全 文 ：第 !" 卷 第 # 期
$ % & & 年 # 月
林 业 科 学
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3456!$ % & &
粤北杨东山常绿阔叶次生林林冠截留特征!
邱治军&7周光益&7吴仲民&7邹7滨$7罗鑫华$
"&6中国林业科学研究院热带林业研究所7广州 >&%>$%# $6广东乐昌杨东山十二度水省级自然保护区管理处7乐昌 >&$$%%$
关键词&7常绿阔叶次生林# 林冠截留# 水文生态效应# 穿透雨# 树干径流
中图分类号! ’"&>2$777文献标识码!-777文章编号!&%%& B"!CC#$%&&$%# B%&>" B%>
收稿日期& $%&% B&$ B$C# 修回日期& $%&& B%! B$C%
基金项目& 中国林业科学研究院热带林业研究所基本科研业务费专项"$%%CX&$$ (中国林业科学研究院中央级公益性科研院所基本科研
业务费专项资金项目"(-SnRR$%%C%%!$ (广东省林业科技创新示范工程专项资金项目"$%%Cm3(E%&$$%$$ (广东南岭森林生态系统定位研究
站共同资助%
!吴仲民为通讯作者 %
!4%&%80,&’(0’8("*04,!%)"$< M)0,&8,$0’")’)%)2E,&-&,,)6&"%5NI,%E,57,8")5%&< /"&,(0
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$?2?d 0L<@D<0<91M9F5L91! MD;ODN2$ AA
MD;ODNMD;ODNUF<@ M9F5L91M95HDF5NMD9;F5H! ;DTDMQM9F5 DTD5;,< ="&5(& 7 DTDMHMDD5 KM09:X1D9TD: ;DN05:9MQL0MD;<# N950OQF5;77林冠是森林生态系统影响降雨的第一作用层%
降雨经过林冠后!被进一步分为林内穿透雨(树干径
流和林冠截留% 林冠的截留作用不仅改变了降雨的
空间分布格局!而且影响了与之相关的物质循环和
能量转换 "李振新等!$%%!$% 目前!已有大量文献
报道我国热带雨林 "周光益! &??"# 张一平等!
$%%8$(亚热带常绿阔叶林"崔向慧等!$%%#$和温带
落叶阔叶林"万师强等!&???$的林冠截留特征% 我
国主要森林生态系统的林冠截留率为 &&2!%d j
8!28!d!其中以亚热带西部高山常绿针叶林最大!
亚热带山地常绿落叶阔叶混交林最小 "温远光等!
&??>$% 林冠截留不仅受到降水频率(降水强度(降
水历时等降雨状况的影响!还受到林分状况和环境
等多种因素影响"刘世荣等!&??#$%
南岭山脉是珠江水系和长江水系的分水岭!在
水源涵养(生物多样性保护(维护区域生态安全等方
面具有重要的作用% 目前!有关南岭区域的森林水
文学研究还十分薄弱!尤其是林冠截留研究尚未见
报道% 杨东山位于南岭山脉的南坡!属广东省乐昌
市% 杨东山常绿阔叶次生林是在 $% 世纪 C% 年代砍
伐后经自然恢复形成的!此类林分在我国南方分布
面积最广!具有很强的代表性% 本研究以南岭区域
内杨东山常绿阔叶次生林为研究对象!以 $%%? 年 "
月至 $%&% 年 ? 月的定位观测结果为依据!探讨常绿
阔叶次生林乔木层对降雨的截留分配作用!为进一
步分析降雨特征对森林水分分配的影响提供理论
依据%
林 业 科 学 !" 卷7
@A研究区概况
研究区位于广东乐昌杨东山十二度水省级自然保
护区"&&8a$8b%?†)&&8a$?b8$†*! $>a$$b!"†)$>a&&b%#†
+$% 该区位于南岭山脉的南坡!是广东省地理位置最
北的保护区!其正北面与湖南省接壤% 该区气候属于
中亚热带季风气候!光照充足!雨量充沛!#&% c年积
温# 8C#2> c!全年无霜期约 8%% 天!年均气温&C2& j
&?2? c!最冷月 & 月份气温 "2" j?2# c!最热月 C 月
份气温 $#2$ j$C2& c!年降雨& "%% AA左右!雨季为
8)C 月份!旱季为 ? 月至翌年 $ 月% 该区主要为中山
地貌!成土母岩为变质石英砂岩(绢云母板岩和黑云母
花岗岩等!土壤为山地黄壤!植被主要为常绿阔叶林(
常绿与落叶阔叶混交林以及山顶矮林% 本研究区森林
建群种以小红栲"5&3&’+E7%7-&*.#7%$(甜储"5&3&’+E7%7
#0*#%$和南岭栲"5&3&’+E7%74+*:%$等栲属植物为主!是
亚热带最为典型的常绿阔叶林类型 "吴征镒!
&?C%$% $%%?年 > 月在杨东山阔叶次生林设置了 & 块
8% Ag>% A的样地!样地海拔& $!% A!坡向为东南向!
平均坡度 8Ca!树木平均高 &8 A!平均胸径 &! NA!其中
最大树高 &C A!最大胸径 8"2> NA!林木密度$ ?#%株
’@AB$%
>A研究方法
$2&7大气降雨测定7在样地外约 C% A处的空旷地
设置 & 台 _(B8 型自动气象站"辽宁锦州阳光科技
发展有限公司$!对大气降雨以及其他气象因子进
行连续定位监测%
$2$7林内穿透雨和林外降雨测定7按照机械布点
方法!在阔叶林内设置 8% 个"# 列!每列 > 个$穿透
雨收集槽% 收集槽彼此之间的水平投影距离均为 >
A!承水口径为 $% NAg#% NA!承水口距地面 &2$ A!
承水槽收到的水连接到一个集水器中!由专人定期
在每次停雨后观测穿透雨量"A.$!并根据集水槽承
雨面积换算为 AA% 穿透雨量采用 8% 个集水槽的
均值%
在距样地外约 C% A的空旷地放置 & 个与林内
穿透雨测定相同的装置! 进行林外降雨量的人工测
量!测定时间和计算方法与林内穿透雨相同%
$287树干径流测定7在有代表性的林分内设置 &
块 &% Ag&% A的样方!收集样方内 &? 株树高在
&2> A以上树木的树干径流% 树干径流量 ;"AA$
的计算公式为 ; hO e>g& %%%!O为全部树干径
流的总体积"A8$!>为样方面积"A$$%
$2!7林冠截留计算7林冠截留量 M"AA$计算公式
为 Mh)BCB; !)为林外降雨量"AA$! C为林内
穿透雨量"AA$%
BA结果与分析
82&7大气降雨特征7对自动气象站监测到的大气降
雨数据进行分析表明!$%%? 年 " 月至 $%&% 年 ? 月累计
降雨量为$ 8#$2# AA%从降雨的季节分配来看!降雨主
要集中春季和夏季!即 8)? 月!但 $%%? 年 ")? 月和
$%&%年 ")? 月降雨差异较大"图 &$%
图 &7杨东山各月降雨量
SFH6&7=05<@1QM9F5L91F5 n95H:05H;@95
从降雨量级的分布来看!日降雨量为 %2% j
>2% AA的小雨天数占总降雨天数的 >>2$d!日降雨
量为 &%2% j$>2% AA的中雨天数占总降雨天数的
$828d!累计有 # 天暴雨和 & 天大暴雨 "$%&% 年 ?
月 $& 日降雨 &&$2! AA$!无特大暴雨天气% 从降雨
量来看!&%2% j$>2% AA中雨的降雨量占总降雨量
的比例最大!为 8>28d!$>2% j>%2% AA大雨的降
雨量占总降雨量的 $?2?d!而降雨天数占 >>2$d的
小雨其降雨量仅占总降雨量的 C2%d"表 &$%
表 @A降雨特征
C%1D@A+%’)*%.84%&%80,&’(0’8(
项目 )降雨量级 ]9F5 M95HDe"AA’: B& $
%2% j>2% >2% j&%2% &%2% j$>2% $>2% j>%2% >%2% j&%%2% &%%2% j$%%2% r$%%2%
降雨天数 ]9F5 :9Q; &$C $! >! &? # & %
降雨天数百分比 _DMND5<9HD0LM9F5 :9Q;"d$ >>2$ &%28 $828 C2$ $2# %2! %2%
降雨量 ]9F5L91eAA &C?2# &#C2C C!$2# "&&2C 8>C2C &&$2! %2%
降雨量百分比 _DMND5<9HD0LM9F5L91"d$ C2% "2& 8>28 $?2? &>2& !2" %2%
C>&
7第 # 期 邱治军等& 粤北杨东山常绿阔叶次生林林冠截留特征
82$7林内穿透雨特征7观测期间总共有 8C 次降
雨事件!穿透雨量为& C8"28 AA!平均穿透雨率为
""2Cd!最小穿透雨率为 >&2&d!最大穿透雨率
为 CC2!d%
图 $ 左表明!杨东山阔叶林穿透雨量"C$与降
雨量")$之间呈显著的线性正相关%
图 $7穿透雨量(穿透雨率与降雨量的关系
SFH6$7]D1977图 $ 右可知!穿透雨率也随着降雨量的增加而
逐渐增大!当降雨量增加到一定程度后穿透雨率趋
于稳定"">d左右$% 穿透雨率"B,$与降雨量")$
的关系用对数曲线拟合效果较好% 在 8C 次降雨事
件中!最小降雨量"?2% AA$对应的穿透雨率也最小
">&2&d$# &% jC% AA降雨事件最多!其穿透雨率
为 ##2$d jC#28d!这可能与每次降雨事件的降雨
历时(风速等多种因素有关# 对于大于 C% AA的降
雨事件!穿透雨率基本上都是随着降雨量的增加而
增大!最大降雨量"$##2? AA$对应的穿透雨率最大
"CC2!d$%
经统计!穿透雨率为 "%d jC%d的降雨事件次
数占总降雨事件次数的 "#28d!说明对于绝大多数
降雨事件来说!穿透雨率稳定在 "%d jC%d% 按降
雨等级对各次降雨事件进行统计表明 "表 $ $!除
$> j>% AA降雨等级的穿透雨率略大于 >% j&%%
AA降雨等级的穿透雨率外!其余等级穿透雨率都
是随着降雨等级的增加而增加%
表 >A不同等级降雨事件的再分配情况
C%1D>A+,5’(0&’190’")"*&%’)*%.9)5,&5’**,&,)0&%)-,(
雨量等级
]9F5L91
M95HDe
AA
事件数
]9F5
DTD5<
平均降雨量
-TDM9HD
M9F5L91e
AA
平均穿透雨量
-TDM9HD
<@M04H@L91e
AA
平均穿透雨率
-TDM9HD
<@M04H@L91
M9平均树
干径流量
-TDM9HD;L10UeAA
平均树干
径流率
-TDM9HD;L10UM9平均林
冠截留量
-TDM9HD
F5AA
平均林
冠截留率
-TDM9HD
F5M9%2% j&%6% & ?2% !2# >&2& %2& &2! !28 !"2>
&%2% j$>6% > &?2" &!2" "!2" %28 &2! !2" $82?
$>2% j>%6% &> 8C2& $?2$ "#2# %2> &28 C2! $$2&
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r$%%6% & $##2? $8>2? CC2! &2C %2" $?2$ &%2?
8287树干径流7观测期杨东山阔叶林的树干径流
总量为 8%6& AA!占总降雨量的 &28d% 按降雨等
级对各次降雨事件进行统计表明"表 $$!% j&% AA
和 r$%% AA的降雨树干径流率最小!而 >% j&%%
AA的降雨树干径流率最大!也就是说随着降雨等
级的增加!树干径流率是先增后减!呈抛物线型%
树干径流量与降雨量的关系见图 8 左!随着降
雨量的增加!树干径流总体上也逐渐增加!$ 者的关
系用对数函数曲线拟合效果最好% 树干径流率与降
雨量的关系见图 8 右!$ 者的规律性不强!树干径流
率变化范围为 %2!d j$2$d!其中树干径流率为
&2%d j$2%d的降雨事件占绝大多数%
82!7林冠截留7按降雨事件进行统计!观测期内杨
东山阔叶次生林的林冠截留总量为 !?>2$ AA!平均
截留率为 $&2%d!最大截留率为 !"2>d!最小截留
率为 &%2?d% 从林冠截留量与降雨量的关系看"图
! 左$!随着降雨量增加!林冠截留量也逐渐增大!当
降雨量大于 &%% AA后!林冠截留量增幅减小!$ 者
的关系可用对数模型很好地拟合% 相对来说!林冠
截留率与降雨量的关系比较复杂"图 ! 右$!特别是
对于 &% jC% AA降雨量!相同降雨量的截留率相差
较大!最小的林冠截留率为 &&2?d!最大的为
?>&
林 业 科 学 !" 卷7
8828d!这是因为林冠截留量与降雨量存在密切的
相关关系!但又受降雨强度(降雨历时(前期环境状
况以及树种(林龄(林分密度等多种因素的影响"曹
云等! $%%## 巩合德等!$%%># 闫文德等!$%%>$% 总
体而言!随着降雨量增加林冠截留率是逐渐减少的!
其变化趋势用对数曲线拟合效果较好% 按降雨等级
对各次降雨事件进行统计也表明"表 $$!林冠截留
率随着降雨等级的增加而减少%
图 87树干径流量(树干径流率与降雨量的关系
SFH687]D19图 !7林冠截留量(林冠截留率与降雨量的关系
SFH6!7]D19KA结论与讨论
$%%? 年 " 月至 $%&% 年 ? 月的定位监测数据表
明!杨东山降雨主要发生在 8)? 月!尤其是 #)? 月
的降雨量最多% 观测期间杨东山降雨总量为
$ 8#$2# AA!按降雨次数统计!以小雨为主! 占
>>2$d# 按降雨量统计!则是大雨占的比例最多!
为 8>28d%
观测期间杨东山常绿阔叶次生林总穿透雨量为
& C8"28 AA!平均穿透雨率为 ""2Cd!穿透雨率为
"%d jC%d的降雨事件次数占总次数的 "#28d!说
明对于绝大多数降雨事件来说穿透雨率都是比较稳
定的% 据报道!亚热带季风常绿阔叶林(马尾松
")%’=79&77+’%&’&$针阔混交林(马尾松针叶林的穿
透雨率分别为 >?2?d!#C28d和 C82!d"周传艳等!
$%%>$!也就是说杨东山常绿阔叶次生林的穿透雨
率介于马尾松针阔混交林和马尾松针叶林之间!这
说明处于不同演替阶段森林的穿透雨率是有一定差
异的!一般规律是穿透雨率随着演替进展而减少的%
杨东山常绿阔叶次生林树干径流量随着降雨量
的增加而增大# 但树干径流率却是先增后减!呈抛
物线型% 杨东山阔叶次生林的平均树干径流率为
&28d!与湖南株洲樟树"5%’’&9+9=9-&9E"+*&$人
工林的树干径流率 &2$Cd"闫文德等!$%%>$相当%
相比较而言!云南哀牢山常绿阔叶林的树干径流率
为 %2?d"巩合德等!$%%C$!广东鼎湖山季风常绿阔
叶林树干径流率为 C28d"周传艳等!$%%>$!而福建
武夷山甜槠"5&73&’+E7%7#0*#%$常绿阔叶林的树干径
流率为 &82?d"任引等!$%%C$!这说明即使都是常
绿阔叶林!由于其所处地域不同!树种组成和降雨条
件等不同!树干径流率也会出现较大差异%
观测期间杨东山常绿阔叶次生林的林冠截留总
量为 !?>2$ AA!平均截留率为 $&2%d!略高于
(@D5H等"$%%$$得出的 &%d j$%d的截留率% 据
报道!云南哀牢山常绿阔叶林的林冠截留率为
&>2Cd"巩合德等!$%%C$!鼎湖山常绿阔叶林幼林
和成熟林的平均截留率分别为 $!2"d和 $"2#d"黄
忠良等!$%%% $!而鼎湖山针阔混交林的截留率为
C2$d"尹光彩等!$%%!$!因此杨东山常绿阔叶次生
林的林冠截留率处于中等水平!这跟其所处的演替
阶段有较大关系% 今后应对研究区内不同类型(不
同演替阶段的森林群落林冠截留特征开展长期定位
%#&
7第 # 期 邱治军等& 粤北杨东山常绿阔叶次生林林冠截留特征
观测!为分析南岭森林生态水文过程及其作用机制
奠定基础%
参 考 文 献
曹7云!黄志刚!欧阳志云!等6$%%#6湖南省张家界马尾松林冠生
态水文效应及其影响因素分析6林业科学! !$"&$$ & &8 B$%6
崔向慧!李海静!王7兵!等6$%%#6江西大岗山常绿阔叶林生态系
统水量平衡的研究6林业科学! !$"$$ & C B&$6
巩合德!王开运!杨万勤!等6$%%>6川西亚高山原始云杉林内降雨
分配研究6林业科学! !&"&$ & &?C B$%&6
巩合德!张一平!刘玉洪!等6$%%C6哀牢山常绿阔叶林林冠的截留
特征6浙江林学院学报! $>"!$ & !#? B!"!6
黄忠良!孔国辉!余清发!等6$%%%6南亚热带季风常绿阔叶林水文
功能及其养分动态的研究6植物生态学报! $!"$$ & &>" B&#&6
刘世荣!温远光!王7兵!等6&??#6中国森林生态系统水文生态功
能规律6北京& 中国林业出版社6
李振新!郑7华!欧阳志云!等6$%%!6岷江冷杉林下穿透雨空间分
布特征6生态学报! $!">$ & &%&> B&%$&6
任7引!薛建辉6$%%C6武夷山甜槠常绿阔叶林林分降雨分量特征6
林业科学! !!"$$ & $8 B$"6
万师强!陈灵芝6$%%%6东灵山地区大气降水特征及森林树干茎流6
生态学报! $%"&$ & #& B#"6
温远光!刘世荣6&??>6我国主要森林生态系统类型降雨截持规律
的数量分析6林业科学! 8"!$ & $C? B$?C6
吴征镒6&?C%6中国植被6北京& 科学出版社6
闫文德!陈书军!田大伦!等6$%%>6樟树人工林冠层对大气降水再
分配规律的影响研究6水土保持通报! $>"#$ & $# B$C6
尹光彩!周国逸!刘景时!等6$%%!6鼎湖山针阔混交林生态系统水
文效应研究6热带亚热带植物学报! &$"8$ & &?> B$%&6
张一平!王7馨!王玉杰!等6$%%86西双版纳地区热带季节雨林与
橡胶林林冠水文效应比较研究6生态学报! $8 " &$ $ & $#>8
B$##>6
周传艳!周国逸!闫俊华!等6$%%>6鼎湖山地带性植被及其不同演
替阶段水文学过程长期对比研究6植物生态学报! $?"$$ & $%C
B$&"6
周光益6&??"6中国热带水文生态功能6生态学杂志! &# "> $ & !"
B>%6
(@D5H3^ ! .F5 ..! .4 l’6$%%$6)5L14D5ND;0LL0MD;<;05 U9LM0A @D9: U9=959HDAD5"& B8$ & && B$C6
!责任编辑7于静娴"
&#&