU Qinyuan, LIU Ning, LU Genfa, DAI Mingzhoet al (1283)
………………………………
……………………………………………………
Review and Monograph
Recent advances in wetland degradation research HAN Dayong, YANG Yongxing, YANG Yang, LI Ke (1293)……………………
A review concerning nitrogen accumulation and leaching in agro鄄ecosystems of oasis
YANG Rong, SU Yongzhong, WANG Xuefeng (1308)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
Discussion
The diversity of the radio鄄resistant bacteria Deinococcus radiodurans TU Zhenli, FANG Lijing, WANG Jiagang (1318)………………
Effect of pruning measure on physiology character and soil waters of Caragana korshinskii
YANG Yongsheng, BU Chongfeng, GAO Guoxiong (1327)
……………………………………………
…………………………………………………………………………
Scientific Note
Characteristics of rainfall interception for four typical shrubs in Qilian Mountain
LIU Zhangwen, CHEN Rensheng, SONG Yaoxuan, et al (1337)
………………………………………………………
…………………………………………………………………
Dormancy break approaches and property of dormant seeds of wild Cryptotaenia japonica
YU Mei, ZHOU Shoubiao, WU Xiaoyan, et al (1347)
………………………………………………
……………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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第 32 卷摇 第 4 期摇 (2012 年 2 月)
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