小興安嶺紅松林冠層截留降雪特征及模擬*

肖 洋 張淑蘭 張海軍 宋國(guó)華 王全波 宋純彥

(1.黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院 哈爾濱 150080；2.安康學(xué)院 安康 725000;3.黑龍江豐林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局 伊春 153033)

林冠對(duì)降雪的截留因降雪可在樹(shù)冠上存留較長(zhǎng)時(shí)間而顯著不同于對(duì)降雨的截留，傳統(tǒng)上對(duì)以降水-穿透雨為主要過(guò)程的森林植被水文特征的認(rèn)識(shí)并不適合于以降雪-穿透雪為主要過(guò)程的森林植被(劉世榮等，2003)，林冠對(duì)降雪的截留對(duì)季節(jié)性積雪覆蓋區(qū)域的水文循環(huán)具有重要影響(張慶費(fèi)等，1994；Varholaetal.，2010；Moeseraetal.，2015；Yoichietal.，2017；張飛云等，2019)。林冠截留降雪過(guò)程受降雪特征、小氣候、冠層結(jié)構(gòu)、樹(shù)木幾何特征等多種內(nèi)外因素的共同制約(Lundbergetal.，1994)。一般認(rèn)為，林冠截留雪量可用降雪量的線(xiàn)性方程來(lái)描述(Fitzharris，1975)，林冠次降雪截留率隨次降雪量增加而減少(Joeletal.,2014)。Harestad等(1981)研究表明，林冠郁閉度和次降雪量均對(duì)海岸地區(qū)森林的次降雪截留率有顯著影響。對(duì)紅皮云杉(Piceakoraiensis)林木進(jìn)行γ射線(xiàn)衰減試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，次降雪截留速率與次降雪速率和歷時(shí)有關(guān)，截留雪量可用降雪深度的線(xiàn)性方程來(lái)描述(Calder，1990)。但也有研究認(rèn)為，林冠次降雪截留率在不同降雪條件下差異不顯著，只受林冠郁閉度的顯著影響(Mcnayetal.，1988；Storcketal.，2002)。劉海亮等(2010；2012)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于不同的降雪強(qiáng)度和降雪量，不同森林類(lèi)型的林冠次降雪截留率差異顯著。不同森林類(lèi)型和氣候特征致使林冠次降雪截留率差異較大，如北美寒溫帶大陸性氣候地區(qū)的針葉林冠層能夠截留60%的降雪(Strasseretal.，2011)，蘇格蘭溫帶海洋性氣候地區(qū)的針葉林能夠截留32%～35%的降雪(Lundbergetal.，1998)，我國(guó)寒溫帶大陸性氣候地區(qū)的大興安嶺和北溫帶大陸性氣候地區(qū)的小興安嶺主要針葉林生態(tài)系統(tǒng)林冠次降雪截留率為12%～40%(張淑蘭等，2015；李奕等，2014)。

森林植被冠層截留降雪的觀測(cè)過(guò)程較為復(fù)雜，根據(jù)野外實(shí)測(cè)資料建立、檢驗(yàn)和優(yōu)化林冠降雪截留模型一直是研究者關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。在溫帶氣候條件下，Satterlund等(1967)采用稱(chēng)質(zhì)量法觀測(cè)花旗松(Pseudotsugamenziesii)和白松(Pinusmonticola)幼樹(shù)的降雪截留過(guò)程，建立了次降雪截留量統(tǒng)計(jì)模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在幼樹(shù)枝條上存留有小于1 mm和大于2.5 mm前期降雪時(shí)次降雪截留速率較低，而在存留有1～2.5 mm前期降雪時(shí)次降雪截留速率較高。Schmidt等(1991)應(yīng)用剪枝稱(chēng)質(zhì)量法觀測(cè)英格曼云杉(Piceaengelmannii)、落磯山冷杉(Abieslasiocarpa)和闊葉松(Pinuscontortavar.latifolia)枝條在22場(chǎng)次降雪中的截留過(guò)程，證明了Satterlund等(1967)的研究結(jié)論并修正了其模型，建立了適合單枝尺度的降雪截留統(tǒng)計(jì)模型。上述基于單枝或單樹(shù)尺度的模型建立是在溫帶海洋性氣候條件下進(jìn)行的，每次降雪前的截留雪負(fù)荷假設(shè)為0；而在北方寒溫帶大陸性氣候條件下，雪的截留過(guò)程與溫帶海洋性氣候不同，截留雪能夠保持在林冠上數(shù)天(Hedstrometal.，1998)，每次降雪前截留雪的負(fù)荷不為0?；诖?，Hedstrom等(1998)和Pomeroy等(2002)在寒溫帶大陸性氣候條件下通過(guò)稱(chēng)質(zhì)量法建立了可用于林分尺度的基于物理機(jī)制的半經(jīng)驗(yàn)性理論降雪截留模型，模型考慮了林冠層殘存截留雪、林冠結(jié)構(gòu)、大氣降雪量等參數(shù)的影響，具有明確的物理意義。Andreadis等(2009)基于能量和水量耦合平衡法，建立了可應(yīng)用于林分尺度的理論降雪截留模型，將林冠層的截留雪分為冰雪固態(tài)和水液態(tài)2種狀況來(lái)考慮，模型運(yùn)行時(shí)需要林冠層和地表的多個(gè)氣象參數(shù)，計(jì)算較為復(fù)雜。綜上可知，目前國(guó)內(nèi)外已建立了3種類(lèi)型的林冠降雪截留模型，包括基于單枝或單樹(shù)尺度的統(tǒng)計(jì)模型、基于林分尺度的半經(jīng)驗(yàn)性理論模型和基于能量和水量平衡法的機(jī)理性較強(qiáng)的理論模型(肖洋等，2017)，其中半經(jīng)驗(yàn)性理論模型結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，能較好地揭示林冠截留過(guò)程機(jī)理，使用冠層結(jié)構(gòu)參數(shù)和次降雪量資料即可運(yùn)行。

紅松(Pinuskoraiensis)是我國(guó)寒溫帶針葉林中最典型的地帶性頂級(jí)植被，在小興安嶺和長(zhǎng)白山地區(qū)分布較廣。研究發(fā)現(xiàn)，紅松林冠層降雪截留過(guò)程與大氣降雪量和降雪強(qiáng)度之間存在緊密關(guān)聯(lián)(劉海亮等，2010；2012；張淑蘭等，2015)，但對(duì)紅松林冠層結(jié)構(gòu)特征如何影響降雪截留和穿透降雪目前仍不清楚。鑒于此，本研究以小興安嶺地區(qū)原始紅松林為對(duì)象，通過(guò)分析冠層截留和穿透降雪的動(dòng)態(tài)變化及其與冠層結(jié)構(gòu)特征間的關(guān)系，并利用Pomeroy等(2002)建立的半經(jīng)驗(yàn)性統(tǒng)計(jì)模型對(duì)冠層截留雪量進(jìn)行模擬分析，以期能夠優(yōu)化模型參數(shù)并準(zhǔn)確估算研究區(qū)域的林冠次降雪截留量，為定量評(píng)價(jià)該區(qū)域紅松林的生態(tài)雪水文效應(yīng)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黑龍江省小興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站，該站建立在伊春五營(yíng)豐林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，地處小興安嶺山脈中段(128°59′—129°15′E，48°02′—48°12′N(xiāo))，為典型低山丘陵地貌，海拔285～688 m，坡度10°～25°。研究區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季嚴(yán)寒干燥多風(fēng)雪，春秋兩季氣候多變，春季多大風(fēng)，降水量小，易發(fā)生干旱，秋季降溫急劇，多出現(xiàn)早霜。年均氣溫-0.5 ℃，極端最高氣溫34.9 ℃，極端最低氣溫-44.5 ℃，全年無(wú)霜期100～110天；年降水量680～750 mm，降雨多集中在7—8月，降雪量占年總降水量的10%～20%，且積雪期長(zhǎng)達(dá)130～150天，年均空氣相對(duì)濕度78%。地帶性土壤為暗棕色森林土。主要森林植被類(lèi)型有白樺(Betulaplatyphylla)次生林、原始云杉(Piceaasperata)冷杉(Abiesnephrolepis)紅松林、原始椴樹(shù)(Tiliaamurensis)紅松林、原始楓樺(Betulacostata)紅松林、原始云杉冷杉林和原始興安落葉松(Larixgmelinii)林等，其中以紅松為主的溫帶針闊葉混交林屬地帶性植被(張淑蘭等，2015)。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)計(jì)與調(diào)查

試驗(yàn)于2013年11月至2014年4月和2014年11月至2015年4月的天然降雪條件下進(jìn)行。在研究站設(shè)置2塊1 hm2綜合觀測(cè)樣地(編號(hào)A和B)，樣地間距500 m，林分是以紅松為主、伴生云杉和冷杉的原始林。長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)林內(nèi)外的降雪量，并于2013年11月調(diào)查樣地內(nèi)樹(shù)高、胸徑、林冠高度、林冠寬度、郁閉度、葉面積指數(shù)和坡度因子，樣地概況見(jiàn)表1。

表1 樣地概況Tab.1 Survey of sample plots

2.1.1 林外次降雪量、林內(nèi)次穿透降雪量監(jiān)測(cè)及林冠次截留雪量計(jì)算 在距離B樣地200 m的林外空地處，間隔20 m隨機(jī)布設(shè)4個(gè)1 m×1 m集雪槽，測(cè)定林外次降雪量。集雪槽為1 m2正方形木槽，深度20 cm，邊緣為45°棱狀，降落在木槽邊緣內(nèi)的雪能夠滑落到槽內(nèi)，集雪槽放置在離地面50 cm高的木架上。為減少測(cè)定過(guò)程中因雪升華/蒸發(fā)和風(fēng)吹雪帶來(lái)的誤差，每次降雪后及時(shí)用鋼直尺沿集雪槽對(duì)角線(xiàn)間隔20 cm測(cè)定4個(gè)點(diǎn)的雪深，取平均值作為次降雪深度；同時(shí)用已知質(zhì)量的直徑5 cm、高60 cm圓筒形自制PVC量雪器在每個(gè)集雪槽內(nèi)隨機(jī)重復(fù)3次采集雪樣，帶回實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)雪質(zhì)量并計(jì)算平均次降雪密度(g·cm-3)；根據(jù)次降雪深度和次降雪密度推求林外次降雪量(mm)。

在各樣地內(nèi)沿對(duì)角線(xiàn)間隔10 m布設(shè)14個(gè)與林外規(guī)格一致的集雪槽，2塊樣地共布設(shè)56個(gè)集雪槽，采用與林外次降雪量監(jiān)測(cè)相同的方法，每次降雪后及時(shí)量測(cè)雪深并采集雪樣，推求林內(nèi)次穿透降雪量。集雪槽于春季和夏季無(wú)雪期收回保存，秋季降雪之前再布設(shè)到各樣地。

根據(jù)水量平衡原理，林冠次截留雪量I(mm)可表示為：

I=Pc-T。

(1)

式中：Pc為次降雪量，mm；T為冠層次穿透降雪量，mm。該公式忽略了林冠次截留雪的升華/蒸發(fā)量。

2.1.2 集雪槽附近林分因子和地形因子調(diào)查 2013年10月上旬于林內(nèi)布設(shè)集雪槽，并在以其為中心的5 m半徑范圍內(nèi)，采用常規(guī)方法精確調(diào)查樹(shù)高、胸徑、林冠高度、林冠寬度、郁閉度、葉面積指數(shù)等林分因子，同時(shí)調(diào)查坡度、坡向和坡位等地形因子。樹(shù)高和林冠高度用超聲波測(cè)高系統(tǒng)(Vertex IV 60)獲得；在樣地內(nèi)每個(gè)集雪槽上方用Nikon(Coolpix995，f=7～32 mm)相機(jī)和Nikon魚(yú)眼鏡頭(FC-E8，f=8～24 m)，選擇陰天或下午太陽(yáng)落山后拍照，拍照時(shí)相機(jī)保持水平，垂直向上拍攝，焦距調(diào)節(jié)至最短，使魚(yú)眼鏡頭拍攝范圍最大，攝取林分全天空照片，樣地以外的天空盡量不收入視野范圍(姚丹丹等，2015)。采用Hemiview 冠層分析系統(tǒng)處理魚(yú)眼相片，得到每個(gè)集雪槽上方的冠層郁閉度和葉面積指數(shù)。

2.2 林冠降雪截留模型

利用Pomeroy等(2002)建立的基于物理機(jī)制的半經(jīng)驗(yàn)性理論降雪截留模型(該模型認(rèn)為林冠層的葉面積指數(shù)、林冠郁閉度和樹(shù)木種類(lèi)等決定了林冠截留降雪能力)模擬紅松林冠次截留雪量，模型形式為：

I=cI*(1-e-Ccpc/I*)；

(2)

(3)

式中：c為林冠截留雪經(jīng)驗(yàn)釋放系數(shù)；pc為次降雪量，mm；Cc為林冠郁閉度；I*為林冠最大截留雪量，mm；Sp為雪荷載系數(shù)；LAI為葉面積指數(shù)；ρ為次降雪密度，kg·m-3。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的相關(guān)分析和多元回歸統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 林外降雪特征

2013年11月至2014年4月和2014年11月至2015年4月，共觀測(cè)到17場(chǎng)降雪，累計(jì)降雪量174.3 mm。在2年觀測(cè)期間內(nèi)，次降雪量級(jí)<10 mm的發(fā)生頻率達(dá)53%；15～20 mm和>20 mm的頻率相對(duì)較低，均為12%；平均次降雪量10.3 mm，變異系數(shù)1.01;平均次降雪強(qiáng)度4.41 mm·d-1，最小次降雪強(qiáng)度0.48 mm·d-1，最大次降雪強(qiáng)度10.40 mm·d-1，變異系數(shù)1.14；次降雪強(qiáng)度<4.9 mm·d-1的降雪事件占65%，次降雪強(qiáng)度>5 mm·d-1的降雪事件占35%(圖1)。觀測(cè)期間降雪以中小雪為主。

圖1 觀測(cè)期間不同次降雪量級(jí)和次降雪強(qiáng)度的發(fā)生頻率Fig.1 Frequency of snowfall with different depth and intensity grades during the observation period from

3.2 林內(nèi)穿透降雪特征

2013年11月至2014年4月和2014年11月至2015年4月，林內(nèi)累計(jì)穿透降雪量126.2 mm，占累計(jì)降雪量的72.4%。次穿透降雪量最大值19.8 mm，占次降雪量的85.5%，最小值2.0 mm，占次降雪量的70.6%。17次降雪的平均次穿透降雪量7.4 mm，平均次穿透率69.3%。次穿透降雪量和次穿透率隨次降雪量增加而增大?；貧w分析表明，次穿透降雪量與次降雪量呈顯著的冪函數(shù)正相關(guān)關(guān)系(R2=0.98)，次穿透率與次降雪量呈線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系(R2=0.36)(圖2)。

圖2 觀測(cè)期間次穿透降雪量和次穿透率與次降雪量的回歸分析Fig.2 Regression analysis between snowfall and the through-snowfall and through-snowfall rate during the observation period

林內(nèi)穿透降雪量除受空曠地降雪量影響外，還與林分特征緊密聯(lián)系。匯集56個(gè)林內(nèi)集雪槽17場(chǎng)降雪的平均次穿透降雪量、平均次截留雪量及以林內(nèi)集雪槽為中心5 m半徑范圍內(nèi)的林分因子和地形因子等數(shù)據(jù)(表2)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了相關(guān)分析和多元回歸分析。

表2 紅松林內(nèi)56個(gè)集雪槽的平均次穿透降雪量、平均次截留雪量以及林分特征和坡度Tab.2 Mean through-snowfall and mean snow interception by canopy at 56 trough-snowfall collectors and forest characteristics and slope in the Korean pine forests

相關(guān)分析結(jié)果(表3)表明，觀測(cè)期間平均次穿透降雪量與平均胸徑顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)分析和多元回歸分析(公式4)結(jié)果均表明，平均次穿透降雪量與平均樹(shù)高和坡度顯著正相關(guān)(P<0.05)，但與平均胸高斷面積、平均林冠高度、平均林冠寬度和葉面積指數(shù)的相關(guān)性不顯著(表3)。

T=8.6-0.057Cc+0.063H+0.023S(R2=0.587，P<0.05)。

(4)

3.3 林冠降雪截留特征

在2年觀測(cè)期內(nèi)，林冠截留雪總量48.1 mm，占林外降雪總量的27.6%。次截留雪量最大值6.6 mm，次降雪截留率為34.9%；最小值0.85 mm，次降雪截留率為29.4%。林冠平均次截留雪量2.8 mm，平均次降雪截留率為30.6%。由圖3可知，林冠截留雪量隨次降雪量增加逐漸增大，二者呈較好的冪函數(shù)關(guān)系(R2=0.81)，次降雪量解釋了80.7%的林冠次截留雪量變異。林冠次降雪截留率與次降雪量呈負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系(R2=0.41)，充分表明林冠截留降雪能力的限制作用。當(dāng)次降雪量<10 mm時(shí)，次降雪截留率為35.1%；當(dāng)次降雪量在10～20 mm之間時(shí)，次降雪截留率緩慢降至28.4%；當(dāng)次降雪量>20 mm時(shí)，次降雪截留率快速降至18.1%。

圖3 觀測(cè)期間次截留雪量和次降雪截留率與次降雪量的回歸分析Fig.3 Regression analysis between snowfall and the mount and of interception and interception officiency during show

續(xù)表2 Continued

林冠次截留雪量還受林分特征等的影響，相關(guān)分析結(jié)果(表3)表明，林冠次截留雪量與林冠郁閉度極顯著正相關(guān)(P<0.01)。逐步多元回歸分析(公式5)結(jié)果也表明，林冠次截留雪量與林冠郁閉度極顯著正相關(guān)(P<0.01)，且林冠郁閉度是林冠特征中唯一入選的林冠結(jié)構(gòu)指標(biāo)。

表3 紅松林次穿透降雪量和林冠次截留雪量與林分特征和地形因子的相關(guān)分析①Tab.3 Correlation analysis between through-snowfall and snow interception and forest characteristics and terrain factors in Korean pine forests

I=0.728+0.039Cc(R2=0.51，P<0.001)。

(5)

3.4 林冠次截留雪模擬

3.4.1 模型參數(shù) 林冠次截留雪量模型(公式2和3)中的經(jīng)驗(yàn)釋放系數(shù)c采用Pomeroy等(2002)的設(shè)定值，即c=0.68。Schmidt等(1991)認(rèn)為闊葉松和英格曼云杉的雪荷載系數(shù)Sp分別為6.6和5.9 kg·m-2，Pomeroy等(2002)采用兩樹(shù)種雪荷載系數(shù)的平均值，即Sp=6.3 kg·m-2，本研究中紅松是與闊葉松相似的針葉樹(shù)種，因此將雪荷載系數(shù)Sp設(shè)定為6.6 kg·m-2。對(duì)于模型中的次降雪密度ρ，Pomeroy等(2002)采用美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)建立的降雪密度與空氣溫度關(guān)系式計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)值70 kg·m-3，而本研究采用研究區(qū)2年次降雪密度實(shí)測(cè)平均值，即ρ=81 kg·m-3。經(jīng)過(guò)模型參數(shù)校正，原模型I=3.94LAI(1-e-Ccpc/5.8LAI)改為I=3.77LAI(1-e-Ccpc/5.54LAI′)來(lái)進(jìn)行模擬(表5)。

3.4.2 模擬結(jié)果 Pomeroy等(2002)模型模擬結(jié)果表明，17次降雪的林冠截留雪總量為44.3 mm，實(shí)際截留雪總量為48.1 mm，模擬值比實(shí)際值低3.8 mm，回歸模型的決定系數(shù)(R2)為0.800；修正模型模擬結(jié)果表明，林冠截留雪總量為43.9 mm，模擬值比實(shí)際值低4.2 mm，回歸模型的決定系數(shù)(R2)為0.802。2個(gè)模型的模擬結(jié)果基本一致，且結(jié)果相對(duì)較好(表5和圖4)。當(dāng)次截留雪量<2 mm時(shí)，模擬值與實(shí)際值吻合較好；而當(dāng)次截留雪量>2 mm時(shí)，模擬值與實(shí)際值偏差較大。

表5 林冠次截留雪量模型及其模擬結(jié)果Tab.5 Snow interception model and simulated result

圖4 不同林冠截留模型的次降雪截留量模擬值與實(shí)測(cè)值對(duì)比Fig.4 Comparison between the measured and model simulated snow interception in single snowfall events

4 討論

4.1 次穿透降雪量與次降雪量和林分特征等的關(guān)系

本研究中，次穿透降雪量隨次降雪量增加而增大，且次穿透降雪量與次降雪量為冪函數(shù)關(guān)系，而次穿透率與次降雪量為線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性回歸模型的決定系數(shù)(R2)較低，僅0.36，表明次降雪量只能解釋36%的次穿透率。相關(guān)分析和逐步回歸分析結(jié)果表明，次穿透降雪量還與林冠郁閉度、樹(shù)高和坡度緊密相關(guān)，然而多元逐步回歸模型的標(biāo)準(zhǔn)誤差較高，決定系數(shù)(R2)也較低，這表明僅考慮林分因子和地形因子構(gòu)建的模型預(yù)測(cè)精度不高，氣溫、風(fēng)速和濕度等氣象因子也可能對(duì)穿透降雪過(guò)程有影響，未來(lái)應(yīng)引入到模型中。

4.2 林冠次截留雪量與次降雪量和林分特征等的關(guān)系

林冠截留降雪能力不僅與降雪量相關(guān)，也與林分特征和氣象條件緊密相關(guān)。本研究中，林冠次截留雪量隨降雪量增加逐漸增大，次降雪截留率在不同降雪量級(jí)中差異較大，當(dāng)次降雪量小于10 mm時(shí)，次降雪截留率為35.1%；當(dāng)次降雪量在10～20 mm之間時(shí)，次降雪量截留率緩慢降至28.4%；當(dāng)次降雪量大于20 mm時(shí)，次降雪截留率快速降至18.1%，最終達(dá)到穩(wěn)定值，這表明林冠截留降雪能力是有限度的。林冠截留降雪過(guò)程除了受風(fēng)速、次降雪密度和氣溫等氣象條件影響外，也可能受前期林冠殘存截留雪量的影響(Schmidtetal.，1991)。

林冠郁閉度對(duì)林冠次降雪截留率影響較大。本研究中紅松林冠平均郁閉度為55%，次降雪截留率為30.6%；劉海亮等(2012)研究的紅松林冠郁閉度為87%，次降雪截留率為39.7%。本研究表明，林冠次降雪截留率隨次降雪量增加呈減少趨勢(shì)，林冠次截留雪量隨林冠郁閉度增加而顯著增加，與前人研究結(jié)果相一致(Harestadetal.,1981)。

4.3 林冠降雪截留模型

林冠降雪截留模型對(duì)預(yù)測(cè)降雪截留再分配過(guò)程有重要作用。由于林冠截留雪量受降雪量、降雪期間氣象條件和植被特征等共同影響，因此林冠降雪截留模型的適用性也受到很大限制。本研究中，相關(guān)分析和逐步回歸分析結(jié)果均表明，林冠郁閉度是最重要的林冠結(jié)構(gòu)指標(biāo)，然而多元逐步回歸分析模型較低的決定系數(shù)則表明，只用林冠郁閉度建立林冠降雪截留模型是不夠的，故本研究繼續(xù)采用Pomeroy等(2002)的半經(jīng)驗(yàn)性理論模型模擬林冠次截留雪量，該模型同時(shí)考慮了林冠郁閉度、葉面積指數(shù)和次降雪量等的影響，模擬效果較好。對(duì)林冠次截留雪量的模擬表明，次降雪量較小時(shí)模擬精度較高，但次降雪量較大時(shí)模擬偏差較大，這表明次降雪量和冠層結(jié)構(gòu)參數(shù)雖然能解釋林冠次截留雪量的大部分，但還需要由降雪期間的氣溫、風(fēng)速、濕度和氣壓等氣象因子來(lái)解釋?zhuān)驗(yàn)闅庀笠蜃訉?duì)截留雪的升華/蒸發(fā)影響顯著(Lundbergetal.，1998；Knowlesetal.，2012；李輝東等，2013；Lietal.，2013)，模型對(duì)該過(guò)程的忽略可能是一些降雪場(chǎng)次中次截留雪量模擬值低于實(shí)測(cè)值的主要原因。另外，模型中的林冠截留雪經(jīng)驗(yàn)釋放系數(shù)和雪荷載系數(shù)均是基于北美地區(qū)的針葉林截留過(guò)程觀測(cè)得出的，今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)研究區(qū)主要針葉林的長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)和深入研究，以改善這2個(gè)系數(shù)。本研究未考慮前期林冠截留降雪殘存量的影響，如何估計(jì)殘存截留并納入模型中，也是將來(lái)需要考慮的內(nèi)容。

5 結(jié)論

1)在2年觀測(cè)期間，降雪以中小雪為主，平均次降雪量10.3 mm，平均降雪強(qiáng)度4.41 mm·d-1；平均次穿透降雪量7.4 mm，平均次穿透率69.3%，林冠次截留雪量2.9 mm，次降雪截留率30.7%；次穿降透雪量和次穿透率均隨次降雪量增加而增大；次穿透降雪量與次降雪量、胸徑、郁閉度、樹(shù)高和坡度等因子顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)相關(guān)。

2)林冠次降雪截留率隨次降雪量增加呈減少趨勢(shì)，林冠截留雪量與林冠郁閉度極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

3)Pomeroy等(2002)模型和本研究修正的模型能較好擬合小興安嶺地區(qū)紅松林冠次截留雪量，但需引入更多影響因子以?xún)?yōu)化模型結(jié)構(gòu)和調(diào)整模型參數(shù)等。