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Runoff Changes in Chinese Fir Plantations at Different Age Classes,Huitong,Hunan Province

不同年龄阶段杉木人工林生态系统的径流规律


利用1988—2004年17年的水文观测数据,对湖南会同生态站不同年龄阶段杉木人工林的径流特征进行研究。结果表明:Ⅰ龄级杉木人工林受抚育等经营措施的影响,地表径流量最小,年均地表径流系数为0.0071。抚育停止后,地表径流增加。到第Ⅲ龄级时,地表径流系数达到最大值,为0.0184。第Ⅳ龄级开始,地表径流逐渐减少,地表径流系数为0.0098,为第Ⅲ龄级的50%左右。Ⅰ龄级杉木林的地下径流最大,地下径流系数0.3012,为采伐前成熟林(0.1577)的2倍。随着林分年龄增大,受林冠截留、土壤结构改善和蒸腾作用等方面的影响,地下径流逐渐减少,到第Ⅳ龄级时径流系数为0.2082,为第Ⅰ龄级的65.8%。Ⅲ集水区径流输出以地下径流为主,地表径流量只占总径流量的2.3%~7.9%。不同龄级径流的月变化规律和降水量一致,降水量大的月份,径流量也大,4—8月的降水量占年总降水量的62.2%,径流量占年总径流量的75.4%,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ龄级在4—8月的平均径流系数分别为0.3784、0.3224、0.2790和0.2634。逐步回归筛选后,影响月平均径流量的主要因子为月平均降水量和林龄。3次多项式的回归模型能较好地拟合各龄级月降雨量与月径流量的关系。

Based on the data collected for 17-years successive observation at Huitong National Key Field Scientific Experiment and Research Station, runoff changes in Chinese Fir plantations at different age classes were investigated. Results showed: Due to tending treatment (e.g. site preparation and weeding), the surface runoff in the stand at the age from 1 to 5 year (age class I) was the smallest among all age classes and the annual average surface runoff coefficient accounted for 0.007 1. However, the surface runoff increased with age class increase after tending treatments and reached the maximum value at the stand age from 10 to 15 year (age class III ), with annual average surface runoff coefficient of 0.18 4. A decline in surface runoff was found at the stand age from 15 to 20 year (age class IV). The annual average surface runoff coefficient was 0.009 8 and approximated to 50% of the stand at the age class III. The underground runoff gradually decreased with stand age class increase. The highest underground runoff coefficient of 0.301 2 occurred at the age class I, which was about 2 times of that in the mature stand before clear cutting (0.157 7). The underground runoff coefficient at stand age class IV declined to 0.208 2, about 65.8% of that at the age class I . The decrease of annual average underground runoff coefficient as stand growth was attributed to increase in interception and transpiration because of canopy development, and improvements in soil structure. The surface runoff only accounted for 2.3% to 7.% of the total runoff and underground runoff is the dominated pathway of watershed. The monthly runoff of all the age classes was proportional to the mean monthly rainfall. The rainfall during the period from April to August was 62.2% of the total annual rainfall and the runoff was amounted to 75.4% of the annual runoff. The average runoff coefficients from April to August were estimated to be 0.378 4, 0.322 4, 0.279 0 and 0.263 4 for the stand age class I, II, III and IV, respectively. The result of stepwise regression indicated that the monthly precipitation and stand age of the stand influenced the monthly runoff. The established multinomial regression equations could be used to forecast the monthly runoff.


全 文 :第 wv卷 第 y期
u s s z年 y 月
林 业 科 学
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∂²¯1wv o‘²1y
∏±qou s s z
不同年龄阶段杉木人工林生态系统的径流规律
邓湘雯 康文星 田大伦 项文化 闫文德
k中南林业科技大学生态研究室 长沙 wtssswl
摘 要 } 利用 t|{{ ) ussw年 tz年的水文观测数据 o对湖南会同生态站不同年龄阶段杉木人工林的径流特征进行
研究 ∀结果表明 }´龄级杉木人工林受抚育等经营措施的影响 o地表径流量最小 o年均地表径流系数为 s1ssz t ∀抚
育停止后 o地表径流增加 ∀到第 ¶龄级时 o地表径流系数达到最大值 o为 s1st{ w ∀第 ·龄级开始 o地表径流逐渐减
少 o地表径流系数为 s1ss| { o为第 ¶龄级的 xs h左右 ∀ ´龄级杉木林的地下径流最大 o地下径流系数 s1vst u o为采
伐前成熟林ks1txz zl的 u倍 ∀随着林分年龄增大 o受林冠截留 !土壤结构改善和蒸腾作用等方面的影响 o地下径流
逐渐减少 o到第 ·龄级时径流系数为 s1us{ u o为第 ´龄级的 yx1{ h ∀ ¶集水区径流输出以地下径流为主 o地表径流
量只占总径流量的 u1v h ∗ z1| h ∀不同龄级径流的月变化规律和降水量一致 o降水量大的月份 o径流量也大 ow ) {
月的降水量占年总降水量的 yu1u h o径流量占年总径流量的 zx1w h o其中 ´ ! µ ! ¶ ! ·龄级在 w ) {月的平均径流
系数分别为 s1vz{ w !s1vuu w !s1uz| s和 s1uyv w ∀逐步回归筛选后 o影响月平均径流量的主要因子为月平均降水量
和林龄 ∀v次多项式的回归模型能较好地拟合各龄级月降雨量与月径流量的关系 ∀
关键词 } 杉木人工林 ~林龄 ~地表径流 ~地下径流 ~径流系数 ~回归模型
中图分类号 }≥ztx1v 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusszlsy p ssst p sy
收稿日期 }ussy p st p us ∀
基金项目 }国家科技部重点项目kusst p || !ussutuus !ussw p uxul ~湖南省教育厅重点项目kst≤sxvl ~湖南省教育厅一般项目ksy≤{{{l共同
资助 ∀
Ρυνοφφ Χηανγεσιν Χηινεσε Φιρ Πλαντατιονσ ατ ∆ιφφερεντ Αγε Χλασσεσo Ηυιτονγ o Ηυναν Προϖινχε
⁄¨ ±ª ÷¬¤±ªº¨ ± Ž¤±ª • ±¨¬¬±ª ׬¤± ⁄¤¯∏± ÷¬¤±ª • ±¨«∏¤ ≠¤± • ±¨§¨
k Ρεσεαρχη Σεχτιον οφ Εχολογψo ΧεντραλΣουτη Υνιϖερσιτψοφ Φορεστρψανδ Τεχηνολογψ Χηανγσηα wtssswl
Αβστραχτ } …¤¶¨§²±·«¨ §¤·¤¦²¯¯¨ ¦·¨§©²µtz2¼¨ ¤µ¶¶∏¦¦¨¶¶¬√¨ ²¥¶¨µ√¤·¬²±¤·‹∏¬·²±ª‘¤·¬²±¤¯ Ž¨¼ ƒ¬¨ §¯≥¦¬¨±·¬©¬¦∞¬³¨µ¬°¨ ±·
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Κεψ ωορδσ} ≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ³¯¤±·¤·¬²±~¶·¤±§¤ª¨ ~¶∏µ©¤¦¨ µ∏±²©©~∏±§¨µªµ²∏±§µ∏±²©©~µ∏±²©©¦²¨©©¬¦¬¨±·~µ¨ªµ¨¶¶¬²± °²§¨¯
森林植被对陆地生态系统水分循环起着重要的调节作用k余新晓等 ot||z ~石培礼等 ousst ~魏晓华等 o
ussxl ∀其涵养水源的生态功能一直是社会关注的重大问题k张庆费等 ot||| ~周晓峰等 ousstl o也是当今生
态科学研究的前沿k石辉等 oussx ~°∏·∏«¨ ±¤ ετ αλqousss ~≥«¬°¬½∏ ετ αλqoussvl ∀由于森林生态系统所处地理
要素的空间差异 o涵养水源和保持水土等生态服务功能也存在空间分异k石培礼等 ousst ~于澎涛等 oussv ~
时忠杰等 oussxl ∀森林植被与水关系的讨论焦点集中在植被对水资源是起正向作用还是反向作用k王彦辉
等 oussvl o长期以来学术界没有形成共识k刘世荣等 ousstl ∀径流是重要的水文现象 o是衡量森林保持水土 !
涵养水源 !削减洪峰等功能的一个基本指标k王礼先等 ousst ~郑郁善等 oussvl o与森林植被存在着复杂的关
系k李文华等 ousst ~魏晓华等 oussxl ∀因此 o在保护和恢复森林植被 !解决水资源问题的过程中需要研究森
林植被与径流的关系 o为充分发挥森林植被的调节水文功能提供科学依据k郭明春等 oussxl ∀
杉木k Χυννινγηαµια λανχεολαταl是中国南方主要造林树种 o有 t sss多年的栽培历史 ∀杉木人工林生态系
统的水文生态效益越来越受到重视k田大伦等 oussvl ∀随着林分年龄的增长 o杉木人工林对森林水文过程起
着不同的调控作用 o影响水分在生态系统中的分配k刘煊章等 ot||xl ∀本文根据 tz年的定位观测数据 o研究
不同年龄阶段杉木人工林调控径流和涵养水源的能力 o对揭示杉木林生态水文过程与其他生态过程的耦合
规律 !评价其生态服务功能与可持续经营管理具有重要的理论价值 ∀
t 试验地概况
试验地位于国家重点野外科学观测研究站中南林业科技大学会同生态站kuyβxsχ ‘ots|βwxχ ∞l ∀属典型
的亚热带湿润气候 o年均气温 ty1{ ε ot月平均气温 w1w ε oz月平均气温 uy1v ε ~年均相对湿度 {s h o年降
水量 t tss ∗ t xss °° o集中于 w ) {月份 ~夏无酷热 o冬无严寒 o气候温和 ∀海拔 uzs ∗ wss ° o地形为比较开
阔的缓坡丘陵山地 ∀地层属震旦纪板溪系灰绿色板岩 o土壤为山地黄壤 o地层古老 o土层深厚 o土壤肥力条件
好 o适合杉木人工林生长 o为我国的杉木中心产区 ∀
试验数据来自该站的第 ¶集水区 o其面积 t| w{v °u o主流长 uvs ° o平均宽度 {w1z ° o流域形状指数
s1vz o平均坡度 ux β ∀集水区杉木人工林为 t|yy年造林的第 t代杉木林采伐后 o营造的第 u代杉木纯林 ∀第
t代杉木林于 t|{z年底皆伐 !炼山 ot|{{年春天全垦整地后造林 o造林密度 v sss 株#«°pu o造林后 u年
kt|{{ ) t||s年l内每年的 z !tt月各全垦抚育 t次 ∀林分平均胸径为 tw1z{ ¦°o平均树高为 ts1z| °kussx年
tt月l ∀
u 研究方法
第 ¶集水区内的气象梯度观测铁塔顶上kuu °高l及距离集水区约 uss °的林外空旷地分别安装 t套遥
测雨量计 o用于连续测定降雨量和降雨强度 ∀同时 o在相同地点利用普通雨量计测定降雨量作为对照 ∀采用
小集水区径流场封闭技术 o在第 ¶集水区k地下水挡水墙深至基岩 o约 y °l分别建有矩形和三角形的地表和
地下水测流堰 o配合水位高用 ≥• ws型日记水位计测定地表水 !地下水的径流量 ∀潘维俦等kt|{wl对研究方
法进行了详细报道 ∀从 t|{{ ) ussw年 o连续观测的气象和水文数据 t{万余个 o本研究主要用到降雨量 !降
雨强度 !地表径流 !地下径流等数据记录约 {万条 ∀
根据南方杉木人工林的生长发育规律 o将杉木人工林分为 w个龄级k孟宪宇 ousswl }´龄级kt|{{ ) t||u
年l !µ龄级kt||v ) t||z年l !¶龄级kt||{ ) ussu年l !·龄级kussv ) ussw年l o对 tz年连续观测数据进行分
析 ∀
v 结果与分析
311 降水分布特征
大气降水特征影响着林地产流状况k文仕知等 ot||vl o降雨强度和降雨间隔期对径流形成速度有着较大
的影响 ∀t|{{ ) ussw年的年均降水量为 t vyw1z °°k表 tl o其中 w ) {月份k表 tl的降水次数占总降水次数
的 ww1{ h o降雨量占总降雨量的 yu1u h ∀其余各月的月平均降水量低于 tss °°∀tu月份的降水量最小 o月
均降水量为 v|1z °°∀各月的月平均降雨量的离散度较大 o平均变异系数为 s1xws oz月份的离散度最大 o变
异系数为 s1{w{ ∀
u 林 业 科 学 wv卷
表 1 1988 ) 2004 年降水在不同月份的分布特征
Ταβ .1 Χηαραχτεριστιχσ οφ ραινφαλλ διστριβυτεδ ιν εαχη µ οντησφροµ 1988 το 2004
项目 Œ·¨° 月 份 ²±·«t u v w x y z { | ts tt tu
降雨次数 •¤¬±©¤¯¯·¬°¨ uxs uvy u|w u{{ uyz uww t|u tzt tw{ t{| twu tzt
降雨次数百分率
°¨ µ¦¨±·¤ª¨ ²©µ¤¬±©¤¯¯·¬°¨ Πh |1y |1t tt1v tt1t ts1v |1w z1w y1y x1z z1v x1x y1y
总降雨量 ײ·¤¯ µ¤¬±©¤¯ Π¯°° t us{1v t uxu1u t zx|1u u vxw1w v vzu1z v x|w1u u |ut1| u t{w1y t uxu1z t y|{1y |uy1s yzx1w
降雨量百分率
°¨ µ¦¨±·¤ª¨ ²©µ¤¬±©¤¯ Π¯h x1u x1w z1y ts1t tw1x tx1x tu1y |1w x1w z1v w1s u1|
月均降雨量
²±·«¯¼µ¤¬±©¤¯ Π¯°° zt1t zv1z tsv1x tv{1x t|{1w utt1w tzt1| tu{1x zv1z ||1| xw1x v|1z
月均降雨量变异系数
≤²¨©©¬¦¬¨±·²©√¤µ¬¤·¬²± s1xt{ s1wvz s1vvx s1v|v s1uxv s1wsw s1{w{ s1xyw s1zs| s1{vw s1x{v s1ysy
研究区内以小强度降水为主 o降水量  s1x °°#§pt和 s1x ∗ x1s °°#§pt的降水次数分别占总次数的
tv1z h和 wx1v h ∀其次是降雨强度为 ts ∗ ux °°#§pt的中雨和 ux ∗ xs °°#§pt的大雨 o降雨次数分别只占总
次数的 ty1z h和 z1z h ~降雨量分别占总降水量的 vs1s h和 u{1| h k表 ul ∀这种降水特征有利于水分在土
壤中的下渗 o加上林地凋落物的阻截 o不易形成地表径流k≥¬¯¥¨µ¶·¨¬± ετ αλqot|||l ∀因此 o研究区以地下径流
为主要水分输出形式 o水分在林地的这种再分配方式有利于杉木人工林的生长发育 ∀
表 2 1988 ) 2004 年降水强度的分布特征
Ταβ .2 Τηε αµ ουντ ανδ τιµε οφ ραινφαλλ διστριβυτεδ ιν ϖαριουσ ραινφαλλιντενσιτιεσφροµ 1988 το 2004
项目 Œ·¨° 日降雨量 ⁄¤¬¯¼µ¤¬±©¤¯ Π¯k°°#§
ptl
s ∗ s1x s1x ∗ x1s x ∗ ts ts ∗ ux ux ∗ xs xs ∗ tss  tss
降雨次数 •¤¬±©¤¯¯·¬°¨ vxw t tzv vz| wvv t|| wz z
降雨次数百分率 °¨ µ¦¨±·¤ª¨ ²©µ¤¬±©¤¯¯·¬° Π¨h tv1z wx1v tw1y ty1z z1z t1{ s1v
总降雨量 ײ·¤¯ µ¤¬±©¤¯ Π¯°° ts{1{ u yv|1{ u zww1y y |y{1| y ztw1u v tv{1s {{x1|
降雨量百分率 °¨ µ¦¨±·¤ª¨ ²©µ¤¬±©¤¯ Π¯h s1x tt1w tt1{ vs1s u{1| tv1x v1{
312 径流的年变化规律
v1u1t 地表径流年变化规律 地表径流是造成洪水泛滥的一个重要原因 o历来为人们所关注kŠ∏µ·½ ετ αλqo
t|||l ∀地表径流量的大小受森林植被类型 !林分年龄 !覆盖率 !地形 !地质 !土壤以及降水特征的影响k李文
华等 ousst ~魏晓华等 oussxl ∀表 v列出了杉木人工林集水区在 w个不同龄级的径流规律 ∀第 ´龄级地表径
流量最小 o随着林分年龄的增加 o地表径流量增大 o到第 ·龄级时 o地表径流量又开始下降 ∀
表 3 不同龄级杉木人工林的径流量和径流系数
Ταβ .3 Τηε αµ ουντ ανδ χοεφφιχιεντσ οφ ρυνοφφιν Χηινεσε Φιρ πλαντατιονσ ατ διφφερεντ στανδ αγε χλασσεσ
龄级
㻬
¦¯¤¶¶
年降雨量
„±±∏¤¯
µ¤¬±©¤¯ Π¯
°°
年地表径流量
„±±∏¤¯ ¶∏µ©¤¦¨
µ∏±²©©Π
°°
地表径流系数
≥∏µ©¤¦¨ µ∏±²©©
¦²¨©©¬¦¬¨±·Π
h
年地下径流量
˜±§¨µªµ²∏±§
µ∏±²©©Π
°°
地下径流系数
˜±§¨µªµ²∏±§
µ∏±²©©
¦²¨©©¬¦¬¨±·Πh
径流系数
• ∏±²©©
¦²¨©©¬¦¬¨±·Π
h
最大年径流深
„±±∏¤¯ °¤¬¬°¤¯
µ∏±²©©Π
°°
最小年径流深
„±±∏¤¯ °¬±¬°¤¯
µ∏±²©©Π
°°
变幅
• ∏±²©©
µ¤±ª¨Π
°°
´ t uwu1t {1z{ s1zt vzw1s| vs1tu vs1{u vzv1v uuw1s tw|1u
µ t wx{1s tw1|w t1su v{z1ys uy1x{ uz1yt xwz1z vux1v uuu1w
¶ t uxw1s uv1sz t1{w u|s1zy uv1t| ux1sv w{w1{ uw|1u uvx1x
· t vuu1t tu1|z s1|{ uzx1us us1{u ut1{s wvz1w uu{1s us|1x
第 ´龄级杉木人工林地表径流量最小的原因是造林整地及该阶段的幼林抚育改变了林地土壤的入渗性
能 ∀因为土壤的入渗性能影响一定降水条件下进入土体的水量 o从而影响地表径流的产生k雷廷武等 oussx ~
¤±¨ ετ αλqousswl ∀受人工抚育措施的影响 os ∗ us ¦°表层土的初渗速率为 tv1| °°#°¬±pt o稳渗速率为 ts1t
°°#°¬±pt o渗透系数为 v1|z ~us ∗ ws ¦°土层的初渗速率为 ts1s °°#°¬±pt o稳渗速率为 w1v °°#°¬±pt o渗透
系数为 t1y| ~表土层的平均初渗速率 !稳渗速率和渗透系数分别为 t|{z年砍伐前的第 t代杉木林的 u1| !v1t
和 v1u倍k文仕知等 ot||vl ∀大暴雨过程中仅以漫流的方式出现少量地表径流 o但到流至测定堰口前就已渗
透到土壤中 ∀
v 第 y期 邓湘雯等 }不同年龄阶段杉木人工林生态系统的径流规律
抚育停止后 o林分尚未郁闭 o地被物和枯枝落叶较少 o林地表面裸露 o在降水的不断冲击下 o土壤板结 o渗
透能力逐渐减少 o地表径流也随之增加 oµ龄级地表径流量由 ´龄级的 {1z{ °°增加到 tw1|w °° o径流系数
增加 wv1y h ∀到 ·龄级时 o林分已郁闭k郁闭度为 s1|l o加上林地枯枝落叶的积累和地被物的覆盖 o降水的
截留能力和地表径流形成的阻碍力增强 o土壤结构得到改善 o渗透力增强 o地表径流减少 o地表径流系数为 ¶
龄级的 xs h左右 ∀
v1u1u 地下径流年变化规律 第 ´龄级杉木人工林的年均地下径流量 vzw1s| °° o径流系数 s1vst u o是采
伐前第 t代杉木成熟林kt|{w ) t|{zl地下径流系数 s1txw yk康文星等 ot||ul的 u倍k表 vl ∀造成这种现象的
原因是 }tl降水量的影响 }第 ´龄级时 o年均降水量kt uwu1t °°l比 t|{w ) t|{z年的年均降水量kt tsy1t
°°l增加 uv h ~ul造林整地和抚育等经营措施增强了土壤的渗透性 ~vl ´龄级杉木林的蒸腾耗水量较少 ∀
由于降水量增加 oµ龄级杉木人工林的年均地下径流为 v{z1ys °° o但径流系数下降到 s1uyx { ∀ ¶ !·
龄级的年均地下径流和径流系数都在逐步下降k表 vl ∀因为随着林木的生长 o蒸腾在调节土壤水分方面起
着非常重要的作用 o它驱动着土壤水分流动 o消耗了土壤中大量的水分 o减少了地下水的输出 ∀
v1u1v 总径流年变化规律 第 u代杉木人工林集水区各龄级的年平均径流量为 u{{1tz ∗ v{u1{z °° otz年
来的年均径流量为 vwy1{ °° o其中地表径流量 {1z{ ∗ uv1sz °° o地下径流量 v{z1ys ∗ uzx1us °° o集水区径流
输出的水量以地下径流为主 o地表径流所占比例较小 o´ !µ !¶ !· w个龄级的地表径流分别占总径流输出
的 u1v h !v1| h !z1| h和 w1z h o这种径流输出特点是由降水特征 !集水区土壤特征和林分作用共同决定的 ∀
由于地下径流占总径流输出的 |s h以上 o年径流系数的变化规律和地下径流系数的变化规律完全一致 ∀径
流系数随林分年龄增大而减小的变化趋势表明 }杉木人工林在成熟以前 o其涵养水源 !减缓洪峰的功能是随
着年龄增大而加强的 ∀
313 径流的月变化规律
v1v1t 各龄级月径流量的比较 径流与林分特征和降水分布密切相关 o因此无论是地表径流还是地下径流
均在降水相对集中的月份kw ) {月l出现较高的数量值k图 tl ∀w ) {月的降雨量占年总降水量的 yu1u h o径
流量占年总径流量的 zx1w h ∀随着林龄增加 o各月的地表径流系数均从 µ龄级开始增加 o·龄级后下降 o而
各月的地下径流系数则从 ´龄级开始一直呈下降趋势 ∀在降水相对较少的月份kts月至次年 v月l o地表径
流较少 o而杉木林仍维持一定的地下径流 o说明其具有涵养水源的能力k图 tl ∀
图 t 不同龄级杉木人工林的月径流系数变化
ƒ¬ªqt ²±·«¯¼ ¦«¤±ª¨¶²©µ∏±²©©¦²¨©©¬¦¬¨±·¬± ≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ³¯¤±·¤·¬²±¶¤·§¬©©¨µ¨±·¤ª¨ ¦¯¤¶¶¨¶
v1v1u 月平均径流量的预测 影响径流量的因子主要有降水量 !地形 !坡向 !坡位 !林内空气温度 !湿度 !以
及植被本身的特征k如林分郁闭度 !地被物 !枯落物等l ∀考虑到同一集水区内的地形 !坡向和坡位不变 o植被
的特征与林分的年龄有关 o我们选择 ξktl ) 月平均降水量k°°l !ξkul ) 林分年龄k¤l !ξkvl ) 林内月平均气温
k ε l !ξkwl ) 林内月平均相对湿度k h lw个因子 o采用逐步回归分析方法 o从定位观测数据中选取 t|{组数
据 o分别在 |s h !|x h和 || h的可靠性条件下 o筛选自变量因子 o建立月平均径流量预测回归方程k表 wl ∀从
w 林 业 科 学 wv卷
表 w可以看出 }降水量 ξktl是影响集水区月平均径流量的最主要的因子 o降水量越大 o月平均径流量也越大 o
其次是林分年龄 ξkul o而其余因子均未入选 ∀
表 4 逐步回归相关系数及回归结果
Ταβ .4 Τηε ρεσυλτσ ανδ χορρελατιον χοεφφιχιεντ οφ τηε στεπωισε ρεγρεσσιον
筛选临界值
≤µ¬·¬¦¤¯ √¤¯∏¨ ©²µ
¶¬¨√¨ ¤±¤¯¼¶¬¶
偏相关系数
°¤µ·¬¤¯ ¦²µµ¨ ¤¯·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±·
ξktl ξkul
复相关系数
∏¯·¬³¯¨¦²µµ¨ ¤¯·¬²±
¦²¨©©¬¦¬¨±·
剩余标准差
• ¶¨¬§∏¤¯ ¶·¤±§¤µ§
§¨√¬¤·¬²±
回归方程
• ª¨µ¨¶¶¬²± ¨´ ∏¤·¬²±
Φs1tkt o] l € u1zt s1zzw p s1tw{ s1zzz s1{|| w ψ€ p s1||s uy n s1tzz ttξktl p s1wts zwξkul
Φs1sxkt o] l € v1{w s1zzw p s1tw{ s1zzz s1{|| w ψ€ p s1||s uy n s1tzz ttξktl p s1wts zwξkul
Φs1stkt o] l € y1yv s1zzt 未入选 ˜±¶¨¯¨ ¦·¨§ s1zzt s1t|v { ψ€ p x1uxt uu n s1tzz xy ξktl
图 u 不同龄级月降雨量和径流量的相关性
ƒ¬ªqu ≤²µµ¨ ¤¯·¬²± ²© °²±·«µ¤¬±©¤¯¯¤±§ °²±·«µ∏±²©©¬± §¬©©¨µ¨±·¤ª¨ ¦¯¤¶¶¨¶
表 w中月平均径流量回归模型是线性关系 o复相关系数都小于 s1{ o预测精度不高 ∀ Š∏µ·½等kt|||l认为
月平均径流量与其影响因子之间的关系不完全呈线性相关 ∀为了提高预测月平均径流量的精度 o将不同龄
级的月降雨量和月平均径流量采用多项式模型进行回归分析 ∀多项式模型为
ψ € βs n βt ξ n βu ξu n , n βνξν ∀
式中 }ψ为月径流量 oξ为月降水量 oβs !βt !βu , !βν 为待定参数 ∀利用参加回归计算的样本资料 o以数学模
型的预测值作为理论值 o与对应的实测值相比较来计算的预测模型精度 ∀
从图 u可知 o´龄级回归方程的相关系数k Ρu € s1w{s wl最小 o说明造林后头 v年里每年 u次抚育工作对
林地水分的再分配有很大的影响 o使径流输出量和降雨量的关系受到了破坏 o尤其是对地表径流的影响非常
大 ∀从曲线的走势来看 o´龄级的曲线较陡 o月径流量偏大 ∀ µ !¶和 ·龄级相对平缓 o月径流量较小 ∀采用
多项式回归模型 o能较好地模拟不同龄级径流的月变化与月降水量的关系 ∀
w 结论
会同杉木林的幼林阶段 o抚育等经营措施提高了表土层的渗透性能 o地表径流系数大幅度减小 o造林后
的头 v年几乎没有地表径流产生 o´龄级的年均地表径流系数只有 s1ssz t ∀人工抚育停止后 o地表径流开
始增加 o到 ¶龄级时年均地表径流系数达到最大值ks1st{ wl ∀从 ·龄级开始 o地表径流开始下降 o地表径流
系数为 s1ss| { o约为 ¶龄级的 xs h o说明人为干扰停止后 o随着森林植被的恢复 o地表径流呈减少的趋势 ∀
地下径流的变化规律受降水特征 !集水区土壤特征和林分特征等因素的影响 ∀ ´龄级的杉木人工林 o由
于森林生态系统中林木蒸腾消耗水量少 o降水入渗土壤后 o除部分用于土壤蒸发外 o大部分则以地下径流的
x 第 y期 邓湘雯等 }不同年龄阶段杉木人工林生态系统的径流规律
形式离开集水区 ∀因此 o´龄级的地下径流系数最大 o为 s1vst u ∀随着林分年龄的增大 o森林蒸腾需要水量
较大 o降低了地下径流的输出量 o地下径流系数逐步减小 o到 ·龄级时减小到 s1us{ u ∀
杉木人工林以地下径流为主 o其中 ´ ! µ ! ¶ ! · w个龄级的地表径流分别只占总径流输出的 u1v h !
v1| h !z1| h和 w1z h ∀径流的月变化规律与降雨量的变化一致 ow ) {月降水量占年总降水量的 yu1u h o径
流量占年总径流量的 zx1w h ow ) {月 ´ !µ !¶ !· w个龄级的平均径流系数分别为 s1vz{ w !s1vuu w !s1uz| s
和 s1uyv w ∀
采用逐步回归分析的方法来预测月径流量 o筛选出影响径流量的主导因子为降水量和林分年龄 ∀采用
v次多项式回归模型能更好地模拟不同龄级的月降雨量和径流量的关系 o可提高预测精度 ∀
参 考 文 献
郭明春 o王彦辉 o于澎涛 qussx q森林水文学研究述评 q世界林业研究 ot{kvl }y p tt
康文星 o田大伦 o文仕知 o等 qt||u q杉木人工林水量平衡与蒸发散的研究 q植物生态学与地植物学学报 otykwl }vvy p vwx
雷廷武 o刘 汗 o潘英华 o等 qussx q坡地土壤降雨入渗性能的径流 p入流 p产流测量方法与模型 q中国科学 }⁄辑 ovxktul }tt{s p tt{y
李文华 o何永涛 o杨丽韫 qusst q森林对径流影响研究的回顾与展望 q自然资源学报 otykxl }v|{ p wsy
刘世荣 o孙鹏森 o王金锡 o等 qusst q长江上游森林植被水文功能研究 q自然资源学报 otykxl }wxt p wxy
刘煊章 o田大伦 o周志华 qt||x q杉木林生态系统净化水质功能的研究 q林业科学 ovtkvl }t|v p t||
孟宪宇 qussw q测树学 }u版 q北京 }中国林业出版社 ozy p zz
潘维俦 o田大伦 o文仕知 o等 qt|{w q森林生态系统物质循环研究中的生物地球化学方法和实验技术 q中南林学院学报 owktl }t{ p u{
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文仕知 o何炳飞 qt||v q杉木人工林生态系统不同干扰条件下径流规律的研究ΠΠ刘煊章 q森林生态系统定位研究 q北京 }中国林业出版社 ouut p
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于澎涛 o徐德应 o王彦辉 qussv q应用官司河分布式水文模型模拟流域降雨 ) 径流过程 q林业科学 ov|ktl }t p |
余新晓 o毕华兴 o朱金兆 o等 qt||z q黄土地区森林植被水土保持作用研究 q植物生态学报 outkxl }wvv p wws
张庆费 o周晓峰 qt||| q黑龙江省汤旺河和呼兰河流域森林对河川年径流量的影响 q植物资源与环境 o{ktl }uu p uz
郑郁善 o陈卓梅 o邱尔发 o等 qussv q不同经营措施笋用麻竹人工林的地表径流研究 q生态学报 ouvkttl }uv{z p uv|x
周晓峰 o赵惠勋 o孙慧珍 qusst q正确评价森林水文效应 q自然资源学报 otykxl }wus p wux
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k责任编辑 于静娴l
y 林 业 科 学 wv卷