三峡库区不同林地降雨再分配过程研究

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本研究以位于三峡库首的大老岭国家自然保护区内暖性针叶林、针阔混交林和落叶阔叶林三种典型林地为研究对象,利用自计雨量计和自制雨量器对三种林地的穿透降雨、树干茎流和林冠截留进行连续222天的定位观测,定量描述了三峡库区内不同类型林地林冠层对不同场次降水的再分配过程,对影响降水再分配的降雨特征和林分特征因子进行分析研究,对穿透雨的延滞效应和控制因子进行讨论,旨在揭示不同林地对降雨输入过程的影响机制,进而为三峡库区生态建设和植被保护提供借鉴,具体结论如下:(1)2018年4月8日到2018年1 1月15日期间,研究区共发生降雨事件65次,降雨总量1145 mm,降雨集中在5~7月份;降雨类型以<10 mm的小雨事件为主,占降雨总场次的52%,但累计雨量构成仅仅占8.9%。单场降雨量≥100 mm的暴雨和大暴雨共发生5次,累计雨量占总降雨量的40%,降雨集中且多暴雨。(2)3种林地对林外降雨的再分配表现出不同的特征。研究期内,暖性针叶林、针阔混交林和落叶阔叶林对应的穿透雨率、树干茎流率和林冠截留率依次分别为62.8%、6.9%、28.5%,72.8%、2.7%、24.5%和 75.7%、3.4%、20.8%。3 种林地穿透雨量和穿透雨率均随着降雨量的增加而迅速增大,后趋于稳定,均随着30 min最大降雨强度的增大而增加;树干茎流量和树干茎流率也随着降雨量级的增加呈现波动上升趋势,随降雨强度的增大呈现先上升后下降的趋势,暖性针叶林平均树干茎流率最大,落叶阔叶林产生树干茎流速度最快;3种林地林冠截留率均随着降雨量的增大而降低,随30 min内最大降雨强度增加而降低,落叶阔叶林在不同雨量级和降雨强度下林冠截留率均波动不大。总体来看,林冠截留能力暖性针叶林>针阔混交林>落叶阔叶林。(3)相关分析发现,3种林地穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量均与林外降雨量存在线性关系,林外降雨量与穿透雨率和林冠截留率都呈对数关系。拟合发现,暖性针叶林、针阔混交林和落叶阔叶林产生穿透雨所需最小降雨量分别为1.90 mm、1.46 mm和0.86 mm,产生树干茎流所需最小降雨量分别为4.45 mm、2.53 mm和2.01 mm。林冠截留与降雨特征、林分特征因子的相关分析结果表明,3种林地林冠截留率与降雨量、降雨历时和30 min内最大降雨强度呈极显著负相关(α=0.01)。相同降雨条件下,同一林地内,胸径、树高、冠层厚度和冠幅大小之间的差异并没有引起林冠截留率的显著差异,但不同林地之间存在显著差异,同一胸径、树高、冠层厚度和冠幅级别下,暖性针叶林和针阔混交林的林冠截留率之间并无显著差异,但二者都显著大于落叶阔叶林。(4)林外降雨事件发生后,3种林地林内穿透雨在产生和终止时间上均存在一定的延滞性,穿透雨出现的滞后时间表现为落叶阔叶林<针阔混交林<暖性针叶林,相同降雨量级下,穿透雨产生的滞后时间随着降雨强度的增大而逐渐缩短,同时随雨前干燥期和降雨历时的增加而增长;林外降雨终止时,3种林地穿透雨结束的延迟时间表现为落叶阔叶林<针阔混交林<暖性针叶林,随着降雨强度的增大,穿透雨终止的延滞效应越来越弱,甚至出现穿透雨先于林外降雨结束的情况。穿透雨延滞时间与林外降雨因子的相关分析显示,三种林地穿透雨产生的延滞时间均与平均降雨强度呈显著负相关,与降雨历时显著正相关;同时,穿透雨出现的延滞时间与单场降雨期间内前一小时的降雨量和降雨强度显著负相关;30 min最大降雨强度对穿透雨终止的延滞时间影响显著。
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