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1、岷江上游亚高山川滇高山栎林的降雨再分配*何常清1薛建辉1 * *吴永波1张雷燕2刘 冲1刘兴良3(1南京林业大学江苏省林业生态工程重点实验室, 南京 210037;2中国科学院南京地理与湖泊研究所, 南京 210008 ;3四川省林业科学研究院, 成都 610081)摘 要 基于 2007年 6) 9月岷江上游地区的气象数据, 采用定位研究方法对该区川滇高山 栎林的降雨再分配进行了研究. 结果表明: 研究期间, 林外总降雨量 48617 mm, 林内穿透雨 量、 树干茎流量和林冠截留量分别占总降雨量的 8216 %、 019 % 和 1615%; 穿透雨量和树干茎 流量与降雨量均呈极显著的线性
2、关系 (P 312 mm 时开始出现树干茎流, 且树干茎流量 ( L) 与树干基面积 ( c m2)呈明显的指数关系 (R2= 01623). 林冠截留率随降雨量 (mm)的增加呈双 曲线递减; 林冠截留率与降雨量、 降雨持续时间、 降雨强度、 降雨时空气相对湿度均呈极显著 负相关 (P 2010 mm 时, 随降雨量的增加,穿透雨率的变幅不大 (图 2). 213 川滇高山栎林树干茎流与降雨量的关系树干茎流能补充树根周围水分, 也会引起林下图 1 川滇高山栎林林外降雨量的频度 Fig. 1 Frequency of rainfal- l class outside Q. aquifolioi
3、des for - est during the study period ( 2007. 06- 2007. 09).水分的分布不均 14, 具有非常重要的水文功能. 研究期间, 共有 38次降雨产生了树干茎流, 树干茎流总量为 415 mm, 占总降雨量的 019 % . 树干茎流量和降雨量间呈极显著的线性关系 (P 2010mm时, 树干茎流率的增加趋势逐渐变缓, 并趋于稳定 (图 3).18739期 何常清等: 岷江上游亚高山川滇高山栎林的降雨再分配 表 2 林冠截留率与降雨特性及降雨时各气象因子的偏相关分析 Tab . 2 Partialcorrelation analysis be
4、tween the canopy interception ratio and rainfall characteristicswith the cli m atic factors during the rainfall降雨量 Rainfall (mm )降雨持续时间 Duration of the rainfall ( h)降雨强度 Rainfall intensity ( mm# h- 1)间隔时间 I nterval ti me of two rainfall ( h)气温 T emperature ( e )相对湿度 Relative hum idity (% )风 速 W ind
5、velocity (m# s- 1) 林冠截留率 I nterception of rainfall by canopy (% )- 0145* *- 0139* *- 0154* *01050113- 0151* *0137* * *P 0101 .一般而言, 树干茎流量随树干胸径或地径的增加而增加 15. 由图 4可以看出, 川滇高山栎的树干茎流量随树干基面积的增加呈指数增加, 原因可能 是对于同一树种而言, 当树干基面积较大时, 树干承接降雨的表面积相对增加, 产生的树干茎流量也会相应增大.214 川滇高山栎林林冠截留与降雨量的关系 研究期 间, 川滇高山 栎的林冠截 留总量为8012m
6、m, 占同期林外总降雨量的 1615 %. 林冠截留率随林外降雨量的增加而减小, 整个测定期间, 林冠截留率变化范围为 - 016 % 8618% (图 5). 降雨特征及气象因子均影响林冠的截留能力.由表 2可以看出, 川滇高山栎的林冠截留率与降雨量、 降雨持续时间、 降雨强度、 降雨时空气相对湿度均呈极显著负相关 (P 0101), 与风速呈极显著正相关 (P 0101), 而与降雨时的空气温度、 两次降雨的间隔时间则无显著相关.3 讨 论311 川滇高山栎林穿透雨与降雨量的关系研究区川滇高山栎林的林内穿透雨量随林外降雨量的增加而增加, 二者呈极显著线性关系 ( P 0101). 这与在荒
7、漠地区、 半干旱地区的灌木林及岷江上游针叶林的研究结果一致 8, 16- 18. 测定期间,林内穿透雨率为 8216 %, 这与 Carlyle -Moses 19测定的灌丛穿透雨率 ( 8313 % ? 119 % ) 一致, 但大于李振新等 2在本研究区的测定结果 ( 75105 % ), 原因可能是由于 2个林地内灌丛密度的差异较大所致.本研究样地的灌木密度 ( 29 400株 # h m- 2)约为李振新 等 2测 定 的 高 山 栎 灌 丛 密 度 ( 7 000 9 000株# h m- 2)的 3倍, 虽然前者在降雨时的林冠截留雨水较多, 但川滇高山栎的树叶光滑、 表面蜡 质、
8、不容易吸附雨滴, 导致林冠贮水饱和后有大量雨滴从林冠滴落, 造成其穿透雨率较大.林内穿透雨具有较强的空间异质性 20- 21, 林冠内部的穿透雨率显著低于林冠边缘. 为解决林内穿透雨空间分布不均的状况, 需要通过增加雨量器个数 ( 10 30 ind# hm- 2)或加大受雨器的面积, 或者任意布设或沿等高线布设雨量器, 并进行位置调换等途径加以解决 22. 本研究虽采用承接面积较大的雨量槽, 但由于数量较少, 不能充分反映穿透雨的空 间异质性, 这也可能是造成穿透雨量较大的原因之一. 因此, 在以后的研究中, 应采用林内随机布设一定数量的雨量器或定期调换雨量器的方法测量林内穿透雨, 以减少因
9、林内穿透雨的空间异质性带来的误差.312 川滇高山栎林树干茎流与降雨量的关系 树干茎流在森林降雨再分配中所占比例较小,1874应 用 生 态 学 报 19卷约在 0 5 % 5, 因此, 树干茎流在森林对降雨分配的影响中常被忽略 23- 24. 本研究中川滇高山栎的树干茎流量占总降雨量的 019%, 是该研究区内岷江冷杉 (Abies faxoniana)林树干茎流率 ( 0107 % ) 2的1219倍. 林分结构 (树冠特征、 叶形状、 树枝角度、 水流路径的阻碍以及树皮特征等 )是影响树干茎流的重要因子 25. 岷江流域亚高山地区的岷江冷杉为针叶树种, 树枝水平, 雨水不易到达主干, 树
10、皮粗糙有 裂缝, 提升了树干对水分的吸附, 不容易产生树干茎流; 而川滇高山栎的树皮相对光滑, 树叶容易滴落水分, 易在树干上产生茎流. 与处于地中海气候区东马 德雷 山脉 的灌 丛群 落的 树干 茎流 率 ( 815 ?119)% 19相比, 川滇高山栎的树干上附生有大量苔藓, 这可能减少了沿树干流下的水量, 导致其树干茎流率相对较小. 本文川滇高山栎的树干茎流量随林外降雨量的增加极显著增大 ( P 0101), 与岷江上游针叶林的研究结果一致 16, 18. 一般认为, 树干茎流量与胸径间存在一定的函数关系 26- 27, 本研究中川滇高山栎的树干茎流量与树干基面积呈指数关系 ( R2=0
11、1623). 川滇高山栎的树干茎流量与降雨量呈极显著直线关系, 该关系式在 x轴上的截距表示有树干 茎流发生时的降雨量 28. 本研究中该降雨量值为312mm (图 3), 因此, 可推断该地区川滇高山栎产生树干茎流的临界降雨量为 312mm. 313 川滇高山栎林林冠截留与降雨量的关系研究 期 间, 川 滇 高 山 栎 的 冠层 截 留 量 为8012mm, 占总降雨量的 1615 %, 林冠截留率小于李振新等 2在该地区的研究结果 ( 24195 % ). 由于林冠截留量根据水量平衡公式计算而得, 因此, 本研究较大的穿透雨率导致林冠截留率较小.植被冠层截留量受降雨特性如降雨强度、 持续时
12、间、 方向、 角度、 雨滴大小分布等影响 25, 29. 本研究的林冠截留率与降雨量、 降雨持续时间、 降雨强度、 降雨时空气相对湿度均呈极显著负相关 (P 0101)、 与风速呈极显著正相关 ( P 0101), 这与陈 引珍等 30的研究结果一致. 降雨量大、 降雨持续时间长时, 林冠贮水量达饱和后开始滴落成为穿透雨,间接减小了林冠截留率, 而较大的降雨强度可将林冠截留的部分降雨 / 溅 0走 19, 导致林冠截留率减小. 风在林冠对降雨的再分配过程中具有重要影响,使作用在林冠表面的空气发生移动, 增加了降雨时的雨水蒸发损失量, 而且, 风吹动树冠将其截留降雨 的一部分转变成林内穿透雨滴落
13、到林地, 因此, 林冠又增加了贮水能力, 进而增大了林冠截留量.林冠截留率还受林冠特征的影响. 本研究中川滇高山栎的冠层截留率为 1615 % , 远低于该地区岷江冷杉 林 ( 33133 % ) 2、 箭竹- 岷 江冷 杉 混交 林( 48115 % ) 31的林冠截留率, 林冠结构的不同是引起这种差异的主要原因. 雨滴降落到针叶树上容易 被针叶间的缝隙拦截 13, 不易滴落, 导致岷江冷杉针叶林有较高的林冠截留率; 虽然川滇高山栎的叶片较大, 但其革质表面的吸附雨水能力较差, 导致其 林冠截留率较低.本研究中有一场降雨 ( 9月 8日 )的林冠截留率小于 0 . 其原因可能为该场降雨与前一
14、场降雨的间 隔时间较短, 而本场的降雨量又较大, 林冠贮水饱和后有较多的雨水滴落至雨量槽内, 导致林内穿透雨量大于林外降雨.参考文献 1 Zhao Y-T (赵玉涛 ), Zhang Z -Q (张志强 ), Yu X-X (余新晓 ).Review on water transfer mechanis ms be - tween interfaces of forestry watershed .Journal of Soil and Water Conservation (水土保持学报 ),2002,16 ( 1):92- 95 ( in Chinese) 2 LiZ-X (李振新 ),
15、Ouyang Z -Y (欧阳志云 ), ZhengH (郑 华 ),et al.Co mparison of rainfall redistribution in two ecosyste ms inM injiang upper catchments , China . Journal of PlantEcology (植物生态学报 ),2006, 30 ( 5):723- 731 ( in Chinese) 3 Liu S- H (刘世海 ), Yu X-X (余新晓 ). Hydrological properties of the canopy of water resource p
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