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本文以具有华北石质山区典型自然特点的北京九龙山为试验基地,以具有区域典型人工植被的侧柏(Platycladus orientalis)人工林为对象,通过抚育间伐构建了具有不同结构(郁闭度、枝下高)的侧柏纯林测试样地,采用定位观测方法,开展了林分结构与水文功能关系的系统研究。以2014年观测数据为基础,从林冠、枯落物、土壤三个层面,分别探讨了不同结构林分各水文因子(即林内穿透雨、树干径流、林冠截留、枯落物截留、土壤水分蒸发、土壤含水量)的变化规律,初步得出以下主要结论:1.1/2枝下高0.4、0.6、0.8郁闭度林内穿透雨率分别为78.7%、73.0%、63.9%,树干径流率分别为4.2%、2.6%、1.7%,林冠截留率分别为17.1%、24.4%、34.4%。2.1/3枝下高0.4、0.6、0.8郁闭度林内穿透雨率分别为76.3%、67.3%和59.2%,树干径流率分别为3.6%、2.1%和1.4%,林冠截留率分别为20.1%、30.6%和39.4%。3.侧柏人工林同一枝下高不同郁闭度林分林内穿透雨量差异不显著。两种枝下高郁闭度0.4与0.8的树干径流量均差异显著,其余均不显著。树干径流产生的最低降雨量为5.1mm。4.郁闭度0.4、0.6、0.8时,冠层厚度占树高2/3(即枝下高为1/3)的林分林冠截留量分别是1/2的1.17、1.25和1.14倍。两种枝下高各自不同郁闭度间林冠截留量均存在显著差异。枝下高越低(即冠层厚度越大),林冠截留量越大,且随着郁闭度的增加而增大。5.华北石质山区侧柏纯林林内穿透雨量与林外降雨量的关系可采用TF=a P+b拟合,综合方程为TF=0.801P-0.879;树干径流量与林外降雨量的关系可采用SF=a P+b拟合,综合方程为SF=0.060P-0.345;林冠截留量与林外降雨量的关系可采用Ic=a Pb拟合,综合方程为Ic=0.790P0.536;亦可用综合方程1.134 1 exp 0.1471.134 c PI Pé ? ?ù=-- +ê? ÷ú?è??表述。以上方程均有良好的拟合效果,可在实际中应用。6.华北石质山区侧柏林枯落物截留量与林外降雨量之间的关系可采用幂指数函数I=a Pb进行回归拟合,在郁闭度0.4-0.8范围内,综合方程为I=0.765P0.445。7.各郁闭度林分枯落物截留模型、林内穿透雨与枯落物截留模型的各参数模拟值具有较好的稳定性,但各郁闭度确定的回归模型不能直接运用到其它郁闭度中,模型的使用具有局限性,应用时应注意郁闭度因子。引进郁闭度因子,改进后的枯落物截留模型为I=a(PC)b,具有一定的通用性。8.枯落物截留量与林外降雨量、降雨持续时间以及降雨强度存在显著的正相关关系,与降雨间隔时间、林内相对湿度存在显著的负相关关系,与林内温度和林内风速相关关系不显著。9.各枝下高不同郁闭度林分林地土壤水分蒸发量变动趋势基本一致,且变化幅度接近,蒸发量差异不显著,即不同郁闭度、枝下高对土壤水分蒸发的影响作用在本试验观测期内未表现出质的差异。不同结构林内以及林外空地10cm、20cm、30cm各层次土壤含水量差异均不显著。10.对华北石质山区中龄侧柏人工纯林,枝下高1/2、郁闭度0.4-0.6的林分结构,能够在保持树冠完整性和林地环境稳定性的情况下,最大限度地降低林冠截留量而增加林地土壤水分输入量,是较为合理的林分结构类型。