森林降雨受多種因素影響，植被對於大氣降雨的再分配具有重要意義
導語：
冠層是大氣降雨進入森林生態系統的第一道屏障。大氣降雨達到林冠後，一部分被攔截，無法進入森林生態系統的內部水分迴圈；超出截留的部分以樹幹徑流或穿透雨的形式進入森林生態系統的地表層，形成地表徑流或經過入滲進入土壤層，形成土壤水參與森林生態系統內部的水文迴圈
。因此，大氣降雨經過森林冠層的再分配作用後形成冠層截留、穿透雨和樹幹徑流，構成新的水量分佈格局。
01
瞭解森林降雨再分配研究，冠層對降雨的截留和再分配作用較為顯著
1、冠層截留
冠層對降雨的截留和再分配作用在森林生態系統的水分調節和再分配中起著重要作用。冠層截留透過影響局地或林地尺度的水迴圈過程，進而對整個流域或整個集水區的水分迴圈產生重要影響
。一方面，冠層截留可有效減弱雨滴動能、減少雨滴侵蝕力，另一方面，冠層對降雨的截留延緩了林下降雨出現時間和地表徑流產生時間。
減少了林地表面的徑流量，實現森林涵養水源的基本功能。有鑑於此
，針對不同植被型別和氣候條件下的冠層截留過程，國內外學者開展了廣泛的研究。林冠層對降雨的再分配是一個動態的、複雜的過程
，林分結構、降雨特徵、局地小氣候等因素均對其有一定的影響。
林分特徵，如冠層結構，林分密度和樹種枝幹粗糙程度是影響冠層截留的另一重要因素。一般來說，
闊葉林的冠層截留量高於針葉林，天然林的冠層截留量高於人工林，林冠層枝葉的分佈越均勻稠密越能截留更多的降雨。
國外研究表明，林冠截留率一般在10%~30%之間，
部分地區的冠層截留率甚至可以超過50%；而中國森林型別眾多，冠層截留變化範圍較大，一般在11.40%~34.34%之間，
變動係數為6。68%~55。05%。寒溫帶森林年截留率為18%~25%，溫帶森林為17%~23%，亞熱帶森林10%~34%，熱帶森林為25%~30%。
中國氣候資源與森林資源豐富，不同氣候區域的植被型別與降雨特徵差異較大，由此導致各種森林生態系統冠層截留具有較大的波動性和較低的穩定性。
在影響林冠截留量和截留率的眾多因素中，林外降雨特徵——尤其是降雨量級和降雨強度——是最重要的因素之一。
林冠截留量與次降雨量密切相關，當次降雨量較小時
，林冠層林木枝幹可將降雨完全截留，截留率接近100%，這種情況下不會產生穿透雨或樹幹徑流；林冠截留量和截留率均隨著降雨量的增加而逐漸增加，
並最終達到飽和林冠截流量；當林外降雨繼續增加時，林冠本身的截留量會基本保持恆定，但是冠層截留量佔林外降雨的比例，即截留率，則隨降雨量的增加而逐漸減少，最終趨於穩定。
2、林內降雨
林內降雨是林地土壤水分的重要補充來源。林內降雨的來源主要包括兩種途徑：一是自由穿透雨，即未經冠層攔截的大氣降雨透過未完全鬱閉的林隙達到地表降雨，
二是滴落雨，是受到冠層攔截後由枝幹濺落或葉片滴落而到達地表的降雨。通常來講，林內降雨在降雨再分配過程中佔較大比重。
乾旱區植被的降雨截留和穿透雨分別佔降雨的26.9%和65.2%。而在晉南黃土區人工油松林中，林內降雨率可達80%以上。
因此，林內降雨是林下土壤的主要補充來源，林內降雨量的變化將直接影響到達並對林地土壤形成補充的水分總量。
已有研究指出，林內降雨與林外降雨存在較好的線性正相關關係，林內降雨量隨林外降雨量的增加而明顯增加；
而當林外降雨強度增大時，林內降雨透流率也在增大。許多研究者發現，穿透雨表現出較強的空間異質性。
由於冠層截留的存在，林內降雨一般小於林外降雨。然而，在實際觀測中也有人發現，
同一林分所測定的林內降雨量表現出較大的波動性和較強的空間異質性，在某些觀測位點的實測值甚至高於林外降雨。29%測點的林內降雨大於林外大氣降雨量。
這種現象被稱為林內降雨的聚集效應，通常發生在樹冠邊緣。林內降雨有聚集效應，並且隨林外降雨量的增加，
聚集效應愈發明顯。不同氣候區域穿透雨率具有較大差異。乾旱地區穿透雨率佔林外降雨的65.2%。
而在降雨較為豐沛的南方喀斯特地區，闊葉林中穿透雨可佔林外降雨的89。7%
。不同林分的冠層結構差異同樣影響林內降雨的發生及佔林外降雨的比重。大興安嶺林區白樺次生林中
，穿透雨佔降雨量的84。27%，而對同樣位於大興安嶺的落葉松的研究發現，穿透雨佔林外降雨的比值較低，約為80。62%。
3
、樹幹徑流
枝葉上攔截的降雨通常隨枝條彙集到樹幹或由於樹枝的傾角而向遠幹端移動。當樹幹達到飽和時，
多餘的降雨沿著樹幹流至地表或樹幹根部，這部分降雨稱為樹幹流。樹幹流在對森林生態系統養分補充中有重要意義。
雖然雨水中的營養元素較少，但是在被冠層和枝幹攔截中
，雨水可淋洗林冠層和樹皮表面吸附的塵埃顆粒、枝幹以及葉片上的分泌物質，形成養分含量較為豐富的樹幹流
，並對森林生態系統的養分和礦質元素的補充有重要意義。富含養分的樹幹徑流沿樹幹或根系而進入根部附近的土壤中，為植物根系提供營養和水分。
樹幹流通常在降雨分配中佔的比例較小，通常認為樹幹流佔林外降雨的比率不足5%，因此在進行定量研究中通常被忽略。
但因為樹種及不同研究區降雨特徵的不同，樹幹流所佔比例的變化範圍較大。在暖溫帶闊葉林中，這一比例可高達9.2%。
作為大氣降雨在植物樹幹上的空間輸入點，樹幹徑流不僅避免了雨滴對地面的直接濺蝕作用，而且增加樹木基部的水分入滲，補充根系樹根周圍蒸騰消耗的土壤水分
，這對於地下水分的交換、土壤水分空間分佈的異質性、土壤養分的化學迴圈以及根際微生物的繁衍都有重要的意義。
由於樹幹徑流可直接將水分輸入根際土壤，這種效應對乾旱半乾旱地區生態系統有重要的生態學意義
，對造林樹種的成活至關重要。影響樹幹徑流的因素主要有大氣降雨特徵、樹木自身特性與林分特徵。
大氣降雨發生後，只有當樹皮表面完全溼潤並有持續降雨時才能形成樹幹徑流，
因此，只有當大氣降雨超過該臨界值時才有可能產生樹幹徑流。不同樹種產生樹幹徑流所需的大氣降雨閾值存在差異。
02
瞭解地表徑流與降雨入滲的研究，地表徑流受降雨、土壤等因素影響
1、地表徑流
坡面產生的地表徑流是黃土高原地區的水土流失的主要來源黃土丘陵區溝壑縱橫，淺層土壤質地疏鬆，
水土流失現象十分嚴重。在缺少植被覆蓋的區域，降雨以及隨後產生的地表徑流是造成水土流失的重要原因。
地表徑流是在土壤層面上對降雨的重新分配過程。林內降雨和樹幹徑流在到達地面首先被地表枯落物攔截，之後會有幾個不同的去向，包括蒸發回到空氣，
入滲補給地下水和轉化為地表徑流。地表徑流的成因包括三種形式，即超滲產流、蓄滿產流和混合產流。超滲產流是黃土高原地區主要的徑流產生方式。
隨著人們對黃土高原水土流失的重視，國內對坡面產流和地表徑流的研究從20世紀50年代開始興起，並取得了一大批成果。地表徑流受降雨特徵、土壤型別和地形因子的共同影響
。在晉西黃土殘塬溝壑區進行的不同植被覆蓋下的坡面徑流研究發現，地表徑流受降雨強度和土壤性質的影響，而與降雨量間的關係不明顯。
2、降雨入滲
入滲指在自然大氣降雨或人為澆水灌溉的條件下，大氣或土壤外的環境水分透過土壤表層垂直或水平進入土壤的過程。
自然條件下的土壤水分入滲通常是指是將大氣降雨轉化為土壤水分的過程。降雨透過入滲進入淺層土壤，成為土壤水的一部分。
土壤水分入滲過程對大氣降雨分配及生態系統的水文響應有重要影響，
也可以在一定程度上減小土壤侵蝕過程發生的機率以及頻率。土壤水分不僅在淺層堆積，在重力作用下，
水分可向下運動進入更深層次土壤，在部分地區甚至成為地下水。
透過入滲過程，大氣降雨參與到森林生態水文迴圈中，並對介面產流、水分平衡等過程產生重要影響。降雨入滲的第一個階段是土壤表層的溼潤階段。一般降雨入滲開始時，表層土的含水量較小，
土壤入滲速率一般較大，尤其是在前期土壤水分較低的乾燥表土層；隨著降雨的持續進行，土壤含水量增加，入滲速率逐漸降低並趨於穩定。
第二階段中，入滲速率持續減小，當入滲速率下降到低於林外或林內降雨強度時
，過多的降雨在土壤表面累積，甚至產生徑流；從第二階段進入第三階段的時間比較長，第三階段屬於剖面控制階段
，入滲速率趨於穩定。
結語：
樹木自身特性與林分特徵等同樣是樹幹徑流的重要影響因子。
樹幹徑流量隨樹木胸徑或徑級的增加而增加，但是在林分組成結構相對均一的情況下，樹幹徑流量與樹幹大小間沒有顯著關係。
不同樹種間的樹幹徑流率存在較大差異，樹木自身特性，如樹皮的粗糙程度、樹枝的分枝角度以及葉子的大小等，是造成這種差異的主要原因。對同一樹種，林冠層的厚度及枝下高對樹幹徑流影響顯著。
