林业科学

作者：袁秀锦1,2,肖文发1,2,雷静品2,3,*,潘磊4,王晓荣1,4,崔鸿侠4,胡文杰4

单位：1. 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业和草原局森林生态环境重点实验室 北京 1000912. 南京林业大学南方现代林业协同创新中心 南京 2100373. 中国林业科学研究院林业研究所 国家林业和草原局 林木培育重点实验室 北京 1000914. 湖北省林业科学研究院 武汉 430075

关键词：冠层结构,马尾松,穿透雨,树干茎流,空间分布,Monte Carlo模拟

基金：国家"十二五"科技支撑项目(2015BAD07B0403)

目的: 探讨马尾松林下穿透雨和树干茎流空间分布特征及其影响因素，为准确量化马尾松林下降水分配过程以及水源涵养功能评价提供科学依据。方法: 2017年5-9月，在1个马尾松林下布设16个截面面积为3 000 cm2的雨量收集器来观测穿透雨，选择27株马尾松标准木研究树干茎流的空间变异特征，应用Pearson相关分析研究冠层结构参数与穿透雨、树干茎流之间的关系，并用Monte Carlo抽样方法确定在一定误差范围内估测穿透雨所需雨量收集器的数量。结果: 研究期间林外总降雨量1 008.4 mm，林下总穿透雨量和树干茎流量分别为829.8和14.4 mm，各占总降雨量的82.3%和1.4%；树干茎流量和茎流率均随降雨量的增加而增加，但茎流量变异系数随着降雨量增加而减小，且茎流量变异系数达到60%后趋于稳定，树干茎流量与树木的冠幅面积和胸径呈显著正相关（P < 0.01）；穿透雨率随降雨量增加而增加，穿透雨率达到87%后趋于稳定，用"S"曲线函数可较好地拟合穿透雨率与降雨量的关系（P < 0.01）；在测定样地中，穿透雨量存在较大的空间异质性，其变异系数随降雨量增加先显著降低而后稳定，两者用倒数函数拟合效果较好（P < 0.01）；冠层结构是影响穿透雨量空间变异的主要影响因子，但其作用因降雨量的大小而不同；叶面积指数、冠层厚度、测点距树干的距离以及冠层覆盖度均能影响穿透雨的空间分布，其中以叶面积指数对穿透雨量的影响最大；不同雨量级在相同置信区间达到相同的误差水平，所用穿透雨收集器数量不同，随着雨量级增大，用较少雨量收集器就可以达到相同的误差水平，当雨量级在0~10 mm时，所用穿透雨收集器数量最多，即95%置信区间下，5%误差范围内，所需最少的穿透雨收集器数量为13个；雨量级在大于40 mm时，达到相同误差水平所用集水槽数量最少，即95%置信区间下，测的穿透雨值在5%误差范围内，所需最少的穿透雨收集器数量为6个。结论: 马尾松林下穿透雨量和树干茎流量空间变异特征同时受降雨特征和冠层结构特征的影响，且穿透雨量和树干茎流量的空间异质性均随着降雨量增大而减小，而后趋于稳定，但树干茎流量的空间变异系数稳定值大于穿透雨，冠层结构决定了林内穿透雨量空间分布的总格局，其中以叶面积指数与穿透雨率相关性最强，而胸径对树干茎流量的影响最为显著；本研究在参考降雨量级0~10 mm时，在95%或90%的置信区间下，若将穿透雨数值控制在5%误差范围内，在50 m×50 m样地内至少需布设13或11个3 000 cm2收集器。

来源：2020年第1期

《林业科学》期刊编辑部

查看林业科学杂志2020年第1期