林冠截留研究現(xiàn)狀及其影響因素

牛強(qiáng)　崔卓卿

摘 要 林冠截留是森林水文的重要過(guò)程，是大氣降雨到達(dá)森林生態(tài)系統(tǒng)的第一次截持，在森林水源涵養(yǎng)和水土保持等方面都有著重要的作用?；诖?，主要對(duì)我國(guó)林冠截留的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)并分析影響林冠截留的主要因素。

關(guān)鍵詞 林冠截留；水源涵養(yǎng)；大氣降雨

中圖分類(lèi)號(hào)：S715.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-890X（2015）21--02

林冠截留是雨水在植物葉面吸著力、承托力、重力和水分子內(nèi)聚力作用下的葉面水分儲(chǔ)存現(xiàn)象。在森林與降水的關(guān)系中，林冠截留是對(duì)降水的第1層阻截，也是森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)降水的第1次再分配，其余大部分雨水通過(guò)林內(nèi)穿透雨的形式落到地表枯枝落葉層，最終形成土壤蓄水。

1 林冠截留的研究現(xiàn)狀

目前，林冠截留的研究已有100多年的歷史，通過(guò)國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)林冠截留的研究，積累了大量有關(guān)截留率和截留量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。據(jù)研究，在林分成熟、長(zhǎng)勢(shì)較好的天然林中，森林林冠層對(duì)降雨的截流量在10～20 mm，而林冠層年截留量一般跟該地區(qū)的年降雨量和年降雨次數(shù)有關(guān)，其截留量基本達(dá)到年降水量的15%～45%。石培禮[1]等研究認(rèn)為，林冠截留率為19.85%±7.16%，變動(dòng)范圍和變異系數(shù)分別在11.4%～34.3%和6.68%～55.05%。劉世榮[2]等人對(duì)我國(guó)不同氣候、不同森林植被類(lèi)型的冠層截留特征的研究表明：我國(guó)主要森林植被類(lèi)型的年平均林冠截留量在134.0～626.7 mm，變動(dòng)系數(shù)在14.27%～40.53%；而平均林冠截留率在11.40%～34.34%，變動(dòng)系數(shù)在6.86%～55.05%。由于森林冠層具有比較大的降水截留量和附加截留降水的能力，能夠有效減少進(jìn)入林地內(nèi)的降雨量，延長(zhǎng)降雨和產(chǎn)流的歷時(shí)，減少由于地表徑流而造成的水土流失狀況。張勝利[3]等分別對(duì)不同樹(shù)種林冠層對(duì)降雨動(dòng)能的影響的研究表明：當(dāng)華山松的冠層下限高度高于7 m，林內(nèi)穿透雨則具有較大的動(dòng)能，當(dāng)降雨等級(jí)為小雨時(shí)，華山松的林冠層能夠有效的減少林內(nèi)穿透雨的動(dòng)能，而當(dāng)降雨強(qiáng)度在中雨以上的情況下，森林冠層降雨動(dòng)能的影響微弱。王禮先[4]等的研究表明，雨強(qiáng)較小時(shí)，冠層枝葉對(duì)雨滴的積聚和匯流的作用明顯，從而增加了林內(nèi)二次降雨的動(dòng)能，加大了濺蝕的強(qiáng)度；而在雨強(qiáng)較大時(shí)，林冠的截留作用大大減少了林內(nèi)降雨的動(dòng)能。張琨[5]等的研究結(jié)果表明，對(duì)截留量影響程度的大小依次為：降雨量>降雨強(qiáng)度>風(fēng)速>氣溫>空氣濕度。范世香[6]等采用林冠截留能力模型對(duì)不同森林植被類(lèi)型的林冠截留的研究證明，林冠截留能力模型的有效性，能夠更準(zhǔn)確的反應(yīng)林冠對(duì)降雨的截留效果，由于植被種類(lèi)、密度、結(jié)構(gòu)和氣象條件的不同，截留量存在很大差異。一些地方的植被截留量可能占到降雨量的50%。

2 林冠截留的影響因素

林冠截留降雨是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，截留雨量受到植物本身特性和氣象因素的影響。

2.1 植物本身的特性

如樹(shù)種，樹(shù)冠厚度，樹(shù)齡，疏密度等。研究表明，林冠截留量的大小和葉面積指數(shù)密切相關(guān)，葉面積指數(shù)越大，林冠截留量也越大，不同樹(shù)種的枝葉繁茂程度不同，冠幅越大、長(zhǎng)勢(shì)越茂密的植被葉面積指數(shù)也越大，相應(yīng)的林冠截留量也就越大；而對(duì)于同一樹(shù)種來(lái)說(shuō)，葉面積指數(shù)和樹(shù)齡有關(guān)，從幼齡到成熟直到過(guò)熟的不同生長(zhǎng)階段，葉面積指數(shù)先增大后減小，林冠截留量也隨著葉面積指數(shù)的變化相應(yīng)的增長(zhǎng)或減小。針對(duì)同一流域來(lái)說(shuō)，由于林冠結(jié)構(gòu)的差異，不同森林植被類(lèi)型的冠層截留量和降雨量之間的關(guān)系也有較大的差異，即便是同一種植被類(lèi)型的林分，截留量也會(huì)由于郁閉度的不同而不同。此外，冠層厚度的大小也對(duì)林冠截留量較大的影響，冠層厚度越大，冠層對(duì)降雨的截留作用越好，能夠增加降雨在通過(guò)冠層的歷時(shí)，更加有效的減少降雨的動(dòng)能。研究表明，林冠截留量與林分的郁閉度呈正相關(guān)，即郁閉度增加截留量增加。樹(shù)齡在30～40 a的植被截留量是最大的。

2.2 氣象、氣候因素

如降雨量、降雨強(qiáng)度、雨滴直徑、氣溫、風(fēng)和前期枝葉濕度等。降雨量及降雨強(qiáng)度對(duì)林冠截留也有顯著影響。在降雨初期，降雨能夠完全被林冠層的樹(shù)葉吸收截持，隨著降雨時(shí)間的延長(zhǎng)，冠層的樹(shù)枝樹(shù)葉對(duì)雨水的吸收達(dá)到飽和狀態(tài)。因此，在一場(chǎng)降雨中，林冠截留量并不會(huì)隨降雨量的增加不斷增加，而是當(dāng)降雨量達(dá)到某一個(gè)值時(shí)，林冠截留量達(dá)到飽和。降雨強(qiáng)度也和林冠截留過(guò)程有關(guān)，降雨強(qiáng)度越大，冠層的飽和時(shí)間也就越快。對(duì)于連續(xù)的降雨，冠層在降雨初期就已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)，因此對(duì)于之后其他場(chǎng)次的降雨不再有截留的效果。當(dāng)有蒸發(fā)存在時(shí)，截留量隨降雨量變化是一種非飽和的緩慢上升關(guān)系。林冠截留量具有隨雨滴直徑減小而增大的特性。風(fēng)也是影響林冠截留的重要因素。但風(fēng)對(duì)冠層截留量大小的影響會(huì)產(chǎn)生兩種截然不同的效果：其一，因?yàn)轱L(fēng)的吹動(dòng)，冠層樹(shù)枝樹(shù)葉上吸附的雨水會(huì)被風(fēng)吹走，從而減少了林冠截留量；其二，由于風(fēng)的吹動(dòng)增加了林內(nèi)的空氣流動(dòng)性，因而增加了冠層樹(shù)枝樹(shù)葉的蒸發(fā)量，能夠延長(zhǎng)冠層達(dá)到飽和狀態(tài)的時(shí)間，進(jìn)而增加了林冠截留量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，影響林冠截留量的因素是相當(dāng)復(fù)雜的，對(duì)于林冠截留量的研究要綜合多方面的影響因素，針對(duì)主要的影響因素進(jìn)行具體的分析才能得到相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1]石培禮，李文華.森林植被變化對(duì)水文過(guò)程和徑流的影響效應(yīng)[J].自然資源學(xué)報(bào)，2001，16（5）：481-487.

[2]劉世榮.中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)水文生態(tài)功能[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1996.

[3]張勝利，雷瑞德，呂瑜良，等.秦嶺火地塘林區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)水量平衡研究[J].水土保持通報(bào)，2000，20（6）：18-22.

[4]王禮先，張志強(qiáng).森林植被變化的水文生態(tài)效應(yīng)研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究，1998，11（6）：14-23.

[5]張琨，張洪江，程金花，等.重慶四面山5種森林類(lèi)型林冠截留影響因素淺析[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，39（17）.173-178

[6]范世香，高雁，程銀才，等.林冠對(duì)降雨截留能力的研究[J].地理科學(xué)，2007，27（2）：200-204.

（責(zé)任編輯：趙中正）