全 文 ：书犇犗犐：１０．１１６８６／犮狔狓犫２０１４３０５ 犺狋狋狆：／／犮狔狓犫．犾狕狌．犲犱狌．犮狀
隋媛媛，许晓鸿，张瑜，欧洋，阎百兴，王佩将，崔海锋，崔斌．东北黑土区水土保持林降雨截留特征分析．草业学报，２０１５，２４（６）：１６２４．
ＳｕｉＹＹ，ＸｕＸＨ，ＺｈａｎｇＹ，ＯｕＹ，ＹａｎＢＸ，ＷａｎｇＰＪ，ＣｕｉＨＦ，ＣｕｉＢ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
ｆｏｒｅｓｔｓｏｆｔｈｅＮｏｒｔｈｅａｓｔｂｌａｃｋｓｏｉｌａｒｅａｓｏｆＣｈｉｎａ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１５，２４（６）：１６２４．
东北黑土区水土保持林降雨截留特征分析
隋媛媛１，２，３，许晓鸿２，张瑜２，欧洋１，阎百兴１，王佩将２，崔海锋２，崔斌２
（１．中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态与环境重点实验室，吉林 长春１３０１０２；２．吉林省水土保持科学研究院，
吉林 长春１３００３３；３．中国科学院研究生院，北京１０００４９）
摘要：为了解林冠截留对东北黑土区水土保持林水分循环、分配及利用率的影响，以落叶松和落叶松－蒙古栎混交
林为研究对象，在吉林省东辽县杏木小流域布设野外观测试验，对两种不同林分降雨截留特征进行分析。在１５次
降雨观测中，落叶松与落叶松－蒙古栎混交林的林下穿透雨分别占总降雨量的７２．０２％和６７．４２％，树干流占
２．６２％和２．７４％，截留量占２５．３２％和２９．８０％，两种林分林冠截留率为８．９３％～７３．５０％，落叶松－蒙古栎混交林
对降雨的截留作用较佳。落叶松与落叶松－蒙古栎混交林产生地表径流各８次，共计产流３．５２和３．４０ｍｍ。不
同林分林下穿透雨和截留量随月份变化表现为８月＞７月＞６月＞５月＞９月，树干流为７月＞８月＞６月＞５月＞
９月，９月截留率最高，分别为４４．４９％和４９．０２％，７月份截留率最低，分别为２０．４０％和２５．１７％。不同林种林下
穿透雨、树干流及截留量均与降雨量呈显著线性相关（犘＜０．０５），且当降雨量＜３０ｍｍ时，树干流增幅较小，降雨
量＞３０ｍｍ时，树干流迅速增加并逐渐趋于平稳。截留率随着降雨量的增加则逐渐降低，当降雨量较小时（＜３０
ｍｍ），林冠截留率由７３．５０％降低到２１．９０％，随着降雨量的增大，截留率变化幅度较小，并趋于稳定。两林分林下
穿透雨与降雨强度呈显著线性相关（犘＜０．０５），树干流与降雨强度以对数拟合较好（犘＜０．０５），降雨强度与林冠截
留量和截留率相关性不显著。当降雨强度≤２．６５ｍｍ／ｈ时，两林分林冠截留率均大于５０％。
关键词：东北黑土区；降雨截留；树干流；截留率　　
犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狆狉犲犮犻狆犻狋犪狋犻狅狀犻狀狋犲狉犮犲狆狋犻狅狀犻狀狊狅犻犾犪狀犱狑犪狋犲狉犮狅狀狊犲狉狏犪狋犻狅狀犳狅狉犲狊狋狊狅犳
狋犺犲犖狅狉狋犺犲犪狊狋犫犾犪犮犽狊狅犻犾犪狉犲犪狊狅犳犆犺犻狀犪
ＳＵＩＹｕａｎＹｕａｎ１，２，３，ＸＵＸｉａｏＨｏｎｇ２，ＺＨＡＮＧＹｕ２，ＯＵＹａｎｇ１，ＹＡＮＢａｉＸｉｎｇ１，ＷＡＮＧＰｅｉＪｉａｎｇ２，
ＣＵＩＨａｉＦｅｎｇ２，ＣＵＩＢｉｎ２
１．犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犠犲狋犾犪狀犱犈犮狅犾狅犵狔犪狀犱犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋，犖狅狉狋犺犲犪狊狋犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犌犲狅犵狉犪狆犺狔犪狀犱犃犵狉狅犲犮狅犾狅犵狔，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔
狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犆犺犪狀犵犮犺狌狀１３０１０２，犆犺犻狀犪；２．犛狅犻犾犪狀犱犠犪狋犲狉犆狅狀狊犲狉狏犪狋犻狅狀犚犲狊犲犪狉犮犺犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犑犻犾犻狀犘狉狅狏犻狀犮犲，犆犺犪狀犵犮犺狌狀１３００３３，
犆犺犻狀犪；３．犌狉犪犱狌犪狋犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲，犅犲犻犼犻狀犵１０００４９，犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｓｔｕｄｙｏｆｆｏｒｅｓｔｓｆｏｒｓｏｉｌａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｕｎｄｅｒｔａｋｅｎｔｏｌｅａｒｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃａｎｏｐｙ
ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｏｎｗａｔｅｒｃｉｒｃｌｅ，ａｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈｅａｓｔｂｌａｃｋｓｏｉｌａｒｅａｓｏｆＣｈｉｎａ．Ｆｉｅｌｄｍｏｎｉｔｏ
ｒｉｎｇｄａｔａｗａｓｕｓｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｉｎｔｗｏｆｏｒｅｓｔｔｙｐｅｓ［犔犪狉犻狓犵犿犲犾犻狀犻犻（ＬＧ）ａｎｄ犙狌犲狉
犮狌狊犿狅狀犵狅犾犻犮犪犔犪狉犻狓犵犿犲犾犻狀犻犻（ＱＭＬＧ）］ｉｎｔｈｅＸｉｎｇｍｕｓｍａｌｗａｔｅｒｓｈｅｄｏｆＤｏｎｇｌｉａｏＣｏｕｎｔｙ，ＪｉｌｉｎＰｒｏｖｉｎｃｅ．
Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅ１５ｒａｉｎｆａｌｓｆｒｏｍＭａｙｔｏＳｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１３，ｔｈｒｏｕｇｈｆａｌａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒ７２．０％ａｎｄ６７．４％ｏｆＬＧａｎｄ
第２４卷　第６期
Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．６
草　业　学　报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２０１５年６月
Ｊｕｎｅ，２０１５
收稿日期：２０１４０７０３；改回日期：２０１４１０１５
基金项目：国家十二五科技支撑项目（２０１１ＢＡＤ３１Ｂ０１），国家自然科学基金（４１２０１５３４），水利部公益性行业专项经费项目（２０１４０１０２５）和吉林省
科技发展计划项目（２０１３０５２２０７２ＪＨ，２０１５０２２４０４６ＳＦ）资助。
作者简介：隋媛媛（１９８６），女，吉林磐石人，博士。Ｅｍａｉｌ：ｓｕｉｙｕａｎｙｕａｎ０４２９＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｏｕｙａｙｎｇ＠１２６．ｃｏｍ
ＱＭＬＧｔｏｔａｌｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｓｔｅｍｆｌｏｗｍａｄｅｕｐ２．６％ａｎｄ２．７％ｏｆｔｏｔａｌｒａｉｎｆａｌａｎｄ２５．３％ａｎｄ
２９．８％ｏｆｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓｉｎｔｈｅｔｗｏｆｏｒｅｓｔｓｖａｒｉｅｄｆｒｏｍ８．９％ｔｏ７３．５％．
ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＬＧ，ＱＭＬＧｈａｄｈｉｇｈｅｒｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．８ｒａｉｎｆａｌｅｖｅｎｔｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｓｕｒｆａｃｅｒｕｎｏｆｆｆｏｒ
ＬＧａｔ３．５２ｍｍａｎｄＱＭＬＧａｔ３．４０ｍｍ．Ｍｏｎｔｈｌｙｔｈｒｏｕｇｈｆａｌａｎｄｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｉｎｔｈｅｔｗｏｆｏｒｅｓｔｓｒａｎｋｅｄａｓ
Ａｕｇｕｓｔ＞Ｊｕｌｙ＞Ｊｕｎｅ＞Ｍａｙ＞Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，ａｎｄｓｔｅｍｆｌｏｗａｓＪｕｌｙ＞Ａｕｇｕｓｔ＞Ｊｕｎｅ＞Ｍａｙ＞Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ．Ｍｏｎｔｈｌｙ
ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓｉｎｔｈｅｔｗｏｆｏｒｅｓｔｓｗｅｒｅｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｉｎＳｅｐｔｅｍｂｅｒ（４４．５％ａｎｄ４９．０％）ａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｓｔ
ｉｎＪｕｌｙ（２０．４％ａｎｄ２５．２％）．Ｔｈｒｏｕｇｈｆａｌ，ｓｔｅｍｆｌｏｗａｎｄｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｈａｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｉｎｅａｒａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｓｗｉｔｈ
ｔｏｔａｌｒａｉｎｆａｌ．Ｓｔｅｍｆｌｏｗｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｌｉｇｈｔｌｙｗｉｔｈｌｉｇｈｔｒａｉｎａｎｄｍｏｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｗｈｅｎｒａｉｎｆａｌ ｗａｓａｂｏｖｅ３０
ｍｍ．Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓｇｒａｄｕａｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓｉｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ．ＴｈｒｏｕｇｈｆａｌｉｎＬＧａｎｄＱＭ
ＬＧｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｒａｉｎｆａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｓｔｅｍｆｌｏｗａｎｄｒａｉｎｆａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｙｃｏｕｌｄｂｅｆｉｔｔｅｄ
ｗｉｔｈｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃｃｕｒｖｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｒａｉｎｆａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｏｒｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ
ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｗａｓｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆｔｈｅｔｗｏｆｏｒｅｓｔｓｗａｓｍｏｒｅｔｈａｎ５０％ ｗｈｅｎｒａｉｎ
ｆａｌｉｎｔｅｎｓｉｔｙｗａｓｅｑｕａｌｔｏｏｒｌｅｓｓｔｈａｎ２．６５ｍｍ／ｈ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ＮｏｒｔｈｅａｓｔｂｌａｃｋｓｏｉｌａｒｅａｓｏｆＣｈｉｎａ；ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ；ｓｔｅｍｆｌｏｗ；ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
树冠是树木重要组成部分［１２］。在森林生态系统中，林冠层能够对大气降雨进行截留和再分配，进而影响森
林水分利用效率及林内径流产生。它对森林水循环及水量平衡具有重要影响［３］，反之，水分条件也会对植物生长
产生影响［４５］。已有研究表明，降雨经林冠截留分配后，形成林内穿透雨、树干流及林冠截留部分，其中林内穿透
雨动能明显减少，使得雨滴对土壤的击溅侵蚀作用明显降低，有利于减少林内地表产流［６８］。Ｄｅｌｐｈｉｓ等［９］和Ｌｉ
等［１０］研究发现，树干流虽然占降雨比例较小，但能够沿树干直接到达树木基部，对补充树木生长需要的水分和养
分具有重要作用。罗忠和文仕知［１１］对枫香人工林降雨截留后的养分分配特征进行研究后指出树干流含有的
ＮＨ４＋Ｎ含量最高。而林冠截留量除少量被植物吸收，其余均直接蒸发返回大气，是不可忽视的水分损失，直接
影响着森林生态系统水循环过程及水资源利用率。因此了解和掌握森林生态系统林冠层对降雨截留及再分配情
况，对于充分利用降水资源、提高森林生态水文效益具有重要意义。目前，已有学者在北京密云水库流域［１２］、晋
西黄土区［１３］、长江流域［１４］及荒漠区［１５］等地开展了相关研究，分别对水源涵养林、刺槐人工林、防护林及乔、灌木
林的林冠截留特征进行分析，并尝试利用林冠截留模型预测林冠截留量，但因受限于实地监测数据的缺乏，目前
对不同地区、不同林种的降雨截留作用及其影响因素分析仍不够全面，特别是对林内地表径流观测较为少见，有
待于进一步深入研究。
东北黑土区是我国重要商品粮生产基地，也是我国水土流失最严重的地区之一［１６１７］。水土保持林具有涵养
水源、减少土壤侵蚀、改良土壤和改善小气候等功能，林冠截留量占总降雨量比例达４５．２２％～５１．４９％，在防治
水土流失、改善生态环境和保障粮食安全方面具有重大作用［１８２０］。落叶松和蒙古栎是该区域广泛应用的水土保
持林种［２１］，因此，本研究以纯落叶松林和落叶松－蒙古栎混交林为研究对象，在对林外降雨、林下穿透雨及树干
流等指标进行野外连续观测的基础上，增加了林内产径流量的观测，分析了不同林种降雨截留特征及其随月份变
化情况，并对林冠截留能力与降雨量、降雨强度间的相关关系及其对地表径流产生影响进行探讨，以期能够为水
土保持林林种合理配置与管理、提高林地水分利用效率、减少径流产生及防治水土流失提供参考依据。
１　材料与方法
１．１　研究区概况
研究区位于吉林省东辽县杏木小流域（１２５°２２′４０″－１２５°２６′１０″Ｅ，４２°５８′０５″－４３°０１′４０″Ｎ），地处长白山余
脉，为典型的东北低山丘陵地貌。属寒温带半湿润大陆性季风气候，多年平均气温５．２℃，有效积温２７００～
２８００℃，最高气温３８℃，最低气温－４０℃，≥１０℃的年积温２９００℃。无霜期平均１３７ｄ，年平均日照时数为２４９７．９
ｈ。多年平均降水量６５８．１ｍｍ，６－９月降水量占全年的６７．９％。研究区土壤类型为暗棕壤，植被类型属于长白
７１第６期 隋媛媛　等：东北黑土区水土保持林降雨截留特征分析
山植物区系，主要包括蒙古栎（犙狌犲狉犮狌狊犿狅狀犵狅犾犻犮犪）、核桃楸（犑狌犵犾犪狀狊犿犪狀犱狊犺狌狉犻犮犪）、水曲柳（犉狉犪狓犻狀狌狊犿犪狀犱狊
犮犺狌狉犻犮犪）、红松（犘犻狀狌狊犽狅狉犪犻犲狀狊犻狊）、落叶松（犔犪狉犻狓犵犿犲犾犻狀犻犻）、樟子松（犘犻狀狌狊狊狔犾狏犲狊狋狀犻狊ｖａｒ．犿狅狀犵狅犾犻犮犪）、紫椴
（犜犻犾犻犪犪犿狌狉犲狀狊犻狊）、白杨（犘狅狆狌犾狌狊狋狅犿犲狀狋狅狊犪）、小叶章（犆犪犾犪犿犪犵狉狅狊狋犻狊犪狀犵狌狊狋犻犳狅犾犻犪）。
１．２　试验布设与观测
试验布设及观测时间为２０１３年５－９月。试验选取２块长势良好的针叶林和针阔混交林地作为研究对象，
坡度分别为１８°和２１°（表１）。用彩钢板在两样地内各围成一个观测场，为１００ｍ２ 的长方形观测区域，长和宽分
别为２０和５ｍ，在观测场坡底彩钢板收口处放置集流桶，观测林内地表径流量。为准确获取林内降雨量，每个观
测场内从坡上至坡下平均划分４行，行间隔为４ｍ，每行均匀分布２个口径为２０ｃｍ的雨量桶，每个观测场共布
设１０个雨量筒。去除样地内每株树木距离地面１．３ｍ处的死树皮，纵向切开内径为２．０ｃｍ的聚乙烯塑料软管，
将其缠绕树干一圈，用圆钉固定好，并用玻璃胶粘结和填补缝隙，保证塑料软管与树干间没有渗水和漏水［２２２３］。
在软管接缝处安装集水瓶，使得汇集在塑料半圆软管中的树干流导入其内，每次降雨后测量瓶内盛水体积，换算
成树干流。对落叶松林地和蒙古栎－落叶松混交林２个观测场内所有２９株树木树干流进行观测。
表１　样地基本情况表
犜犪犫犾犲１　犜犺犲犮狅狀犱犻狋犻狅狀狊狅犳狋狉犲犲狊犪狋犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾狊犻狋犲狊
编号
Ｎｏ．
树种
Ｖａｒｉｅｔｉｅｓｏｆｔｒｅｅｓ
地理坐标
Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ
坡度
Ｓｌｏｐｅ
（°）
密度
Ｄｅｎｓｉｔｙ
（Ｎｏ．／ｈｍ２）
林龄
Ｓｔａｎｄａｇｅ
（ａ）
树高
Ｈｅｉｇｈｔ
（ｍ）
胸径
Ｄｉａｍｅｔｅｒ
（ｃｍ）
郁闭度
Ｃａｎｏｐｙｄｅｎｓｉｔｙ
（％）
冠幅
Ｃｒｏｗｎ
（ｍ）
１ 落叶松
犔．犵犿犲犾犻狀犻犻
Ｅ１２５°２４′３９．７″
Ｎ４３°００′４５．３″
１８ １４００ ２３ １６．４ １３．３３ ５５～６０ ２．３
２ 蒙古栎－落叶松
犙．犿狅狀犵狅犾犻犮犪－犔．犵犿犲犾犻狀犻犻
Ｅ１２５°２４′４０．２″
Ｎ４３°００′４５．５″
２１ １５００ ２３ １５．２ １３．８７ ６０～６５ ２．６
１．３　测定指标与方法
林外降雨量、降雨强度及降雨历时由研究区配备的自动气象站测得（型号ＤＬ１６），气象站位于两个观测场西
北方向的空地，距离２３０ｍ；林下穿透雨由各样地内雨量筒收集并测量；林内地表径流由集流桶收集并观测，树干
流量（犆）由公式（１）［２４］计算，
犆＝１狀∑
狀
犻＝１
犆犻
犛犻
（１）
式中，犆为树干流量（ｍｍ）；犆犻为每株树木收集树干流量（ｍＬ）；犛犻为每株树木树冠投影面积（ｍ２）；狀为各样地总
树木株数。
林冠截留量（犐）根据水量平衡原理由公式（２）［２５］计算得出，
犐＝犘－犘狀－犆 （２）
式中，犐为林冠截留量（ｍｍ）；犘为林外降雨量（ｍｍ）；犘狀 为林下穿透雨（ｍｍ）；犆为树干流量（ｍｍ）。
林冠截留率（犻）由公式（３）计算，
犻＝犐／犘×１００％ （３）
１．４　数据处理
采用Ｅｘｃｅｌ进行数据处理与作图，对不同月份降雨截留的变化特征进行分析，并对林下穿透雨、树干流、截留
量及截留率与降雨量和雨强进行相关分析；使用ＳＰＳＳ１６．０软件对不同林种数据集之间差异显著性进行分析。
２　结果与分析
２．１　试验区降水情况
研究试验观测期间（２０１３年５－９月），共完整观测到降雨、林下穿透雨及树干流的次数为１５次（表２）。其
８１ 草　业　学　报 第２４卷
中，２０１３年５月降雨２次，降雨量＞０．１ｍｍ 和＞２５
ｍｍ各１次；６月３次，降雨量＞１０ｍｍ为２次，＞２５
ｍｍ为１次；７月４次，降雨量＞２５ｍｍ和＞５０ｍｍ各
２次；８月４次，＞１．０ｍｍ和＞１０ｍｍ各１次，＞５０
ｍｍ为２次；９月为２次，降雨量均＞１０ｍｍ。由表２
分析，观测期内９月的降雨量和平均降雨强度最小，分
别为２３．８７ｍｍ 和１．７９ｍｍ／ｈ，８月最大，分别为
２０１．６３ ｍｍ 和５．０２ ｍｍ／ｈ，其次为７月，分别为
１６９．００ｍｍ和３．８４ｍｍ／ｈ。
２．２　不同林种降雨截留特征分析
由表３分析，５－９月落叶松林与落叶松－蒙古栎
表２　试验区降雨情况分析
犜犪犫犾犲２　犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狉犪犻狀犳犪犾犻狀狋犺犲狊狋狌犱狔犪狉犲犪
月份
Ｍｏｎｔｈ
次数
Ｔｉｍｅｓ
降雨总历时
Ｒａｉｎｆａｌ
ｄｕｒａｔｉｏｎ（ｈ）
降雨总量
Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ
（ｍｍ）
平均降雨强度
Ａｖｅｒａｇｅｒａｉｎｆａｌ
ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（ｍｍ／ｈ）
５月 Ｍａｙ ２ １５．３０ ４２．９０ ２．８０
６月Ｊｕｎ． ３ ３２．８０ ９２．５６ ２．８２
７月Ｊｕｌ． ４ ４３．９７ １６９．００ ３．８４
８月 Ａｕｇ． ４ ４０．１９ ２０１．６３ ５．０２
９月Ｓｅｐ． ２ １３．３７ ２３．８７ １．７９
混交林的林下穿透雨分别为１．５１～９０．００ｍｍ 和１．４８～８８．００ｍｍ，林下穿透雨总量共计５３０．１５和３８１．８３
ｍｍ，分别占总降雨量的７２．０２％和６７．４２％，说明在不同林分林冠层对降雨进行分配的过程中，绝大部分降雨穿
透林层并到达地表；试验观测期间，两样地产生树干流各１３次，树干流量为０．３３～２．０１ｍｍ和０．３５～２．２１ｍｍ，
分别占降雨总量的２．６２％和２．７４％；不同林分总的林冠截留量为１３４．２５和１５８．００ｍｍ，分别占降雨总量的
２５．３２％和２９．８０％；两林分林冠截留率在８．９３％～７３．５０％之间，其中６月２７日降雨场次的林冠截留率最低，分
别为８．９３％和１０．１７％，而８月８日降雨场次的林冠截留率最高，分别为７０．５１％和７３．５０％，这不仅与林分林冠
特征及自身生长环境状况有关，同时还受降雨量、降雨历时、降雨间隔及风向、温度等环境条件影响；不同林分产
生林内地表径流各８次，其中落叶松林产径流量共计３．５２ｍｍ，落叶松－蒙古栎混交林产径流量共计３．４０ｍｍ。
两林分产生林内地表径流的降雨量和林下穿透雨分别为３０．０１～１１６．０３ｍｍ和１９．２０～９５．００ｍｍ，降雨量低于
３０．０１ｍｍ 或者林下穿透雨小于１９．２０ｍｍ时均无地表径流产生，说明降雨量和林下穿透雨越大，越容易发生地
表径流。并且，在产生地表径流的８个降雨场次中，落叶松和落叶松－蒙古栎混交林的林冠截留率分别为
８．９３％～３０．９０％和１０．１７％～３７．３０％，说明林冠截留率与地表径流存在负相关，林冠截留率越小，越容易产生
林内地表径流。
在同一降雨场次下，落叶松林的林下穿透雨均大于落叶松－蒙古栎混交林，而树干流、林冠截留量及截留率
则表现为落叶松－蒙古栎混交林＞落叶松林，说明与纯落叶松林相比，落叶松与蒙古栎混交林对降雨的截留作用
更好，对雨水动能的降低作用更为显著，从而可以削弱降雨对地表土壤的击溅侵蚀，减少林内地表径流的产生。
２．３　不同月份降雨截留特征分析
由图１和图２分析，落叶松和落叶松－蒙古栎混交林降雨截留特征随月份变化存在差异。两不同林分林下
穿透雨和截留量随月份变化均表现为８月＞７月＞６月＞５月＞９月，８月林下穿透雨分别为１４５．６２和１３４．２９
ｍｍ，林冠截留量为５１．５８和６２．６６ｍｍ；９月林下穿透雨分别为１２．４７和１１．３４ｍｍ，林冠截留量为１０．６２和
１１．７０ｍｍ。树干流与林下穿透雨和截留量具有相近的变化趋势，表现为７月＞８月＞６月＞５月＞９月，７月为
４．７２和４．９７ｍｍ，９月为０．７８和０．８３ｍｍ。截留率随月份变化具有不同的变化趋势，其中９月截留率最高，分
别为４４．４９％和４９．０２％；７月两个样地林冠截留率最低，分别为２０．４％和２５．１７％。
２．４　林下穿透雨、树干流随降雨量和雨强变化
由图３分析可知，落叶松与落叶松－蒙古栎不同林分林下穿透雨均随降雨量的增加而增大，降雨量与林下穿
透雨呈显著线性相关，回归方程分别为犣犘狀＝０．８３犘－３．８７（犚２＝０．９８，犘＜０．０５），犎犘狀＝０．７６犘－３．１９（犚２＝
０．９８，犘＜０．０５）。由拟合曲线分析，落叶松林下穿透雨略高于落叶松－蒙古栎混交林，这主要是由不同林种林冠
特征决定的，由表１分析，落叶松－蒙古栎混交林郁闭度较落叶松林稍大些，有利于林冠层对降雨的截留，减少林
下穿透雨。试验区不同林分树干流与降雨量均表现为显著的正相关性，回归方程分别为犣犆＝０．０２犘＋０．２２
（犚２＝０．８２，犘＜０．０５），犎犆＝０．０２１犘＋０．２２（犚２＝０．８５，犘＜０．０５），且落叶松－蒙古栎混交林树干流高于落叶松
９１第６期 隋媛媛　等：东北黑土区水土保持林降雨截留特征分析
林，这与降雨量、林冠及树干浸润属性特征有关。同时，由表３和图３分析，当降雨量＜５ｍｍ时，不同林分均无
树干流；降雨量＜３０ｍｍ时，树干流为０．３３～０．８２ｍｍ，且随降雨量的增加树干流增幅较小。当降雨量＞３０ｍｍ
时，树干流迅速增加到１．２２和１．２５ｍｍ，并逐渐趋于平稳。
表３　不同林种降雨截留特征分析
犜犪犫犾犲３　犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狉犪犻狀犳犪犾犻狀狋犲狉犮犲狆狋犻狅狀狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳狅狉犲狊狋
时间Ｔｉｍｅ
（年月日
Ｙｅａｒｍｏｎｔｈ
ｄａｙ）
降雨量
Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ
（ｍｍ）
林下穿透雨Ｔｈｒｏｕｇｈｆａｌ
ｕｎｄｅｒｆｏｒｅｓｔ（ｍｍ）
样地１
Ｓｉｔｅ１
样地２
Ｓｉｔｅ２
树干流
Ｓｔｅｍｆｌｏｗ（ｍｍ）
样地１
Ｓｉｔｅ１
样地２
Ｓｉｔｅ２
截留量
Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ（ｍｍ）
样地１
Ｓｉｔｅ１
样地２
Ｓｉｔｅ２
截留率Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ
ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ（％）
样地１
Ｓｉｔｅ１
样地２
Ｓｉｔｅ２
林内地表径流
Ｒｕｎｏｆｆ（ｍｍ）
样地１
Ｓｉｔｅ１
样地２
Ｓｉｔｅ２
２０１３５１９ ３８．００ ２４．７０ａ ２４．６１ｂ ０．９４ａ ０．９６ｂ １２．３６ａ １２．４３ｂ ３２．５３ａ ３２．７１ｂ ０．００ａ ０．００ｂ
２０１３５２９ ４．９０ １．５１ａ １．４８ｂ ０．００ａ ０．００ｂ ３．３９ａ ３．４２ｂ ６９．１８ａ ６９．８０ｂ ０．００ａ ０．００ｂ
２０１３６１１ １８．５６ ８．６３ａ ８．５０ｂ ０．５１ａ ０．５５ｂ ９．４２ａ ９．５１ｂ ５０．７５ａ ５１．２４ｂ ０．００ａ ０．００ｂ
２０１３６２０ ４４．００ ３３．００ａ ３０．００ｂ １．２８ａ １．３０ｂ ９．７２ａ １２．７０ｂ ２２．０９ａ ２８．８６ｂ ０．４４ａ ０．４３ｂ
２０１３６２７ ３０．０１ ２６．１０ａ ２５．７０ｂ １．２２ａ １．２５ｂ ２．６８ａ ３．０５ｂ ８．９３ａ １０．１７ｂ ０．３９ａ ０．３９ｂ
２０１３７２ ５２．０４ ３９．８０ａ ３７．４０ｂ １．３６ａ １．４１ｂ １０．８４ａ １３．１９ｂ ２０．８５ａ ２５．３７ｂ ０．５２ａ ０．５０ｂ
２０１３７１６ ４０．００ ３０．００ａ ２８．００ｂ １．２３ａ １．３３ｂ ８．７７ａ １０．６７ｂ ２１．９０ａ ２６．６８ｂ ０．３０ａ ０．２８ｂ
２０１３７２０ ５２．１０ ４０．００ａ ３６．９０ｂ １．３８ａ １．４１ｂ １０．６２ａ １３．６９ｂ ２０．４０ａ ２６．３３ｂ ０．４６ａ ０．４４ｂ
２０１３７２８ ２５．０１ ２０．００ａ １９．２０ｂ ０．７５ａ ０．８２ｂ ４．２５ａ ４．９８ｂ １７．００ａ １９．９２ｂ ０．１４ａ ０．１３ｂ
２０１３８８ ４．６８ １．３８ａ １．２４ｂ ０．００ａ ０．００ｂ ３．３０ａ ３．４４ｂ ７０．５１ａ ７３．５０ｂ ０．００ａ ０．００ｂ
２０１３８１５ １１６．０３ ９５．００ａ ８８．００ｂ ２．０１ａ ２．２１ｂ １８．９９ａ ２５．７９ｂ １６．４０ａ ２２．２３ｂ ０．６８ａ ０．６６ｂ
２０１３８１６ ６２．１４ ４１．００ａ ３７．００ｂ １．９４ａ １．９６ｂ １９．２０ａ ２３．１８ｂ ３０．９０ａ ３７．３０ｂ ０．５９ａ ０．５７ｂ
２０１３８２８ １８．８１ ８．２４ａ ８．０５ｂ ０．４８ａ ０．５１ｂ １０．０９ａ １０．２５ｂ ５３．６４ａ ５４．４９ｂ ０．００ａ ０．００ｂ
２０１３９１４ １０．２１ ６．２２ａ ５．６８ｂ ０．３３ａ ０．３５ｂ ３．６６ａ ４．１８ｂ ３５．８５ａ ４０．９４ｂ ０．００ａ ０．００ｂ
２０１３９２３ １３．６６ ６．２５ａ ５．６６ｂ ０．４５ａ ０．４８ｂ ６．９６ａ ７．５２ｂ ５０．９５ａ ５５．０５ｂ ０．００ａ ０．００ｂ
　注：不同字母代表差异显著（犘＜０．０５）。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｔｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆ犘＜０．０５．
图１　不同月份林下穿透雨和树干流分布特征
犉犻犵．１　犆犺犪狀犵犲狊狅犳狋犺狉狅狌犵犺犳犪犾狌狀犱犲狉犳狅狉犲狊狋犪狀犱
狊狋犲犿犳犾狅狑狑犻狋犺犿狅狀狋犺狊
　ＺＰｎ：落叶松林下穿透雨Ｔｈｒｏｕｇｈｆａｌｕｎｄｅｒｆｏｒｅｓｔｏｆ犔．犵犿犲犾犻狀犻；ＨＰｎ：
落叶松－蒙古栎林下穿透雨 Ｔｈｒｏｕｇｈｆａｌｏｆ犙．犿狅狀犵狅犾犻犮犪－犔．犵犿犲犾犻狀犻；
ＺＣ：落叶松树干流Ｓｔｅｍｆｌｏｗｏｆ犔．犵犿犲犾犻狀犻；ＨＣ：落叶松－蒙古栎树干流
Ｓｔｅｍｆｌｏｗｏｆ犙．犿狅狀犵狅犾犻犮犪－犔．犵犿犲犾犻狀犻．下同Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
图２　不同月份林冠截留量和截留率分布特征
犉犻犵．２　犆犺犪狀犵犲狊狅犳犻狀狋犲狉犮犲狆狋犻狅狀犪狀犱犻狀狋犲狉犮犲狆狋犻狅狀
狆犲狉犮犲狀狋犪犵犲狑犻狋犺犿狅狀狋犺狊
　　　ＺＩ：落叶松截留量Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｏｆ犔．犵犿犲犾犻狀犻犻；ＨＩ：落叶松－蒙古栎
截留量Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｏｆ犙．犿狅狀犵狅犾犻犮犪－犔．犵犿犲犾犻狀犻犻；Ｚｉ：落叶松截留率
Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆ犔．犵犿犲犾犻狀犻犻；Ｈｉ：落叶松－蒙古栎截留率Ｉｎ
ｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆ犙．犿狅狀犵狅犾犻犮犪－犔．犵犿犲犾犻狀犻犻．
０２ 草　业　学　报 第２４卷
　　由图４分析，随降雨强度的增大，落叶松与落叶松－蒙古栎林分林内穿透雨量逐渐增大。林下穿透雨与降雨
强度呈显著线性相关。它们的回归方程分别为犣犘狀＝２．４４犚犣＋１２．１２（犚２＝０．７６，犘＜０．０５），犎犘狀＝０．２５犚犣＋
１１．５２（犚２＝０．７６，犘＜０．０５）。当降雨强度达到最大为３５．４７ｍｍ／ｈ（８月１５日）时，两林分的林下穿透雨也达到
最大，分别为９５．００和８８．００ｍｍ。树干流随降雨强度的增大总体表现为升高的趋势，但线性相关不显著，可分
别用对数方程犣犆＝０．４８ｌｎ犚犣＋０．３９（犚２＝０．６２，犘＜０．０５）和 犎犆＝０．５１ｌｎ犚犣＋０．３９（犚２＝０．６４，犘＜０．０５）
进行拟合，但当降雨强度为３５．４７ｍｍ／ｈ时，落叶松与落叶松－蒙古栎产树干流均最大，分别为２．０１和
２．２１ｍｍ。
２．５　截留量、截留率随降雨量和雨强变化分析
由图５分析，落叶松和落叶松－蒙古栎混交林林冠截留量均随降雨量的增加而增加，两者呈显著正相关，可
分别用线性方程犣犐＝０．１５犘＋３．６５（犚２＝０．６８，犘＜０．０５），犎犐＝０．２１犘＋２．９８（犚２＝０．８０，犘＜０．０５）拟合。分析
表明，在相同降雨场次中，同一林分的林冠截留量存在差异，且落叶松－蒙古栎混交林林冠截留量大于落叶松林。
然而，林冠截留率与降雨量并不存在显著的线性相关性，随着降雨量的增加，截留率总体上均表现为逐渐降低的
趋势。由图２分析可知，当降雨量较小时（犘＜３０ｍｍ），林冠截留率随降雨量增加由７３．５％降低到２１．９％，降幅
较大；之后，随着降雨量的增大，截留率变化幅度较小，并最终趋于稳定。
降雨强度与林冠截留量、截留率的相关分析表明（图６），落叶松和落叶松－蒙古栎混交林林冠截留量和截留
率与降雨强度均不具有显著的相关性。当降雨强度≤２．６５ｍｍ／ｈ时，落叶松林和落叶松－蒙古栎混交林的截留
率均大于５０％，为５０．７５％～７３．５０％；当降雨强度＞２．６５ｍｍ／ｈ时，林冠截留率较小，为８．９３％～４０．９４％。
图３　林下穿透雨、树干流随降雨量变化
犉犻犵．３　犆犺犪狀犵犲狊狅犳狋犺狉狅狌犵犺犳犪犾狌狀犱犲狉犳狅狉犲狊狋犪狀犱狊狋犲犿犳犾狅狑
狑犻狋犺狆狉犲犮犻狆犻狋犪狋犻狅狀狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犪狉犻犲狋犻犲狊狅犳犳狅狉犲狊狋狊
　
图４　林下穿透雨、树干流随降雨强度变化
犉犻犵．４　犆犺犪狀犵犲狊狅犳狋犺狉狅狌犵犺犳犪犾狌狀犱犲狉犳狅狉犲狊狋犪狀犱狊狋犲犿犳犾狅狑
狑犻狋犺狉犪犻狀犳犪犾犻狀狋犲狀狊犻狋狔狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犪狉犻犲狋犻犲狊狅犳犳狅狉犲狊狋狊
　
图５　林冠截留量和截留率随降雨量变化
犉犻犵．５　犆犺犪狀犵犲狊狅犳犻狀狋犲狉犮犲狆狋犻狅狀犪狀犱犻狀狋犲狉犮犲狆狋犻狅狀狆犲狉犮犲狀狋犪犵犲
狑犻狋犺狆狉犲犮犻狆犻狋犪狋犻狅狀狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犪狉犻犲狋犻犲狊狅犳犳狅狉犲狊狋狊　
图６　林冠截留量和截留率随降雨强度变化
犉犻犵．６　犆犺犪狀犵犲狊狅犳犻狀狋犲狉犮犲狆狋犻狅狀犪狀犱犻狀狋犲狉犮犲狆狋犻狅狀狆犲狉犮犲狀狋犪犵犲
狑犻狋犺狉犪犻狀犳犪犾犻狀狋犲狀狊犻狋狔狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狏犪狉犻犲狋犻犲狊狅犳犳狅狉犲狊狋狊　
１２第６期 隋媛媛　等：东北黑土区水土保持林降雨截留特征分析
３　讨论与结论
与落叶松林相比，落叶松－蒙古栎混交林对降雨的截留作用较佳，树干流、林冠截留量及截留率均大于落叶
松林。这与林冠特征、郁闭度及饱和持水量等紧密相关。同一林分，不同降雨场次下截留量和截留率也不同，说
明降雨特征和气象条件也是影响林冠截留能力的重要因素［２６］。在观测期内，两林分树干流分别占大气降雨的
２．６２％和２．７４％，虽然所占比例较小，但树干流能够携带淋洗树干及树冠得到的养分直接进入根际土壤，对于树
木生长及促进森林生态系统水分和养分再循环具有重要意义［２７３０］。两林分林下穿透雨分别占大气总降雨的
７２．０２％和６７．４２％，是林冠降雨截留分配的主要部分，其与林内地表径流存在相关关系。由表３分析，在８次产
生地表径流的降雨中，林下穿透雨占降雨总量达６５％以上，林下穿透雨越大，越容易产生地表径流，并且落叶松
林内地表径流量大于落叶松－蒙古栎混交林，说明林冠截留作用对地表径流产生具有一定影响，种植合适的树
种，提高其截留量，有利于减少林内地表径流产生。
不同林分降雨截留特征随月份变化存在差异。在７和８月，两林分林下穿透雨、树干流和截留量均最大，而
在９月均最小。研究区７和８月属于雨季（表２），降雨量和降雨强度均为最大，这是降雨截留特征随月份变化的
最主要原因。而９月的截留率最高，这主要是因为截留率是截留量与大气降雨量的相对值，９月降雨量相对较
小，并且树木枝叶繁茂，气候相对干燥，有利于增强林冠层截留能力［３１］。
大气降雨量与林下穿透雨、树干流及林冠截留量呈显著相关关系。这与李佳［２２］对槲树（犙狌犲狉犮狌狊犱犲狀狋犪狋犪）、
栓皮栎（犙狌犲狉犮狌狊狏犪狉犻犪犫犻犾犻狊）降雨分配的研究结果一致，但张卓文等［３２］研究表明，大气降雨量与马尾松林林下穿
透雨呈线性相关，与树干流和截留量不具有线性相关性，这说明不同林种林冠层对降雨的截留作用和再分配具有
差异。在本研究中，降雨量相同或相近的降雨场次下，同一林分的林冠截留量也存在差异。这是由于截留量不仅
受降雨量影响，还可能受到其他气象因素及降雨强度、降雨间隔的影响，若降雨间隔较大，林冠层较为干燥，则有
利于增大林冠截留量。根据本文研究结果，当降雨量较小时，树干流增大幅度较小，降雨量达到一定量时，树干流
增幅较大。这是由于当降雨量较小时，大部分降雨被树冠截留，树干流增幅不大。而当降雨量较大时，林冠得到
充分的浸润后，树干流产生量逐渐增大。随着降雨量的增大，落叶松和落叶松－蒙古栎混交林的截留率降幅逐渐
缩小，并最终趋于稳定。这主要是由于随着降雨量的增大，林冠截留能力趋于饱和［３３］，截留量增加幅度减小。
降雨强度是表征降雨特性的重要指标，也是影响林冠截留特征的重要因素之一。已有研究表明降雨强度与
沙地灌丛［２４，３４３５］、高山灌丛［３６］冠层截留率呈非线性相关，岳祥飞等［１５］对科尔沁沙地黄柳（犛犪犾犻狓犵狅狉犱犲犼犲狏犻犻）灌丛
降雨截留特征的研究结果表明，截留率与降雨强度呈对数相关，并且认为当降雨强度较小时，截留率较高。在本
研究中，降雨强度仅与林下穿透雨呈显著的线性相关，而树干流随降雨强度的增大呈对数增加，这也是受林冠特
征、自身生长状况及其他气象因素共同作用的结果。本研究发现当降雨强度≤２．６５ｍｍ／ｈ时，两林分林冠截留
率较高，均大于５０％，而当降雨强度＞２．６５ｍｍ／ｈ时，林冠截留率则降低到８．９３％～４０．９４％。这说明虽然降雨
强度与林冠截留量和截留率不存在显著相关关系，但可能存在阈值，需要在以后的研究中进一步分析和验证。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊：
［１］　ＸｕＣＬ，ＺｈａｎｇＪＬ，ＣｈｅｎＤＬ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅａｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃｒｏｗｎｆｕｌｎｅｓｓｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｔｈｅｔｒｅｅａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｏｆｔｈｅ
ｔｒｅｅｔｒｕｎｋ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｅｂｅｉ，２００５，２８（３）：４５４８．
［２］　ＺｈｏｕＺＨ，ＬｉＺ，ＪｉａｏＪ，犲狋犪犾．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｌｏｎａｌｇｒｏｗｔｈｐａｔｔｅｒｎｓａｎｄｂｒａｎｃｈｉｎｇａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆ犖犻狋狉犪狉犻犪狋犪狀犵狌狋狅狉狌犿ｃｌｏｎａｌ
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３２第６期 隋媛媛　等：东北黑土区水土保持林降雨截留特征分析
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ＴｅｎｇｇｅｒｄｅｓｅｒｔｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｌａｃｉｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｃｒｙｏｌｏｇｙ，２００４，２６（１）：８９９４．
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４２ 草　业　学　报 第２４卷