天然落叶松林冠截留及林内雨延滞效应研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:cloudyang
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漠河县位于大兴安岭地区,地处中国版图的最北端,属寒温带地区,兴安落叶松林为当地典型地带性植被,建国初期,为满足国家发展需要,大量优质林木被砍伐,矿产开采量急剧增加,导致该地区森林覆被率锐减,森林涵养水源能力急剧下降,水土流失加剧,白天保工程实施以来,森林生态系统得到了较好的保护与恢复,兴安落叶松逐渐表现出比较强的生长优势,丰富了该地区落叶松林的蓄积量,对该地区的生态恢复、水土固持、优化水资源水质及提高环境气候质量具有极其重要的作用。本文以黑龙江漠河森林生态站天然落叶松林为研究对象,对天然落叶松林进行定位观测,揭示了天然落叶松林冠截留特征及林内雨的延滞效应,并对林冠截留进行了量化模拟。结果表明:1)观测期内研究区降雨多集中在7、8月份,占降雨总量的60%,9月降雨量显著减少,仅10%,与该地区雨热同期的气候类型相一致;该区降雨多以小雨为主(P<5.0mm),占观测期内总降雨场次的75%,但降雨量在同期降雨总量中的占比较低,仅为21.01%,大雨(P>20.Omm)出现频率相对较低,仅7.14%,但其降雨量却占观测期内降雨总量的43.26%。2)穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降雨总量的76.5%、2.6%和20.9%。同时表现出一定的时空分布特征,周降雨量、周穿透雨量及周穿透雨率最大值均出现在观测期的第四周,而最小值则表现出不一致性,穿透雨率的周际变化波动性较大,且随周降雨量的变化无明显的变化规律;观测期内5-9月份穿透雨率表现出波动式变化,其中,5月份穿透雨率最高,7月份次之,9月份最低;穿透雨量随观测期内划分的季节推移表现出逐渐下降的趋势,自春季(5月)到秋季(9月)分别为35.4mm、 126.45mm、60.35mm,分别占季节降雨量的80.05%、77.39%、73.96%。观测期内不同月份树干茎流量,除8月份因单场降雨量很大导致树干茎流率较大外,5月份的平均树干茎流率为2.82%,高于其他月份;平均林冠截留率的月际变化具有波动性,其中5月份、7月份、8月份分别为17.14%,18.88%,18.53%,变化并不明显,但6月份和9月份却表现出较大幅度的变化,分别为27.32%和31.36%,林冠截留率与季节降雨量具有明显的负相关关系,即春、秋两季降雨量虽相对较少,但其林冠截留率相对较大,分别为28.85%和33.04%,夏季降雨量较大,但林冠截留率最小,为19.89%,周降雨量的极值与周林冠截留率极值的出现具有不一致性。林冠截留量(率)不仅受林外降雨量影响,而且对林外降雨特征的变化具有一定程度的响应,其林外降雨量大体一致,对林冠截留量(率)的主要制约因素为降雨强度,即降雨强度越大,林冠截留量(率)越小,雨前干燥期长短也是林冠截留量(率)大小的制约因素,即雨前干燥期越长,林冠越干燥,林冠截留量越大,但当雨前干燥期足够长时,其制约效果明显下降,主要制约因素又转为降雨特征(降雨量、降雨强度、降雨历时等)。3)林外降雨事件发生后,林内雨与林外雨在产生和终止时间上均存在一定延滞性;随降雨量级增大,林内雨滞后时间表现出逐渐缩短的趋势,变动范围为(67.8±7.8)~(17.2±3.9)min(穿透雨)和(112.0±38.8)~(48.3±10.6)min(树干茎流);相同降雨量级下,林内雨滞后时间随降雨强度增大而逐渐降低,且降雨强度>2mm·h-1时延滞时间显著缩短,同时随雨前干燥期的增加而增长,而当雨前干燥期≥48 h时,降雨量则是影响滞后时间的主要因素;降雨终止时,降雨量>5.0 mm,穿透雨终止时间也存在延滞性,且随降雨强度增加而增大,但与雨前干燥期关系不明显;树干茎流终止时间先于林外雨终止时间,且主要与降雨量级有关,降雨量级越小,终止时间越早。4)林冠截留量的模拟值与实测值为65.17mm和63.53mm,相对误差为2.58%;周累计林冠截留量与实测值的相对误差为2.59%;春、夏、秋季模拟值与实测值相对误差分别为0.71%,3.62%和0.44%;单次降雨林冠截留量的模拟只有在降雨量较小情况下,模拟精度较高,当降雨量增加到12.23mm时,模拟精度显著降低,总体而言Gash模型对研究区兴安落叶松林林冠截留量的模拟具有较好的适用性。
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