郑州植物园3个园林绿化树种林冠截留降水作用研究

赵建霞



郑州植物园3个园林绿化树种林冠截留降水作用研究

赵建霞

（郑州植物园，河南 郑州 450042）

对园林绿化树种林冠截留降水作用进行研究，探讨不同绿化树种的林冠对降雨分配的影响，可以为进一步研究城市植被对海绵城市的贡献提供基础数据。通过对白蜡、枇杷和女贞人工林天然降雨条件下穿透降雨和树干径流等数据的统计分析，了解3个树种之间林冠截留降水差异。结果表明：白蜡、枇杷和女贞3个树种的林冠截留和树干径流过程都与林外降雨呈正相关，随着林外降雨强度的变化而变化。进一步证明了通过树干径流效果选择树种的可行性和重要性，为以后树干径流相关科研工作的开展提供了参考依据。

林冠截留；枇杷；女贞；树干径流

降水通过林地冠层后会形成冠层截留、穿透降雨和树干径流3部分[1]。林冠截留降水既是森林的第一水文效应，也是林地水分循环过程中的重要水文现象，国内外学者在林冠截留降水方面开展了大量的研究[2]。林冠截留降水具有两方面的生态水文效应，一方面使进入林内的水分减少，降低了降水对地表的冲刷作用，有利于保护土壤，防止水土流失；另一方面林冠截留的降雨消耗于蒸发，减少了地面的实际雨量和林下土壤水分的有效补充，是雨水资源的无益损失[3]。

在“海绵城市”建设中，城市绿地充当着“海绵体”的作用，可对雨水进行滞留、下渗、调蓄、净化等。目前国内外对森林林地林冠截留的研究虽然较多，但是缺少针对城市绿地人工林进行相关调查研究，一定程度上限制了林冠层降雨研究对生态城市建设的作用。本文通过对白蜡、女贞和枇杷3种人工林天然降雨条件下穿透降雨和树干径流等数据的统计分析，从生态学、水文学的观点研究城市绿化植被与降雨之间的关系，探讨不同绿化树种的林冠对降雨分配的影响，为进一步研究城市植被对海绵城市的贡献提供基础数据。

1 试验区概况

试验地设在郑州植物园，位于郑州市西郊。郑州市位于河南省中部地区，东经113°14′，北纬 34°43′，属北温带大陆性季风气候，冷暖适中、四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雪。年均气温为 14.2℃，7月份最热、平均为 27.3℃，极端高温为43℃；1月份最冷、平均为 0.2℃，极端低温为-17.9℃；≧10℃积温4 717℃，年平均降雨量640.9 mm，无霜期220 d，全年日照时间约2 400 h。

2 研究方法

2.1 研究材料

本研究选取郑州植物园白蜡、枇杷和女贞3个人工林作为研究对象，各选取3~5棵作为标准木，并对标准木的林冠基本特征进行统计分析。

2.2 林冠截留量测定

林冠截留量等于林外降雨量与林下雨量之 差[4]。本文对白蜡、枇杷和女贞多次降雨过程的林外降雨量和林内降雨量进行测量，并对其林冠截留量进行统计分析。

2.3 树干径流量测定

采用收集槽法。将橡皮管纵向剖开作槽，螺旋状环绕在标准木胸径下2~3周，用铁钉和大头针钉在树干上，然后用玻璃胶将接触处密封，再将最下端的聚乙烯塑料管插入放置地面上的盛水壶内，以便在降雨时收集树干径流，每场降雨后及时测量收集的水量，计算单位面积冠层的树干径流量。

3 结果与分析

3.1 林冠基本特征分析

在园内选取5株白蜡、5株枇杷和3株女贞作为标准木进行观测统计，对每株标准木进行编号，并对每株标准木的树龄、高度、胸径和冠幅这些基本特征进行调查统计。结果如表1所示：白蜡、枇杷和女贞3个树种树龄相仿，白蜡的树龄为13 a、枇杷和女贞的树龄都是14 a。3个树种的高度有差别，高度最高的是白蜡，平均高度为5.32 m；其次是枇杷，平均高度分别为4.26 m；高度最低的是女贞，平均树高为4.2 m。3个树种胸径最大的是白蜡，5株标准木的平均胸径为14.1 cm；其次是女贞，3株标准木的平均胸径为13.5 cm；胸径最小的是枇杷，5株标准木的平均胸径为11.8 cm。3个树种冠幅最大的是白蜡，平均冠幅为4.8 m；其次是枇杷，平均冠幅为3.5 m；冠幅最小的是女贞，平均冠幅为3.2 m。在树龄相差不大的情况下，白蜡的高度、胸径和冠幅明显高于其他两个树种，其生长速度较快。

表1 标准木基本特征

3.2 林冠截留量分析

对白蜡、枇杷和女贞3个树种在2016年6月至8月间共10次降雨过程的林冠截留量进行统计分析，结果见表2。从表中可以看出：不同树种的林冠截留量和截留率不同，不同次降水林冠的截留量和截留率存在较大差距。3个树种的林冠截留率在21.9%～79.6%之间，林冠截留率最高的是枇杷，平均林冠截留率为71.8%；其次是女贞，平均林冠截留率为48.0%；林冠截留率最低的是白蜡，平均林冠截留率为38.2%。3个树种的平均林冠截留率：枇杷>女贞>白蜡。枇杷的平均林冠截留率远高于其他两个树种，枇杷的平均林冠截留率是白蜡的1.9倍。

同一树种不同降雨过程的林冠截留量和林冠截留率差异很大。10次降雨白蜡的林冠截留量在4.1～27.9 mm之间，林冠截留率在21.9%～54.4%之间，白蜡6月8日降水林冠的截留率为21.9%，7月14日降水林冠的截留率为54.4%，7月14日降水林冠的截留率是6月8日的2.5倍。10次降雨枇杷的林冠截留量在7.2～41.0 mm之间，林冠截留率在64.3%～79.6%之间，枇杷6月23日降水林冠的截留率为64.3%，7月14日降水林冠截留率为79.6%，7月14日降水林冠的截留率是6月23日的1.2倍。10次降雨女贞的林冠截留量在7.2～29.7 mm之间，林冠截留率在33.3%～66.7%之间，女贞8月2日降水林冠的截留率为33.3%， 8月5日降水林冠的截留率为66.7%，8月5日降水林冠截留率是8月2日的2.0倍。

表2 林冠截留量比较分析

3.3 树干径流分析

对白蜡、枇杷和女贞3个树种在2016年6月至8月间共10次降雨过程的树干径流进行观测分析，结果见表3。从表中可以看出：相同降雨条件下，不同树种的树干径流量差别很大。树干径流量随着林外降雨量的增大而增大，但树干径流的产生量比林冠截留雨量少很多，说明林冠截留的降水大部分消耗于蒸发，转化为树干径流的量相对较少。

6月5日，白蜡、枇杷和女贞3个树种的树干径流占林外降雨的平均比率分别为2.0%、8.8%、9.5%，女贞>枇杷>白蜡。6月8日，白蜡、枇杷和女贞3个树种的树干径流占林外降雨的平均比率分别为1.8%、8.3%和10.3%，女贞>枇杷>白蜡。6月23日，白蜡、枇杷和女贞3个树种的树干径流占林外降雨的平均比率分别为4.3%、9.3%和14.2%，女贞>枇杷>白蜡。7月11日，白蜡、枇杷和女贞3个树种的树干径流占林外降雨的平均比率分别为3.6%、14.0%和20.9%，女贞>枇杷>白蜡。7月14日，白蜡、枇杷和女贞3个树种的树干径流占林外降雨的平均比率分别为3.5%、11.7%和21.7%，女贞>枇杷>白蜡。7月19日，白蜡、枇杷和女贞3个树种的树干径流占林外降雨的平均比率分别为5.2%、23.2%和28.5%，女贞>枇杷>白蜡。7月20日，白蜡、枇杷和女贞3个树种的树干径流占林外降雨的平均比率分别为5.1%、22.8%和27.6%，女贞>枇杷>白蜡。8月2日，白蜡、枇杷和女贞3个树种的树干径流占林外降雨的平均比率分别为6.3%、25.1%和26.8%，女贞>枇杷>白蜡。8月5日，白蜡、枇杷和女贞3个树种的树干径流占林外降雨的平均比率分别为2.3%、15.5%和17.9%，女贞>枇杷>白蜡。8月11日，白蜡、枇杷和女贞3个树种的树干径流占林外降雨的平均比率分别为3.4%、15.8%和18.0%，女贞>枇杷>白蜡。

总体而言，白蜡、枇杷和女贞3个树种，树干径流占林外降雨的平均比率最高的是女贞，其次是枇杷，白蜡的树干径流占林外降雨的平均比率最低。

表3 树干径流结果分析

注：A代表树干径流总量（ml）；B代表单位面积林冠引起的树干径流量（mm）；C代表树干径流占林外降雨量的比率（%）。

4 小结

白蜡、枇杷和女贞3个树种的林冠截留和树干径流过程都与林外降雨呈正相关，随着林外降雨强度的变化而变化。3个树种不同次降水林冠的截留量和截留率存在较大差异， 3个树种的平均林冠截留率：枇杷>女贞>白蜡，枇杷的平均林冠截留率远高于其他两个树种。同一树种不同场次的林冠截留量和林冠截留率差异也很大。

树干径流是降雨最终沿树干向下流动的部分，能够直观的体现树木的降水截留效果。对3个不同绿化树种多次降雨过程的树干径流数据进行统计分析，对比不同树种的树干径流情况，结果显示：树干径流占林外降雨的平均比率最高的是女贞，其次是枇杷，白蜡的树干径流占林外降雨的平均比率最低。进一步证明了通过树干径流效果选择树种的可行性和重要性，为以后树干径流相关科研工作的开展提供了参考依据。

本次仅是对郑州植物园3个园林绿化树种林冠截留降水作用进行研究，涉及的园林绿化树种较少，观测设施较为简单，考虑到的影响林冠截留降水作用的因素不够全面，未来的研究应在现有调查研究的基础上，涵盖更多的林地类型，使用更精确的观测方法，以便更加准确地反映郑州市城市绿地不同绿化树种的林冠层降雨分配情况，为“海绵城市”建设提供较准确的基础数据。

[1] 时忠杰，王彦辉，徐丽宏，等. 六盘山华山松林降雨再分配及其空间变异特征[J]. 生态学报，2009，29（1）：77-84.

[2] 郝帅，张毓涛，刘端，等. 不同郁闭度天山云衫林林冠截留量及穿透雨量特征研究[J]. 干旱区地理，2009，32（6）：917-923.

[3] 王金叶，于澎涛， 王彦辉，等. 森林生态水文过程研究[M]. 北京：科学出版社，2008.

[4] 周晓峰. 中国森林与生态环境[M]. 北京：中国林业出版社，1999.

（责任编辑：王团荣）

Study on the Canopy Rainfall Interception of Three Landscaping Tree Species in Zhengzhou Botanical Garden

ZHAO Jian-xia

(Zhengzhou Botanical Garden, Zhengzhou Henan 450042,China)

To Study the canopy rainfall interception of landscaping tree species, explore the influence of rainfall distribution of different landscaping tree species, provide basic data for further study on the urban vegetation’s contribution to the sponge city. This paper reveals the difference rainfall interception canopy among the tree species by statistical analysis of the rainfall and runoff data under the conditions of man-made forest natural rain. The results show that: the rainfall and runoff data of the three tree species all positively correlated to the rainfall, change according to the rainfall intensity. Further proves the feasibility of choose species by the effect of trunk runoff, provides reference frame for related research work of the trunk runoff.

Canopy rainfall interception; Loquat;Privet;Stem flow

S 725.1

A

1003-2630（2017）01-0015-04

2017-01-10

赵建霞（1983-），女，河南郑州人。初级工程师，主要从事园林植物引种等方面的研究。E-mail:1692917104@qq.com。