岩溶地区常绿阔叶林植物形态特征对降雨截留-动能的影响

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贵州属于典型的岩溶地区,地带性植被类型为亚热带常绿阔叶林。本文从个体水平出发,研究植物形态特征对降雨截留-动能的影响。采用CI-203叶面积测量仪、LAI-2000冠层分析仪测定植物叶片和树冠形态特征。采用枝叶吸附水法测定植物枝叶吸附水效应,螺旋槽法测定树干茎流,雨量筒法测定林内穿透水,色斑法测定降雨雨滴,进行人工模拟降雨实验。通过描述统计、相关分析、回归分析等方法分析植物形态特征与降雨截留-动能效应之间的关系,进行水土流失调控植物筛选探索,研究调控降雨截留和动能削减的植物学机理,为水土流失调控、石漠化治理、生态环境建设提供依据。主要结果如下:  (1)116种植物中叶面积最大值为137.75cm2,最小值为3.02cm2,平均值为29.02cm2;总叶面积最大值为3695.36cm2,最小值为231.92cm2,平均值为900.01cm2;上表面吸附率最大值为35.03%,最小值为4.25%,平均值为15.03%;吸附率最高达到69.73%,最低为7.85%,平均值为24.24%。常绿植物吸附效能最强为枇杷,最弱为润楠;落叶植物吸附效能最强为来江藤,最弱为乌桕。  (2)植物生长量与植物冠层的枝叶面积之间具有线性相关,研究植物枝叶表面的系列形态特征能够表征物种之间的差异,也能够评价形态特征对降水的截留作用的影响。不同生活型、不同叶片质地、叶片有无表皮毛对植物截留能力有较大的影响。常绿、叶片革质、叶面无表皮毛树种截留能力较弱。吸附率(%)大小顺序为:有表皮毛树种(35.93)>落叶树种(28.41)>纸质叶片树种(28.40)>革质叶片树种(21.21)>常绿树种(21.19)>无表皮毛树种(19.60)。  (3)不同树种树冠截留量、林内穿透雨量、树干茎流量与降雨雨强线性相关。女贞、云南紫荆、椤木石楠、香樟四种树种各雨强下的平均树冠截留率分别为:12.69%、19.63%、17.73%、14.39%,云南紫荆最高;平均林内穿透率为:71.79%、69.77%、65.73%、83.17%,香樟最高;平均树干茎流率为:15.53%、10.60%、16.54%、2.44%,椤木石楠最高。  (4)不同树种雨滴中数直径与降雨雨强之间关系变化不大,将某一树种的所有林冠降雨雨滴,不分降雨强度地混合在一起,作为一次综合观测得出的不同树种的林冠降雨雨滴中数值为:云南紫荆(5.56mm)>椤木石楠(4.81mm)=香樟(4.81mm)>女贞(4.77mm)>林外降雨(1.009mm)。  四种树种不同树枝高度下的降雨雨滴动能不随降雨雨强变化而变化;一定高度范围内,随树枝高度的增加降雨雨滴动能增大,二者之间存在线性正相关;树冠下降雨雨滴动能均较林外降雨为高,增大58%到190.77%。将所有雨滴不分降雨雨强和枝下高度混合,用雨滴终点速度测定树冠下降雨动能为:云南紫荆(39.11J.m-2.mm-1)>香樟(38.06J.m-2.mm-1)>女贞(37.91J.m-2.mm-1)>椤木石楠(37.53J.m-2.mm-1)>林外降雨(8.23J.m-2.mm-1)。  (5)叶面积(Area)、叶片形状因子(Factor)、叶面积指数(LAI)、平均叶倾角(MTA)、无截取散射(DIFN)等指标能够很好的描述植物冠层的特征,体现物种之间以及不同个体之间的差异,从个体植物学水平进行植被调控水文功能的作用评价。而且,这些指标是用先进仪器测定,测定速度快,精度高。建议应在植被调控水文功能和水土流失的相关研究过程中广泛应用。
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