全 文 ：林业科技开发 2011 年第 25 卷第 4 期 63
doi:10． 3969 / j． issn． 1000－8101． 2011． 04． 016
紫金山麻栎林降水分配格局研究
翟杰，张志民，胡海波* ，曹静
(南京林业大学森林资源与环境学院，南京 210037)
摘 要:对紫金山栎林林冠截留、树干茎流与降水量之间的关系进行了研究。在观测的 46 场降水中，降水量达
823． 8 mm，林冠总截留量、树干茎流量和穿透雨量分别为207． 95 mm、33． 30 mm、582． 55 mm，林冠截留率、树干茎流
率和穿透率分别为25． 24%、4． 04%、70． 71%。随着降水量的增大，林冠截留量、树干茎流量、穿透雨量及穿透率都
有所增加，林冠截留率降低，树干茎流率在2 ～ 50 mm降水量级中逐渐增大，在 ＞ 50 mm降水量级有所降低。林冠截
留量与降水量之间呈幂函数关系，而树干茎流量、穿透雨与降水量之间呈线性相关。
关键词:麻栎;林冠截留;树干茎流;降水格局
Study on the distribution pattern of precipitation in Quercus acutissima forest of Purple Mountain∥
ZHAI Jie，ZHANG Zhi-min，HU Hai-bo，CAO Jing
Abstract:The relationships between the canopy interception and the stemflow of Quercus acutissima forests and precipitation
were studied in Purple Mountain． The results showed that in the total precipitation of 823． 8 mm from 46 times observation，
the canopy interception，the stemflow，and the throughfall of the forest was 207． 95 mm，33． 30 mm，and 582． 55 mm，
which accounted for 25． 24%，4． 04%，and 70． 71% of the total precipitation，respectively． With the increase of precipita-
tion，the canopy interception，the stemflow，the throughfall and the throughfall rate were increased gradually，while the
canopy interception rate was decreased in a lower speed． the stemflow rate was increased when the precipitation was less
than 50 mm． The canopy interception was a power-function relation with the precipitation amount，while the stemflow and
the throughfall was linear correlation with the precipitation amount．
Key words:Quercus acutissima;canopy interception;stemflow;precipitation pattern
Author’s address:College of Forest Resources and Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China
收稿日期:2011－02－23 修回日期:2011－04－12
基金项目:国家林业局重点项目“长江三角洲城市森林生态系统定位
研究”(编号:2001－5) ;国家“十一五”科技支撑项目“长江三角洲城市
森林生态站及其所在省区森林生态质量状况评估技”(编号:
2006BAD03A0702 /wb01)。
第一作者简介:翟杰(1986 － ) ，男，硕士生，研究方向为城市森林。
通讯作者:胡海波，男，教授。E-mail:zf03043106@ 163． com
随着全球人口和经济的增长，水资源需求不断增
加，水环境又不断恶化，水资源紧缺已经成为人们共
同关注的全球性问题之一。而森林生态系统作为分
布最广、结构最复杂、类型最丰富的陆地生态系统，以
其繁茂的林冠层、疏松的枯枝落叶层和深厚的土壤
层，形成了系统的截持和储蓄大气降水的环境，而引
起人们的关注。
国内外针对林冠层分配降水及枯落物持水功能
研究较多［1－6］，但紫金山作为南京城市的天然生态保
护屏障，在这一方面的研究还鲜见报道。本文通过对
紫金山栎林在降水过程中对降水的分配作用、特征进
行分析研究，希望为正确认识该地区森林水文效应、
合理经营利用森林资源提供理论参考。
1 材料与方法
1． 1 试验区自然概况
本研究在南京紫金山林区进行，紫金山位于
118°4800″ ～ 118°5304″E、32°0157″ ～ 32°0615″N，
属亚热带向暖温带过渡地带，四季分明，光能资源充
足，多年平均温度为15． 7℃，≥10℃的年活动积温值
为4 800 ～ 5 100℃，无霜期 237 天。降水量丰富，年
平均降雨 117 天，降雨量1 021 mm左右;6 月下旬到 7
月中旬的梅雨季节，有较长的阴沉多雨天气;夏季和
秋季有西太平洋台风带来的大量雨水。夏季主导风
向为东南、东风，冬季主导风向为东北、东风。土壤土
类为黄棕壤和黄褐土［7］。目前紫金山植被的主要为
人工林和天然恢复的次生林［8］，各类植物资源比较
丰富，乔木、灌木、藤本、草本共 113 科 600 种以上，各
类树种所占比例为:40%的栎类、枫香树，21%的马尾
松、黑松、火炬松、湿地松，32%的其他阔叶树，4%的
刺槐，1． 5%的毛竹，其他树种1． 5%［9］。
试验地位于中山植物园西侧，相对人为活动影响
很小。地势较为平缓，坡度约为 5°，乔木层以次生麻
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
64 林业科技开发 2011 年第 25 卷第 4 期
栎(Quercus acutissima)为主，夹杂零星马尾松(Pinus
massoniana) ，麻栎平均树高21 m，胸径26 cm，林龄约
45 年，郁闭度为0． 75。灌木层主要有中华石楠、枫
香、白檀、狭叶山胡椒、小叶石楠等;草本层主要有爬
山虎、金银花、络石、山莓、鸡矢藤、求米草、芒等;林下
枯落物厚约为4 ～ 6 cm。
1． 2 研究方法
1． 2． 1 大气降水的测定
在林外空地用自计雨量计观测。
1． 2． 2 穿透雨的测定
在样地内安装 5 个1． 0 m × 0． 2 m集水槽，为了
减少灌木及草本植物对穿透雨的影响，集水槽距离地
面的高度为1 m，并与水平面保持约0． 5°的倾角，集水
槽较低的一端底部开口，连接 1 个体积为25 L聚乙烯
塑料桶。每次降水后及时测定塑料桶内的水量，并转
化为水深(mm)。
1． 2． 3 树干茎流的测定
选择 5 株不同径级、不同冠幅的栎树作为标准木
观测树干茎流。将塑料管在树上缠绕 2 周以上做成
截水槽，在塑料管的下端接 1 个100 L聚乙烯塑料桶，
用于收集树干茎流。每次降雨后及时测量塑料桶内
的水量。然后，将标准木按林木径级及其权重进行
统计，利用加权平均法推算出单位面积林分的茎
流量:
S = 1 /M∑
n
i = 1
Ci /KiMi。
式中:S———树干茎流量(mm) ;M———单位面积上的
树木株数;Ci———每个径级树干的茎流量(mL) ;
Ki———每个径级的树冠平均投影面积(cm
2) ;Mi———
每一径级树木株数;n———总径级数。
1． 2． 4 林冠截留量的测定
林冠截留量通过降水量平衡方程，利用公式(2)
计算出来:
I = P － T － S。
式中:I———林冠截留量(mm) ;P———林外降雨量
(mm) ;T———穿透雨量(mm) ;S———树干茎流量
(mm)。
2 结果与分析
2． 1 林外降水特征
在 2010 年 4—9 月期间观测到 46 次大气降水，
降水总量823． 8 mm。按 10 个雨量级对降水进行分
配(图 1) ，各等级降水频率差距明显，最高的为 7 次，
最低的只有 3 次。 ＞ 50 mm的暴雨有 4 次，但降水量
最多，达到了232． 8 mm，占总降水量的28． 25%。
图 1 林外降水量级分布图
2． 2 林冠截流
在林外降水≤0． 4 mm时，降水全部被林冠所截
持，林冠截留率达100%。在0 ～ 1 mm量级中，林冠的
截留率很高，达到了88． 75%(表 1)。在1 ～ 20 mm降
水量级中，随着降水量的增大，林冠截留的降水逐渐
增多，但截留率却迅速减小，在1 ～ 2 mm量级中林冠
截留率为62． 48%，而15 ～ 20 mm量级截留率只有
25． 42%。在 ＞ 20 mm的降水中，截留率曲线趋于平
缓(图 2、3) ，在 ＞ 50 mm量级中截留率仍然可达
20． 36%。
表 1 不同雨量级下栎林林冠对降水的分配作用
降水
量级
/mm
测定
次数
降水
量 /mm
穿透雨 树干径流 林冠截留
穿透量
/mm
穿透率
/%
茎流量
/mm
茎流率
/%
截留量
/mm
截留率
/%
0 ～ 1 7 4． 0 0． 45 11． 25 0． 00 0． 00 3． 55 88． 75
1 ～ 2 3 5． 7 2． 14 37． 54 0． 00 0． 00 3． 56 62． 46
2 ～ 5 4 13． 4 6． 88 51． 31 0． 01 0． 10 6． 51 48． 59
5 ～ 10 6 50． 9 31． 21 61． 32 0． 96 1． 88 18． 73 36． 81
10 ～ 15 7 84． 2 54． 06 64． 20 2． 03 2． 42 28． 11 33． 38
15 ～ 20 3 52． 4 37． 16 70． 92 1． 92 3． 67 13． 32 25． 42
20 ～ 25 3 71． 0 50． 58 71． 24 2． 76 3． 89 17． 66 24． 87
25 ～ 30 4 113． 4 82． 93 73． 13 5． 74 5． 06 24． 73 21． 81
30 ～ 50 5 196． 0 140． 83 71． 85 10． 09 5． 15 45． 08 23． 00
＞ 50 4 232． 8 176． 32 75． 74 9． 78 4． 20 46． 70 20． 06
总计 46 823． 8 582． 55 70． 71 33． 30 4． 04 207． 95 25． 24
图 2 林冠截留量与降水量关系图
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2011 年第 25 卷第 4 期 65
图 3 林冠截留率与降水量关系图
通过数据处理发现，林冠截留量(I)与降水量
(P)的关系可用幂函数进行拟合，拟合方程为:
I = 0． 722 4P0． 667 7(R2 = 0． 962 8，n = 46) ;
林冠截留率(Ir)与降水量(P)之间的关系可用
对数函数进行拟合，拟合方程为:
Ir = － 15． 641Ln(P)+ 75． 151(R
2 = 0． 905 4，n = 46)。
这两个方程的拟合效果都比较好，说明林冠截留
量和林冠截留率与降水量之间有很好的相关性，但因
观测时间较短，需在以后的研究中可加以验证。
在观测期间，麻栎林林冠总截留量和截留率分别
为207． 95 mm和25． 24%，大约有1 /4的降水被林冠截
留，使得到达林地土壤表面的降水有所降低，间接地
降低了地表径流量。另一方面，林冠对降雨雨滴可以
起到一定的消耗作用，缓和了降水对森林地表的击溅
和冲刷，减少土壤的流失，起到了涵养水源、保持水土
作用。
2． 3 树干茎流
降水较少时，雨水基本被林冠及树干所吸附，很
难沿着树干流到地面，在降水量≤2． 2 mm时，麻栎林
没有树干茎流产生，这与朱丽辉等人的研究结果相
似［10］。在2 ～ 5 mm量级中，树干茎流量仅有0． 1 mm，
茎流率为0． 10%;在5 ～ 50 mm降水量级中，随着降水
量的增大，树干茎流率逐渐增大，30 ～ 50 mm量级时
达到最大值，树干茎流率可达5． 15%;在 ＞ 50 mm量
级中，树干茎流有所降低，茎流率为4． 20%(图 4、5)。
这可能是因为:暴雨时，一般降水历时短，雨强大，大量
雨水由于重力作用，直接从树叶和树干的突起降落到
地面，沿树干下流的雨水相对减少，树干茎流率降低。
经过数据处理可得到树干茎流量(S)与降水量
(P)拟合线性方程:
S = 0． 048P － 0． 134 9(R2 = 0． 901 1，n = 46) ;
树干茎流率(Sr)与降水量(P)的拟合方程:
Sr = － 0． 003 1P
2 + 0． 264P － 0． 299 9(R2 =
0． 830 9，n = 46)。
从图 4、5 中可看出，在降水量≤25 mm时，两个
方程拟合效果较好。当降水量≥25 mm时，方程拟合
效果较差。产生这种结果的原因可能是:树干茎流除
与降水量有关外，还受降水强度、树木冠幅、树皮厚度
等多方面因素的影响［11－12］，当降水较少时，降水量为
树干茎流形成的主导因素，其他因素表现不明显。当
降水量较大时，其他因素作用逐步增强，对树干茎流
的形成产生重要影响。
图 4 树干茎流量与降水量关系图
图 5 树干茎流率与降水量关系图
在观测期内，紫金山麻栎林总的树干径流量为
33． 30 mm，占大气降水的4． 04%。所占比例虽然不
大，但因其直接流到树干基部周围林木根部，容易被
林木所吸收［13］，且树干茎流中钠、钾、磷、硝态氮等养
分元素含量相对较高［14－15］，因此对林木生长有重要
意义。
2． 4 穿透雨
穿透雨包括从林冠空隙直接落到地面的降水量
和从林冠上汇集产生的冠滴量［16］。在观测期间，栎
林总的穿透雨量和穿透率分别为 582． 55 mm和
70． 71%。就降水事件和穿透雨的关系来看:在降水
量 ＜ 0． 4 mm时，降水全部被林冠截留，不产生穿透
雨。在1 ～ 10 mm降水量级中，穿透雨量逐渐增加，穿
透率迅速增大(图 6、7) ，在0 ～ 1 mm量级中穿透率仅
为11． 25%，5 ～ 10 mm量级穿透率便达到61． 32%。
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
66 林业科技开发 2011 年第 25 卷第 4 期
在 ＞ 15 mm量级中，穿透雨量不断增加，穿透率却趋
于稳定，波动范围在70． 92% ～75． 74%之间。
图 6 穿透雨量与降水量关系图
图 7 穿透率与降水量关系图
从图 6、7 中可以看出，穿透雨量(T)与降水量
(P)之间呈线性关系，其线性方程为:
T = 0． 758 2P － 0． 914 8(R2 = 0． 988 9，n = 46) ;
穿透率(Tr)与降水量(P)之间呈现对数关系，方
程式为:
Tr = 14． 524Ln(P)+ 24． 754(R
2 = 0． 889 5，n = 46)。
3 结 论
(1)在观测到的 46 次大气降水事件中，共降水
823． 8 mm，观测期间，林冠总截留量、和截留率分别
为207． 95 mm和25． 24%，树干总茎流量和茎流率分
别为33． 30 mm和4． 04%，穿透雨量和穿透率分别为
582． 55 mm和70． 71%。
(2)降水量≤0． 4 mm时，降水全部被林冠所截
留，不产生穿透雨，林冠截留率为100%，在降水量
≤2． 2 mm时，没有树干茎流产生。随着降水量的增
大，林冠截留量、树干茎流量、穿透雨量及穿透率都有
所增加，林冠截留率降低，树干茎流率在2 ～ 50 mm降
水量级中逐渐增大，在 ＞ 50 mm量级有所降低。
(3)麻栎林对降水的分配与降水量关系密切，林
冠截留量与降水量之间呈幂函数关系，树干茎流量、
穿透雨量与降水量之间呈线性函数关系，林冠截留
率、穿透率与降水量之间呈对数函数关系，树干茎流
率与降水量之间的关系可用二次多项式表示。
与已有的栎林水文生态效应研究成果比较，南京
江宁地区栎林林冠截留率、树干茎流率和穿透率分别
为31． 20%、5． 13%和63． 67%［17］，林冠截留与树干茎
相对本实验较高。这可能是因为，江宁栎林枝叶较为
稠密，郁闭度达到了0． 86，明显高于本研究(0． 75) ，
能够更为有效地拦截降水，从而影响到林冠截留和树
干茎流。此外，局部区域的降水随时间变动很大，林
分对降水的分配也会出现较大波动［18］，因此，笔者的
研究还需要长期进行下去。
紫金山作为我国国家级风景名胜区，其森林在提
供生态效益的同时，也担负着重要的社会效益。在森
林演替的过程中，因林冠对降水的分配作用，到达地
面的雨量及其养分都会发生变化，在林相改造、森林
防火及排水等方面，要充分考虑这些因素，以保证森
林健康发展的同时，更为充分的展现森林的景观
价值。
参考文献
［1］Gash J H C，Wright I R ，Lloyd C R． Comparative estimates of inter-
ception loss from three coniferous forests in Great Britain［J］． Hydrol，
1980，48:89－105．
［2］Lloyd C R，Marques A D O． Spatial variability of throughfall and stem
flow measurements in Amazonian rainforest［J］． Agricultural and For-
est Meteorology，1998，42:63－73．
［3］黄进，胡海波，张家洋，等． 北亚热带毛竹林林冠截留特征的研究
［J］．南京林业大学学报:自然科学版，2009，33(2) :31－34．
［4］刘少冲，段文标，陈立新．莲花湖库区几种主要林型水文功能的分
析和评价［J］．水土保持学报，2007，21(1) :79－83．
［5］崔向慧，王兵，邓宗富．江西大岗山常绿阔叶林水文生态效应的研
究［J］．江西农业大学学报，2004，26(5) :660－665．
［6］杨吉华，张永涛，李红云，等．不同林分枯落物的持水性能及对表层
土壤理化性状的影响［J］．水土保持学报，2003，17(2) :141－144．
［7］董丽娜，孙起梦，刘兴剑，等． 南京紫金山国家森林公园蕨类植物
资源调查及区系分析［J］ ．南京林业大学学报:自然科学版，2010，
34(3) :107－112．
［8］于水强，关庆伟．南京城市森林枯落物及土壤持水能力研究［J］．
安徽农业科学，2009，37(34) :17177－17179，17206．
［9］居峰，董丽娜，钮仁章，等． 紫金山主要有害生物现状及其防治对
策［J］．江苏林业科技，2006，32(6) :51－54．
［10］朱丽辉，李冬，刘世岩，等．辽宁东部山区天然次生林涵养水源功
能的初步研究［J］．辽宁林业科技，2002，5:12－13，16．
［11］王景升，任青山，兰小中． 急尖长苞冷杉原始森林降水分配格局
［J］．林业科技，2002，27(6) :7－10．
［12］鲍文，包维楷，何丙辉，等．岷江上游油松人工林对降水的截留分
配效应［J］．北京林业大学学报，2004，26(5) :10－16．
［13］王礼先，朱金兆． 水土保持学［M］． 2 版． 北京:中国林业出版社
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2011 年第 25 卷第 4 期 67
会，2005:82－84．
［14］高甲荣，肖斌，张东升，等．国外森林水文研究进展述评［J］．水土
保持学报，2001，15(5) :60－64．
［15］张喜，薛建辉，生原喜久雄，等．黔中山地喀斯特森林的水文学过
程和养分动态［J］．植物生态学报，2007，31(5) :757－768．
［16］万师强，陈灵芝．暖温带落叶阔叶林冠层对降水的分配作用［J］．
植物生态学报，1999，23(6) :557－561．
［17］黄进，张金池，陶宝先．江宁小流域主要森林类型水源涵养功能研
究［J］．水土保持学报，2009，23(1) :182－186．
［18］吴力立．城市森林中降水透流的研究［J］．南京林业大学学报:自
然科学版，2001，25(4) :31－36．
(责任编辑 吴祝华
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
)
doi:10． 3969 / j． issn． 1000－8101． 2011． 04． 017
丘陵地桉树无性系人工林生长调查
陈健波，刘建
(广西林业科学研究院，南宁 530002)
摘 要:采用标准地法，对广西南宁市南部丘陵地2． 25 ～ 2． 67年生的桉树无性系人工林进行了调查研究。结果表
明:林木平均保存率为89． 3%，平均年蓄积生长量达30． 0 m3 /(hm2·a) ，林木径阶以 10 cm居多，其次是12 cm径阶，
二者合计占80%。林分生长量与无性系种类、林地坡位有一定关系，无性系的生长排序为 DH33－29 ＞ DH33－26 ＞
DH33－28，坡位排序为下坡位 ＞中坡位 ＞上坡位，但差异均较小。林地土壤有效 N含量对桉树生长影响显著，含量
少的林地桉树生长量显著低于含量多的林地。林地土壤有效 N、P、K 含量普遍不足，林地施肥应充分考虑 N、P、K
养分，以满足桉树生长对各种元素养分的需要。
关键词:丘陵;桉树;无性系;坡位;生长量
Growth investigation on plantations of Eucalyptus in hill lands in Guangxi∥CHEN Jian-bo，LIU Jian
Abstract:By the standard plot method，the tree growth performances in 2． 3 ～ 2． 5 year old plantations of eucalyptus were
investigated in the hill lands of southern areas of Nanning，Guangxi． The results showed that the survival rate of trees was
89． 3% and the average annual stand volume was 30． 0 m3 /(hm2·a)． The diameter at breast height (DBH)was mostly
around 10 cm，and then followed by the 12 cm size，totally accounted for 80% of the trees in the stands． There was an
increasing trend in the order of DH 33－28，DH 33－26 and DH 33－29 in stand growth whereas the differences were not
significant． Similarly，the stand growth increased in the order of upper slope，middle slope and lower slope，but the effects
of slope were not statistically significant． Soil nitrogen(N)content had effects on the stand growth． Tree growth in the stands
with the higher soil nitrogen content was significantly greater than that in the stands with the lower soil nitrogen content． Ni-
trogen (N) ，Phosphorus (P)and Potassium (K)deficiencies were found apparent in the study areas，thereby N，P and K
fertilizers should be added to the soil to improve the soil nutrient status and maintain the high growth of the stand．
Key words:hill land;Eucalyptus;clone;slope;growth
Author’s address:Guangxi Forest Research Institute，530002 Nanning，China
收稿日期:2011－03－17 修回日期:2011－04－16
基金项目:国家林业公益性行业科研专项(201104003) ;世界银行贷款
广西综合林业发展与保护项目科研推广课题(KT2－2，KT5－1) ;广西
重大科研项目“桉树人工林生态效应与调控机制研究”。
第一作者简介:陈健波(1964 －) ，男，高级工程师，主要从事树木育种
与栽培技术研究。E-mail:cjbgfri@ 163． com
桉树是广西主要速生丰产造林树种之一，也是林
浆纸一体化产业原料林主要树种，近几年来桉树人工
林发展很快，到 2010 年广西全区桉树人工林面积已
超过 159 万hm2，如今的桉树造林地已不限于 10 多年
前地势平缓的缓坡地，绝大部分已是丘陵山地，甚至
低山地类。对于桉树在山地造林的生长状况，国内的
张金文、姚庆端、洪长福等研究了福建南部山地条件
下桉树无性系的选择与适宜立地条件的确定［1－3］。
朱智强等研究了广西南部地区坡地桉树生长与气象
因子的关系［4］。但就广西来说，对于桉树在丘陵山
地大面积造林的生长状况的研究报道仍比较少。南
宁是广西桉树栽培的重点区域，桉树人工林面积占广
西全区1 /7 ～ 1 /6。为此，选择南宁市南部丘陵地桉树
人工林为对象，对生长状况进行了调查研究。
1 材料与方法
1． 1 调查地及其概况
调查地位于广西南宁市南部，属低丘山岭。该区
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究