王偉杰， 王秋月， 易 軍， 萬金紅， 劉目興*

(1.華中師范大學(xué)地理過程分析與模擬湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430079；2.華中師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 武漢 430079； 3.中國水利水電科學(xué)研究院， 北京 100048)

林冠通過對降雨的再分配，調(diào)節(jié)林內(nèi)水分平衡，具有良好的水源涵養(yǎng)功能[1-2].降雨到達(dá)森林群落后少部分被林冠攔截，形成冠層截留，林冠截留除小部分被植物吸收利用外，大部分通過蒸發(fā)返回到大氣中，林冠截留大小影響著植物可利用水的多少，從而影響到林下更新、水分與營養(yǎng)循環(huán)；大部分降雨則穿過林冠到達(dá)地面，形成透流；當(dāng)冠層達(dá)到飽和之后，少量降雨會(huì)沿枝葉和樹干匯集最終到達(dá)林木根部形成樹干莖流，樹干莖流對植物水分和養(yǎng)分輸入具有重要意義.深入分析林地降雨再分配特征和規(guī)律，有助于了解森林在保持水土、減少地表徑流等方面生態(tài)水文功能[3]．

由于降雨再分配過程的重要性和復(fù)雜性，國內(nèi)外學(xué)者做了大量研究[4-6]，研究范圍廣，包括北美得克薩斯州[7]、亞馬孫河流域[8]，地中海地區(qū)[9]以及國內(nèi)的東北大興安嶺區(qū)[10]、岷江上游[11]、祁連山[12]和江西大崗山[13]等，結(jié)果表明森林的林冠截留率一般為10%～40%，透流率為60%～90%，樹干莖流率為0.5%～14%.森林對降雨的再分配過程受降水特征、林分結(jié)構(gòu)等多種因素的影響.再分配分量與降雨量呈正相關(guān)的關(guān)系，但再分配分量的比例在不同降雨過程中具有差異.Owens等[7]發(fā)現(xiàn)，小雨量級時(shí)，降雨初期林冠截留占主導(dǎo)，降雨累積達(dá)到7.6 mm時(shí)，透流占主導(dǎo)；大雨量級時(shí)，降雨初期林冠快速飽和，透流占主導(dǎo)地位，只有15%的降雨能被截留.林分結(jié)構(gòu)對再分配的比例的影響主要源于樹冠特征、葉形狀、樹枝角度以及樹皮特征等林分特征的差異[11，14].當(dāng)前再分配研究多以純林或者某一類型樹木為主，對針葉林、闊葉林的單獨(dú)或比較研究多，對分布廣泛的次生針闊葉混交林研究較少.次生林的林分組成遠(yuǎn)較純林復(fù)雜，截留過程比單一樹木類型更復(fù)雜.此外，局域尺度上不同林型的同步研究相對較少，對林地再造中林木選擇缺少參考．

三峽庫區(qū)地處長江上中游的交接地帶，長期的墾殖砍伐樵采導(dǎo)致庫區(qū)植被破壞嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化，水土流失問題突出.“長江防護(hù)林工程”的開展為庫區(qū)生態(tài)恢復(fù)和建設(shè)提供了保障.三峽庫區(qū)營造的次生植被包括山地暖性針葉林、針闊混交林和落葉林，替代了原生的常綠闊葉林，成為主要的植被覆蓋類型，在截蓄降水、降低地表產(chǎn)流、保持水土上起到關(guān)鍵作用.當(dāng)前對三峽庫區(qū)和長江中上游不同類型的植被降雨再分配的研究，多研究單一林型，如柏木林[15]、高山櫟林[11]、亞高山暗針葉林[16]，缺少不同林型再分配特征的比較.三峽庫區(qū)年均土壤侵蝕量為19 364.71×104t·a-1，平均土壤侵蝕模數(shù)為2 741.48 t·km-2·a-1)，且侵蝕主要發(fā)生在大到暴雨情況下[17]，因此比較不同降雨特征下不同林型再分配動(dòng)態(tài)過程，對評價(jià)其截留效果，認(rèn)識不同林型水土保持能力具有重要意義．

本文以三峽庫區(qū)大老嶺山地三種典型林型(暖性針葉林、針闊混交林和落葉闊葉林)為實(shí)驗(yàn)對象，通過對透流、樹干莖流量的觀測，對比三種林型降水再分配特征及影響因素.并選取不同特征的大雨、暴雨事件，分析降雨過程中再分配動(dòng)態(tài)過程.以全面了解不同林型在降雨過程中的響應(yīng)機(jī)制，對準(zhǔn)確預(yù)測地表產(chǎn)流與流域集流具有重要價(jià)值，也為合理營造和配置庫區(qū)林分結(jié)構(gòu)提供參考．

1研究區(qū)概況及研究方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于長江三峽庫區(qū)大老嶺自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，地處湖北省宜昌市夷陵區(qū)、秭歸縣和興山縣交界的中山地帶，海拔介于1 200～1 600 m之間，地理范圍為31°01'～31°08' N，110°52'～111°01' E，距離下游的長江三峽大壩30 km(圖1).氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)性山地濕潤氣候，年降水量在1 000～1 500 mm之間，集中在夏季且多暴雨，年平均氣溫16.7 ℃，平均蒸發(fā)量950 mm.地質(zhì)基礎(chǔ)為花崗巖風(fēng)化物，土壤類型為山地黃棕壤，黏粒、粉粒含量高[18].土地利用類型以林地為主，森林群落既有以闊葉林和針葉林為主的人工純林，也有次生針闊混交林，是研究不同林型下降水再分配過程的理想場所．

圖1 研究區(qū)位置與地形Fig.1 Location and topographic positions of the study area

在研究區(qū)內(nèi)選擇長勢良好的暖性針葉林、落葉闊葉林和針闊葉混交林設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣地，并對林分特征進(jìn)行調(diào)查.三種林地地理位置相近，暖性針葉林樣地優(yōu)勢樹種為杉木(Cunninghamialanceolata)、馬尾松(Pinusmassoniana)，林下幾乎無灌木層發(fā)育；針闊混交林樣地優(yōu)勢喬木樹種為茅栗(Castaneaseguinii)、馬尾松(Pinusmassoniana)、樺木(Betulaforest)和鵝耳櫪(CarpinusturczaninowiiHance)等；落葉闊葉林樣地喬木樹種以木姜子(LitseapungensHemsl)、鹽膚木(RhuschinensisMill)、枹櫟(QuercusserrataThunb)和馬桑樹(CoriarianepalensisWall)為主，林下灌木層蓋度明顯高于針葉林和混交林樣地.具體的林分特征見表1．

1.2研究方法

1.2.1林外降雨(rainfall outside the canopy)的測定 在所選三塊樣地外的空曠地水平安置美國Spectrum公司生產(chǎn)的WatchDog1120自動(dòng)雨量計(jì)兩套，用于觀測林外降雨量(圖2(a)).雨量計(jì)距離地面高度為1.5 m，測量精度為0.2 mm，數(shù)據(jù)記錄時(shí)間間隔為5 min.以大于6 h為時(shí)間間隔劃分降雨場次，降雨間隔時(shí)間以自動(dòng)雨量計(jì)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，由于夜間的霧露較大，對降雨再分配有較大的影響，因此，夜間降雨均按一場降雨處理.2018年4月8日至11月15日期間，研究區(qū)內(nèi)降雨總量達(dá)1 073 mm，可劃分降雨事件56場.依據(jù)中國氣象局發(fā)布降雨等級[19]劃分標(biāo)準(zhǔn)，24 h內(nèi)累積降雨量：<10 mm為小雨，10～25 mm為中雨，25～50 mm為大雨，50～100 mm為暴雨，100～250 mm為大暴雨[19]．

表1 三種林地類型的林分特征Tab.1 Stand characteristics of three forest types

1.2.2降雨再分配各分量的測定 透流率(throughfall rate)測定：在每個(gè)樣地內(nèi)隨機(jī)放置12個(gè)直徑為 20 cm 的 PVC 雨量筒，確保其不被灌木和草本植物遮擋且完全水平，用以人工測定透流量.同時(shí)在林下安置兩套WatchDog1120自動(dòng)雨量計(jì)，用以自動(dòng)監(jiān)測林內(nèi)透流量，數(shù)據(jù)記錄時(shí)間間隔為5 min(圖2 (b)).于2018年4月—11月進(jìn)行透流的觀測，每次降雨事件發(fā)生后及時(shí)收集數(shù)據(jù)并清除桶內(nèi)的枯枝落葉等雜物.每個(gè)觀測樣地共布設(shè)自動(dòng)和手動(dòng)觀測雨量筒14個(gè).透流率為：

RTF=PTF/Pout×100%，

(1)

式中，RTF為透流率，PTF為透流量(mm)，Pout為林外降雨量(mm)．

樹干莖流(stem flow)測定：根據(jù)胸徑大小(1～2 cm 為間隔)在3個(gè)樣地各選9株樣木以監(jiān)測樹干莖流，所選樹種涵蓋各樣地優(yōu)勢樹種.其中6株在距地面 1.5 m 處，用直徑為 1 cm 的聚乙烯塑料管剖開后沿樹干螺旋纏繞1周并固定，再用防水結(jié)構(gòu)膠將接縫處封嚴(yán)，環(huán)繞樹干的聚乙烯管與水平面有 45°左右傾角，以便于水分流下，管子末端連接容積為 50 L 的塑料桶，接口處用普通礦泉水瓶密封以防止透流沿管壁進(jìn)入容器，每次降雨后逐株稱量防止蒸發(fā).人工測定的樹干莖流量計(jì)算公式為：

PSF-m=Vm/S×10，

(2)

式中，PSF-m為人工測定的樹干莖流量(mm)，Vm為人工收集的雨量(mL)，S為冠幅投影面積(cm2)．

另外3株樣木的管子末端連接WatchDog1120自動(dòng)雨量計(jì)(圖2(c))，將樹干莖流導(dǎo)入其中進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，雨量計(jì)上用塑料薄膜進(jìn)行遮擋，防止透流直接進(jìn)入雨量筒中.每次降雨結(jié)束后，利用樹冠垂直投影面積計(jì)算樹干莖流量和樹干莖流率：

PSF-a=(Va×Sa×0.1)/S×10，

(3)

RSF-a=PSF-a/Pout× 100%，

(4)

式中，PSF-a為自動(dòng)雨量計(jì)測定的樹干莖流量(mm)，Va為雨量計(jì)收集的莖流量(mm)，Pout為林外降雨量(mm)，Sa為雨量筒橫截面積(cm2)，S為冠幅投影面積(cm2)，RSF-a為自動(dòng)雨量計(jì)測定的樹干莖流率．

林冠截留(canopy interception)測定：在某一場次降雨中，林外降雨量減去林內(nèi)透流量和樹干莖流量，即為降雨期間內(nèi)的林冠截留量，林冠截留量占林外降雨量的百分比被稱為林冠截留率.利用水量平衡原理，可以計(jì)算林冠截留量：

PCI=Pout-(PTF+PSF)，

(5)

RCI=PCI/PSF×100%，

(6)

式中，PCI為林冠截留量(mm)，Pout為林外降雨量(mm)，PTF為透流量(mm)，PSF為樹干莖流量(mm)；RCI為林冠截留率．

1.3數(shù)據(jù)分析

使用Pearson相關(guān)分析法分析透流量和透流率、樹干莖流量和樹干莖流率、林冠截留量和林冠截留率與林外降雨量之間的關(guān)系.通過協(xié)方差分析(ANCOVA)驗(yàn)證不同類型林地之間透流量、樹干莖流量和林冠截留量是否存在顯著差異.選擇具有明顯間歇期的大雨E8(30.9 mm)與大暴雨E23(117.7 mm)，根據(jù)自動(dòng)雨量計(jì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析再分配動(dòng)態(tài)過程.統(tǒng)計(jì)分析在SPSS 22.0中完成，繪圖利用Origin 9.0完成．

2結(jié)果分析

2.1林外降雨特征

2018年4月8日至11月15日期間，研究區(qū)內(nèi)降雨總量達(dá)1 073 mm，主要集中在5—7月，10月降雨最少.各場次總降雨量變化范圍為0.8～129.2 mm，變異系數(shù)為139%.按照實(shí)測降雨數(shù)據(jù)與降雨等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，研究期間小雨(<10 mm)共28場，中雨(10～25 mm)14場，大雨(25～50 mm)10場，暴雨(50～100 mm)2場，大暴雨(100～250 mm)2場.從頻率來看，研究區(qū)在監(jiān)測期間降雨以小雨為主；但從貢獻(xiàn)量來看，中雨、大雨和大暴雨對總降雨量貢獻(xiàn)率更大，分別占總降雨量的20.73%、32.38%和22.98%(圖3)．

圖2 林外降雨(a)、透流(b)和樹干莖流(c)監(jiān)測Fig.2 Monitoring of rainfall outside the canopy (a)， throughfall (b) and stem flow (c)

圖3 各月份降雨量分配與不同雨量級下的降雨頻率和雨量分配Fig.3 Rainfall frequency and rainfall distribution under different rainfall levels

2.2三種林型的降雨再分配特征

暖性針葉林、落葉闊葉林和針闊葉混交林監(jiān)測到樹干莖流的降雨場次分別為33場、46場和39場，平均樹干莖流總量分別為77.0 mm、37.8 mm和28.6 mm，樹干莖流率分別為7.2%、3.5%和2.7%.三種林型平均樹干莖流量具有明顯的差異(表2)，表現(xiàn)為暖性針葉林(2.3 mm)、落葉闊葉林(0.8 mm)針闊葉混交林(0.7 mm)，暖性針葉林的樹干莖流顯著高于落葉闊葉林和針闊葉混交林(p<0.05)，后兩種林地樹干莖流沒有顯著差異，但針闊葉混交林在各場次降雨中產(chǎn)生的樹干莖流量變化范圍較?。?/p>

暖性針葉林、落葉闊葉林和針闊葉混交林透流總量分別為665.4 mm、835.4 mm和786.6 mm(表3)，超過一半的降雨在林內(nèi)以透流的形式降落，其中落葉闊葉林和針闊葉混交林的透流率相差較小，分別為77.9%和73.3%，暖性針葉林明顯較低，為62.0%.三種林型之間透流量沒有顯著差異(p>0.05)，分別為暖性針葉林(12.8 mm)、落葉闊葉林(14.9 mm)、針闊葉混交林(15.4 mm).暖性針葉林在所有降雨中透流量變化范圍最小，為0.1～100.26 mm，而落葉闊葉林和針闊葉混交林透流量變化范圍較大，分別為0.4～109.1 mm和0.1～102.9 mm．

暖性針葉林、落葉闊葉林和針闊葉混交林的林冠截留總量分別為330.6 mm、199.6 mm和257.7 mm，林冠截留率分別為30.8%、18.6%和24.0%，暖性針葉林的截留效果最好.暖性針葉林和落葉闊葉林的林冠截留量具有顯著差異(p<0.05).暖性針葉林的平均林冠截留量(5.9 mm)、針闊葉混交林(4.6 mm)、落葉闊葉林(3.6 mm).針闊葉混交林林冠截留量的變化范圍最小(0～23.8 mm)，而暖性針葉林和針闊葉混交林林冠截留量變動(dòng)范圍相對較大，分別為0.4～26.3 mm和0～26.8 mm．

表2 三種林型降雨再分配統(tǒng)計(jì)分析Tab.2 Statistical analysis of rainfall redistribution of three forest types

表3 三種林型降雨再分配特征Tab. 3 Characteristics of rainfall redistribution in three forest types

2.3三種林型的降雨再分配分析

1) 降雨量對降雨再分配的影響. 將降雨量與三種林型的透流量、樹干莖流量、林冠截留量進(jìn)行擬合(圖4)，分析結(jié)果顯示透流量、樹干莖流量與降雨量呈線性正相關(guān)關(guān)系，透流總量和樹干莖流總量隨著降雨量的增加而增加.擬合直線在x軸的截距可視為觸發(fā)透流的最小降雨量，暖性針葉林、落葉闊葉林和針闊葉混交林觸發(fā)透流的最小降雨量分別為2.8 mm、1.0 mm、1.5 mm，較小的降雨量即可觸發(fā)落葉闊葉林的透流.透流率與降雨量呈對數(shù)函數(shù)關(guān)系，隨降雨量增加，透流率升高，且當(dāng)降雨量較小(0～25 mm)時(shí)，透流率隨降雨量增長的幅度大，而雨量級較高(>25 mm)時(shí)，透流率增長速率減小，并逐漸趨于平穩(wěn)．

樹干莖流量與降雨量呈正相關(guān)關(guān)系.但三條擬合線的斜率有差異，暖性針葉林的斜率明顯大于另兩種林地，說明三種林型樹干莖流受降雨的影響程度不同，暖性針葉林樹干莖流量隨降雨量增大的速率更快.觸發(fā)暖性針葉林、落葉闊葉林和針闊葉混交林樹干莖流的最低降雨量分別為4.9 mm、2.3 mm、1.7 mm，較高的降雨量才能觸發(fā)暖性針葉林樹干莖流.樹干莖流率與降雨量呈對數(shù)函數(shù)關(guān)系，隨著降雨量的增加樹干莖流率增加，且暖性針葉林增長的速率更大，但當(dāng)降雨量達(dá)到一定限值后，樹干莖流率增長速率趨緩．

2) 降雨強(qiáng)度對降雨再分配的影響. 不同降雨強(qiáng)度下三種林型的冠層降雨再分配特征也表現(xiàn)出一定的差異.三種林型的透流率、樹干莖流率都隨著降雨強(qiáng)度的增加而增加，而林冠截留率則隨著降雨強(qiáng)度增加而降低.三種林型的透流率、樹干莖流率和林冠截留率在小雨條件下與其他降雨量級顯著不同，小雨條件下林冠層對降雨的截留作用較顯著，而隨著雨強(qiáng)的增加則降低．

3) 林型效應(yīng)和冠層結(jié)構(gòu)對林冠截留的影響.三種林型之間的降雨再分配特征差異也受到林型效應(yīng)和冠層結(jié)構(gòu)的影響， 森林生態(tài)系統(tǒng)中，林冠截留主要受林冠郁閉度、林冠葉面積指數(shù)、林冠的干燥程度、葉片及樹皮表面的吸水能力等因素影響，高的林冠層及小的降雨量很可能導(dǎo)致較大的林冠截留量. 林冠截留量與降雨量的關(guān)系用冪函數(shù)擬合效果最好(圖4)，當(dāng)降雨量較小(0～25 mm)時(shí)，林冠截留量隨降雨增加幅度較大，但隨著降雨量增大，林冠截留量增長速率變小.落葉闊葉林截留量隨降雨的增長幅度最小.林冠截留率與降雨量呈對數(shù)函數(shù)關(guān)系，當(dāng)雨量較小時(shí)，隨降雨量增加林冠截留率顯著減小，雨量較大時(shí)截留率減小并趨于平穩(wěn)．

圖4 透流量和透流率、樹干莖流量和樹干莖流率以及林冠截留量和林冠截留率與累積降雨量的關(guān)系Fig.4 Relationship between throughfall， throughfall rate， stem flow， stem flow rate canopy interception， canopy interception rate and cumulative rainfall

本研究中林冠截留量受林外降雨特征的影響較大，此外三種林型的直線距離較小，但暖性針葉林和落葉闊葉林在生長季的林冠截留量相差超130 mm(表3)，這說明在小的局域尺度上，林型效應(yīng)對于降雨再分配過程的影響很大.本研究中暖性針葉林的郁閉度為0.8，要高于落葉闊葉林的0.65和針闊葉混交林的0.7，落葉闊葉林的平均冠幅最大為1.7 m.暖性針葉林的冠層截留能力要顯著高于落葉闊葉林和針闊混交林，這是三種林型冠層結(jié)構(gòu)差異的結(jié)果.

2.4不同特征的單場降雨下再分配的動(dòng)態(tài)過程

1) 具有明顯間歇期的大雨下的再分配動(dòng)態(tài)過程.5月17日到5月18日持續(xù)7 h降雨量為30.9 mm的大雨事件中，有長達(dá)1 h的間歇期(圖5)，再分配過程分為兩個(gè)階段：1點(diǎn)以前為前期干燥期較長的降雨過程；1點(diǎn)以后則為前期濕潤的再降雨過程.第一階段，降雨初期雨量較小，林冠截留在再分配中占主導(dǎo)地位，但暖性針葉林和針闊葉混交林的截留比例要大于落葉闊葉林.22時(shí)到23時(shí)累積降雨量迅速增加，雨強(qiáng)增大，林冠截留比例顯著下降，同時(shí)透流比例逐漸增加，此時(shí)樹干莖流量幾乎為零.23時(shí)到01時(shí)累積降雨量增長少，雨強(qiáng)小，暖性針葉林截留量顯著減小，再分配以透流和樹干莖流為主，而落葉闊葉林和針闊葉混交林的林冠截留比例仍大于樹干莖流.第二階段，經(jīng)過一小時(shí)干燥，三種林型的林冠截留能力有所恢復(fù)，1點(diǎn)到3點(diǎn)的強(qiáng)降雨期間，針闊葉混交林和落葉闊葉林的截留量所占比例要高于暖性針葉林，表明在林冠濕潤狀態(tài)下，針闊葉混交林和落葉闊葉林的截留效果更好.降雨末期，雨量和雨強(qiáng)都較小，再分配以林冠截留為主導(dǎo)．

圖5 大雨條件下三種林型再分配過程Fig.5 Redistribution processes of three forest types under heavy rainfall

2) 大暴雨下的再分配動(dòng)態(tài)過程.7月5日持續(xù)14小時(shí)的降雨量為117.7 mm的大暴雨期間(圖6)，降雨前5小時(shí)累積降雨量比例達(dá)到整場降雨總量的90%，雨強(qiáng)非常大，所有林型均形成透流，其中暖性針葉林和落葉闊葉林透流占據(jù)主導(dǎo)地位，而針闊葉混交林透流與林冠截留比例相當(dāng)，表明其截留能力好.累積降雨量的快速增長階段(4—6時(shí))，針闊葉混交林截留比例呈現(xiàn)增長趨勢，而落葉闊葉林和暖性針葉林則減小.整場降雨中針闊葉混交林透流和林冠截留比例相當(dāng)，波動(dòng)變化.降雨末期，降雨量和雨強(qiáng)趨于零，三種林型林冠截留比例大，透流幾乎為零．

圖6 大暴雨條件下三種林型再分配過程Fig.6 Redistribution processes of three forest types under torrential rain

3結(jié)論與討論

1) 降雨在三種林型的再分配特征具有明顯差異.暖性針葉林的透流量、樹干徑流量、林冠截留量分別占同期林外降雨的62.0%、7.2%、30.8%；落葉闊葉林分別占77.9%、3.5%、18.6%；針闊混交林分別占73.3%、2.7%、24%．

針葉林的樹干徑流率明顯大于落葉闊葉林和針闊葉混交林，鮑文等[20]在岷江上游發(fā)現(xiàn)暖性針葉林的樹干莖流率達(dá)到8.4%，與本文得到的結(jié)果相近，但黃承標(biāo)等[21]對廣西亞熱帶地區(qū)不同林地研究發(fā)現(xiàn)，闊葉林和針闊混交林的樹干莖流率要大于針葉林，這可能與林冠層厚度差異和林外降雨特征不同有關(guān)，研究區(qū)針葉林冠幅和冠層厚度相對較大，容水能力也較強(qiáng).相關(guān)研究表明我國主要森林生態(tài)系統(tǒng)的透流率一般為60%～90%林冠截留率為11.4%～36.5%[21-25].本文研究的三種林型透流率和林冠截留率均在這一范圍內(nèi).本文暖性針葉林樣地樹種以杉木為主，葉片光滑不易吸水，枝葉容易達(dá)到飽和，同時(shí)樹木冠層厚度較大，郁閉度高，容水量更大，枝葉飽和后水分向樹干匯聚，加上樹木胸徑較大，能匯集更多水分，因而其林冠截留量和樹干莖流率大；而針闊葉混交林優(yōu)勢樹種為馬尾松，樹干粗糙，易吸水，且樹枝分支角度比較大，使冠層的水分不能匯集于樹干，因而針闊葉混交林樹干莖流率最小．

2) 再分配參數(shù)與降雨量的相關(guān)分析顯示，三種林型下樹干莖流量、透流量均與降雨量呈線性正相關(guān)關(guān)系，冠層截留量與降雨量呈冪函數(shù)關(guān)系.當(dāng)林外降雨分別超過2.8 mm、1.0 mm、1.5 mm時(shí)，暖性針葉林、落葉闊葉林和針闊混交林發(fā)生透流，而當(dāng)林外降雨分別超過4.9 mm、2.3 mm、1.7 mm時(shí)，三種林型分別發(fā)生樹干莖流．

森林透流與冠層特征和林型效應(yīng)密切相關(guān)，樹干莖流量普遍較低，其與冠幅面積、葉形、枝葉方向與角度、樹皮糙度等相關(guān)，而林冠截留則主要受林冠郁閉度、林冠葉面積指數(shù)、林冠的干燥程度、葉片及樹皮表面的吸水能力等因素影響.三種林型透流量、樹干莖流量與降雨量均呈正相關(guān)關(guān)系，而透流率和樹干莖流率與降雨量呈現(xiàn)對數(shù)函數(shù)關(guān)系，這與周佳寧等[22]、孫忠林等[14]的研究結(jié)果一致.落葉闊葉林透流率隨降雨增加的增幅更大，這也說明了暖性針葉林的截留能力更強(qiáng).觸發(fā)暖性針葉林樹干莖流需要的降雨量最多，這是由于其樹冠容水量大，達(dá)到飽和需要更長時(shí)間.在降雨量級較小時(shí)，三種林型樹干莖流率均隨降雨量增長，而暖性針葉林增長幅度最大，降雨達(dá)到一定量級后，樹干莖流率趨于穩(wěn)定.這表明植物葉片、枝條對雨水的吸收及蒸發(fā)散有一個(gè)極限，降雨初期或降雨量較小時(shí)，雨水多被冠層截留、蒸發(fā)散而消耗掉，隨著降雨量增加，冠層截留能力達(dá)到飽和，截留率就逐漸下降，最終趨于平穩(wěn)[26].林冠截留量和林冠截留率與降雨量的關(guān)系分別呈冪函數(shù)關(guān)系和對數(shù)函數(shù)關(guān)系，這與周佳寧等[21]在三峽庫區(qū)的研究結(jié)果相似．

3) 場次降雨特征也會(huì)影響再分配，大雨和暴雨時(shí)三種林型內(nèi)降水再分配的動(dòng)態(tài)過程存在明顯差異.三種林型的降雨再分配過程因受降雨量、降雨強(qiáng)度等降雨特征和林冠結(jié)構(gòu)的影響而產(chǎn)生差異.

大雨條件下，再分配動(dòng)態(tài)過程在降雨初期以截留占主導(dǎo)，累積降雨達(dá)到一定量(13.8 mm)時(shí)，透流逐漸占主要比例，而大暴雨條件下，降雨一開始再分配就以透流占主導(dǎo)地位，這與Owens等[7]的研究結(jié)果相同.降水發(fā)生時(shí)樹木的干濕程度對再分配也有很大影響[13].大雨量級下，林分在降雨發(fā)生時(shí)的干濕程度影響其截留能力.在林冠較干燥時(shí)，暖性針葉林冠層的林冠截留能力更好，而在林冠較濕潤的情況下，落葉闊葉林和針闊葉混交林的截留能力更強(qiáng).雨強(qiáng)較大，此時(shí)針闊葉混交林的截留能力最好，而暖性針葉林截留能力持續(xù)減小，可見針闊葉混交林在強(qiáng)降雨條件下能夠更有效地減緩雨滴對地表土壤的強(qiáng)烈沖擊，防止水土流失.因此，建議在長江中上游防護(hù)林建設(shè)中，科學(xué)合理地發(fā)展針闊混交林的種植，這有利于保持水土，涵養(yǎng)水源，更好發(fā)揮森林撫育的作用．