林冠是森林生态系统影响降雨的第一作用层。降雨经过林冠后，被进一步分为林内穿透雨、树干径流和林冠截留。林冠的截留作用不仅改变了降雨的空间分布格局，而且影响了与之相关的物质循环和能量转换(李振新等，2004)。目前，已有大量文献报道我国热带雨林(周光益，1997; 张一平等，2003)、亚热带常绿阔叶林(崔向慧等，2006)和温带落叶阔叶林(万师强等，1999)的林冠截留特征。我国主要森林生态系统的林冠截留率为11.40%~34.34%，其中以亚热带西部高山常绿针叶林最大，亚热带山地常绿落叶阔叶混交林最小(温远光等，1995)。林冠截留不仅受到降水频率、降水强度、降水历时等降雨状况的影响，还受到林分状况和环境等多种因素影响(刘世荣等，1996)。

南岭山脉是珠江水系和长江水系的分水岭，在水源涵养、生物多样性保护、维护区域生态安全等方面具有重要的作用。目前，有关南岭区域的森林水文学研究还十分薄弱，尤其是林冠截留研究尚未见报道。杨东山位于南岭山脉的南坡，属广东省乐昌市。杨东山常绿阔叶次生林是在20世纪80年代砍伐后经自然恢复形成的，此类林分在我国南方分布面积最广，具有很强的代表性。本研究以南岭区域内杨东山常绿阔叶次生林为研究对象，以2009年7月至2010年9月的定位观测结果为依据，探讨常绿阔叶次生林乔木层对降雨的截留分配作用，为进一步分析降雨特征对森林水分分配的影响提供理论依据。

1 研究区概况

研究区位于广东乐昌杨东山十二度水省级自然保护区(113°23'09″—113°29'32″E，25°22'47″—25°11'06″ N)。该区位于南岭山脉的南坡，是广东省地理位置最北的保护区，其正北面与湖南省接壤。该区气候属于中亚热带季风气候，光照充足，雨量充沛，≥10 ℃年积温6 386.5 ℃，全年无霜期约300天，年均气温18.1~19.9 ℃，最冷月1月份气温7.7~9.6 ℃，最热月8月份气温26.2~28.1 ℃，年降雨1 700 mm左右，雨季为3—8月份，旱季为9月至翌年2月。该区主要为中山地貌，成土母岩为变质石英砂岩、绢云母板岩和黑云母花岗岩等，土壤为山地黄壤，植被主要为常绿阔叶林、常绿与落叶阔叶混交林以及山顶矮林。本研究区森林建群种以小红栲(Catanopsis carlesii)、甜储(Catanopsis eyrei)和南岭栲(Catanopsis fordii)等栲属植物为主，是亚热带最为典型的常绿阔叶林类型(吴征镒，1980)。2009年5月在杨东山阔叶次生林设置了1块30 m×50 m的样地，样地海拔1 240 m，坡向为东南向，平均坡度38°，树木平均高13 m，平均胸径14 cm，其中最大树高18 m，最大胸径37.5 cm，林木密度2 960株·hm^-2

2 研究方法 2.1 大气降雨测定

在样地外约80 m处的空旷地设置1台PC-3型自动气象站(辽宁锦州阳光科技发展有限公司)，对大气降雨以及其他气象因子进行连续定位监测。

2.2 林内穿透雨和林外降雨测定

按照机械布点方法，在阔叶林内设置30个(6列，每列5个)穿透雨收集槽。收集槽彼此之间的水平投影距离均为5 m，承水口径为20 cm×60 cm，承水口距地面1.2 m，承水槽收到的水连接到一个集水器中，由专人定期在每次停雨后观测穿透雨量(mL)，并根据集水槽承雨面积换算为mm。穿透雨量采用30个集水槽的均值。

在距样地外约80 m的空旷地放置1个与林内穿透雨测定相同的装置，进行林外降雨量的人工测量，测定时间和计算方法与林内穿透雨相同。

2.3 树干径流测定

在有代表性的林分内设置1块10 m×10 m的样方，收集样方内19株树高在1.5 m以上树木的树干径流。树干径流量S(mm)的计算公式为S=W/A×1 000，W为全部树干径流的总体积(m³)，A为样方面积(m²)。

2.4 林冠截留计算

林冠截留量I(mm)计算公式为I=P-T-S，P为林外降雨量(mm)，T为林内穿透雨量(mm)。

3 结果与分析 3.1 大气降雨特征

对自动气象站监测到的大气降雨数据进行分析表明，2009年7月至2010年9月累计降雨量为2 362.6 mm。从降雨的季节分配来看，降雨主要集中春季和夏季，即3—9月，但2009年7—9月和2010年7—9月降雨差异较大(图 1)。

从降雨量级的分布来看，日降雨量为0.0~5.0 mm的小雨天数占总降雨天数的55.2%，日降雨量为10.0~25.0 mm的中雨天数占总降雨天数的23.3%，累计有6天暴雨和1天大暴雨(2010年9月21日降雨112.4 mm)，无特大暴雨天气。从降雨量来看，10.0~25.0 mm中雨的降雨量占总降雨量的比例最大，为35.3%，25.0~50.0 mm大雨的降雨量占总降雨量的29.9%，而降雨天数占55.2%的小雨其降雨量仅占总降雨量的8.0%(表 1)。

3.2 林内穿透雨特征

观测期间总共有38次降雨事件，穿透雨量为1 837.3 mm，平均穿透雨率为77.8%，最小穿透雨率为51.1%，最大穿透雨率为88.4%。

图 2左表明，杨东山阔叶林穿透雨量(T)与降雨量(P)之间呈显著的线性正相关。

图 2右可知，穿透雨率也随着降雨量的增加而逐渐增大，当降雨量增加到一定程度后穿透雨率趋于稳定(75%左右)。穿透雨率(R_T)与降雨量(P)的关系用对数曲线拟合效果较好。在38次降雨事件中，最小降雨量(9.0 mm)对应的穿透雨率也最小(51.1%); 10~80 mm降雨事件最多，其穿透雨率为66.2%~86.3%，这可能与每次降雨事件的降雨历时、风速等多种因素有关; 对于大于80 mm的降雨事件，穿透雨率基本上都是随着降雨量的增加而增大，最大降雨量(266.9 mm)对应的穿透雨率最大(88.4%)。

经统计，穿透雨率为70%~80%的降雨事件次数占总降雨事件次数的76.3%，说明对于绝大多数降雨事件来说，穿透雨率稳定在70%~80%。按降雨等级对各次降雨事件进行统计表明(表 2)，除25~50 mm降雨等级的穿透雨率略大于50~100 mm降雨等级的穿透雨率外，其余等级穿透雨率都是随着降雨等级的增加而增加。

3.3 树干径流

观测期杨东山阔叶林的树干径流总量为30. 1 mm，占总降雨量的1.3%。按降雨等级对各次降雨事件进行统计表明(表 2)，0~10 mm和＞200 mm的降雨树干径流率最小，而50~100 mm的降雨树干径流率最大，也就是说随着降雨等级的增加，树干径流率是先增后减，呈抛物线型。

树干径流量与降雨量的关系见图 3左，随着降雨量的增加，树干径流总体上也逐渐增加，2者的关系用对数函数曲线拟合效果最好。树干径流率与降雨量的关系见图 3右，2者的规律性不强，树干径流率变化范围为0.4%~2.2%，其中树干径流率为1.0%~2.0%的降雨事件占绝大多数。

3.4 林冠截留

按降雨事件进行统计，观测期内杨东山阔叶次生林的林冠截留总量为495.2 mm，平均截留率为21.0%，最大截留率为47.5%，最小截留率为10.9%。从林冠截留量与降雨量的关系看(图 4左)，随着降雨量增加，林冠截留量也逐渐增大，当降雨量大于100 mm后，林冠截留量增幅减小，2者的关系可用对数模型很好地拟合。相对来说，林冠截留率与降雨量的关系比较复杂(图 4右)，特别是对于10~80 mm降雨量，相同降雨量的截留率相差较大，最小的林冠截留率为11.9%，最大的为3.3%，这是因为林冠截留量与降雨量存在密切的相关关系，但又受降雨强度、降雨历时、前期环境状况以及树种、林龄、林分密度等多种因素的影响(曹云等，2006; 巩合德等，2005; 闫文德等，2005)。总体而言，随着降雨量增加林冠截留率是逐渐减少的，其变化趋势用对数曲线拟合效果较好。按降雨等级对各次降雨事件进行统计也表明(表 2)，林冠截留率随着降雨等级的增加而减少。

4 结论与讨论

2009年7月至2010年9月的定位监测数据表明，杨东山降雨主要发生在3—9月，尤其是6—9月的降雨量最多。观测期间杨东山降雨总量为2 362.6 mm，按降雨次数统计，以小雨为主，占55.2%;按降雨量统计，则是大雨占的比例最多，为35.3%。

观测期间杨东山常绿阔叶次生林总穿透雨量为1 837.3 mm，平均穿透雨率为77.8%，穿透雨率为70%~80%的降雨事件次数占总次数的76.3%，说明对于绝大多数降雨事件来说穿透雨率都是比较稳定的。据报道，亚热带季风常绿阔叶林、马尾松(Pinus massoniana)针阔混交林、马尾松针叶林的穿透雨率分别为59.9%，68.3%和83.4%(周传艳等，2005)，也就是说杨东山常绿阔叶次生林的穿透雨率介于马尾松针阔混交林和马尾松针叶林之间，这说明处于不同演替阶段森林的穿透雨率是有一定差异的，一般规律是穿透雨率随着演替进展而减少的。

杨东山常绿阔叶次生林树干径流量随着降雨量的增加而增大; 但树干径流率却是先增后减，呈抛物线型。杨东山阔叶次生林的平均树干径流率为1.3%，与湖南株洲樟树(Cinnamomum camphora)人工林的树干径流率1.28%(闫文德等，2005)相当。相比较而言，云南哀牢山常绿阔叶林的树干径流率为0.9%(巩合德等，2008)，广东鼎湖山季风常绿阔叶林树干径流率为8.3%(周传艳等，2005)，而福建武夷山甜槠(Castanopsis eyrei)常绿阔叶林的树干径流率为13.9%(任引等，2008)，这说明即使都是常绿阔叶林，由于其所处地域不同，树种组成和降雨条件等不同，树干径流率也会出现较大差异。

观测期间杨东山常绿阔叶次生林的林冠截留总量为495.2 mm，平均截留率为21.0%，略高于Cheng等(2002)得出的10%~20%的截留率。据报道，云南哀牢山常绿阔叶林的林冠截留率为15.8%(巩合德等，2008)，鼎湖山常绿阔叶林幼林和成熟林的平均截留率分别为24.7%和27.6%(黄忠良等，2000)，而鼎湖山针阔混交林的截留率为8.2%(尹光彩等，2004)，因此杨东山常绿阔叶次生林的林冠截留率处于中等水平，这跟其所处的演替阶段有较大关系。今后应对研究区内不同类型、不同演替阶段的森林群落林冠截留特征开展长期定位观测，为分析南岭森林生态水文过程及其作用机制奠定基础。