专利名称：一种单株小乔木冠层截留测量装置与方法
技术领域：
本发明涉及林地水文循环领域，特别涉及一种单株小乔木冠层截留测量装置与方法。
背景技术：
冠层作为特殊的下垫面，是植被和降水的首要接触层，它对降水截持和传输再分配功能有着重要的作用。目前，对乔木冠层截留特性的研究方法多采用基于水量平衡原理的间接观测法，用承雨器或者自计雨量计等装置直接测定出林外降雨和林内穿透雨，再测出树干茎流，用前者减去后两者。但由于林冠层的不均匀性，这一方法涉及到样地的选择和观测仪器的布设等问题，获取的实验数据不一定全部具有代表性，且需要长时间观测。另外现有技术中提出的直接观测法，如射线衰减法、悬臂偏转法和人工润湿法，也存在费用高、换算复杂和误差大且需要辅助计算信息等缺点。以上研究内容多以整个冠层为研究对象，且都是用来分析长历时降水下的截留特征，并没有涉及短历时强降水过程中冠层内部水分传输特征；鉴于以往试验方法的缺陷和试验内容的短缺，有必要研制一种新型的冠层截留测量装置和方法，以弥补现有技术的不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种单株小乔木冠层截留测量装置与方法，使其能更准确、直接、动态地研究不同冠型结构和冠层分层的水分截持和传输规律，促进冠层水文作用机理的研究。为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:一种单株小乔木冠层截留测量方法，包括以下步骤:S1、测量小乔木冠层的厚度，并按照该厚度将所述冠层分为多层；S2、测量小乔木冠层的相关结构参数，将栽有小乔木的花盆置于开启的台秤上，并在所述台秤和花盆的周围设置防雨罩；S3、开始降雨，按预设时间间隔记录台秤读数；S4、停止降雨，并测量所述冠层的枝叶湿润度；当降雨后的所述冠层枝叶湿润度和降雨前的冠层枝叶湿润度相同时，剪掉所述冠层的最底层，并返回步骤S2继续执行；S5、根据记录的台秤读数，计算所述小乔木冠层每层的截留量。优选的，所述步骤S2进一步包括测量冠层的叶面积指数、冠层枝叶湿润度、冠层厚度及冠层垂直投影面积。优选的，所述防雨罩的上表面为斜面，且该上表面设有供所述小乔木茎干通过的开口，该开口的宽度根据所述小乔木茎干的直径而定。优选的，所述防雨罩的纵截面为直角梯形，所述直角梯形的上底边长大于台秤的台面高度及花盆高度的和，所述直角梯形的下底边长小于所述台秤支撑柱的高度。
优选的，所述步骤S2进一步包括将所述防雨罩上表面的开口在所述小乔木茎干通过后，进行密封。本发明还提供一种单株小乔木冠层截留测量装置，包括有栽有小乔木的花盆、台秤及防雨罩；所述栽有小乔木的花盆置于所述台秤上，所述台秤和花盆的周围设有所述防雨罩。优选的，所述防雨罩的上表面为斜面，且该上表面设有供所述小乔木茎干通过的开口，该开口的宽度根据所述小乔木茎干的直径而定。优选的，所述防雨罩的纵截面为直角梯形，所述直角梯形的上底边长大于台秤的台面高度及花盆高度的和，所述直角梯形的下底边长小于所述台秤支撑柱的高度。优选的，所述防雨罩的上表面开口在将所述小乔木茎干通过后密封。本发明通过提供一种单株小乔木冠层截留测量装置与方法，使其能更准确、直接、动态地研究不同冠型结构和冠层分层的水分截持量以及传输规律，促进冠层水文作用机理的研究；本发明还可以根据试验者的需要，得出最小时段内冠层截留量的变化，省时省力；同时，鉴于盆栽苗木的可移动性，本发明在室外和室内均适用。
图1为本发明一实施例的流程图；图2为本发明一实施例中防雨罩示意图；图3为本发明一实施例的系统装置图。
具体实施例方式下面对于本发明所提出的一种单株小乔木冠层截留测量装置与方法，结合附图和实施例详细说明。如图1、图3所示，本发明提供一种单株小乔木冠层截留测量装置与方法，包括以下步骤S1、测量小乔木冠层的厚度，并按照该厚度将所述冠层分为多层；S2、测量小乔木冠层的相关结构参数，将栽有小乔木的花盆I置于开启的台秤2上，并在所述台秤2和花盆I的周围设置防雨罩3 ;所述台秤2的量程和精度须满足小乔木的重量；所述防雨罩3的尺寸应略大，不能触碰到台秤2以及花盆1，防止压力传递到台秤2，影响测量数据；S3、开始降雨，按预设时间间隔记录台秤2读数；S4、停止降雨，并测量所述冠层的枝叶湿润度；当降雨后的所述冠层枝叶湿润度和降雨前的冠层枝叶湿润度相同时，剪掉所述冠层的最底层，并返回步骤S2继续执行；本实施例中采用从下到上的顺序对所述小乔木冠层进行逐层剪枝，若采用从上到下的顺序，则剪枝后冠层各层输入雨强与没剪枝时输入雨强不一致，不能推算出冠层各层的截留量。S5、根据记录的台秤2读数，计算所述小乔木冠层每层的截留量。优选的，所述步骤S2进一步包括测量冠层的叶面积指数、冠层枝叶湿润度、冠层厚度及冠层垂直投影面积。
优选的，所述防雨罩3的上表面为斜面，以减少积留雨水对防雨罩3的压力，且该上表面设有供所述小乔木茎干通过的开口 4，该开口 4的宽度根据所述小乔木茎干的直径而定。优选的，如图2所示，所述防雨罩3的纵截面为直角梯形，所述直角梯形的上底边长大于台秤2的台面202高度及花盆I高度的和，所述直角梯形的下底边长小于所述台秤2的支撑柱201的高度。优选的，所述防雨罩3的上表面面积大于所述台秤2的台面202的面积。优选的，所述步骤S2进一步包括将所述防雨罩3上表面的开口 4在所述小乔木茎干通过后，进行密封；可以采用塑料胶带来保护小乔木茎干通过后的上表面开口 4，防止雨水进入。所述防雨罩3为铁皮槽。如图3所示，本发明还提供一种单株小乔木冠层截留测量装置，包括有栽有小乔木的花盆1、台秤2及防雨罩3 ;所述栽有小乔木的花盆I置于所述台秤2上，所述台秤2和花盆I的周围设有所述防雨罩3。优选的，所述防雨罩3的上表面为斜面，且该上表面设有供所述小乔木茎干通过的开口 4，该开口 4的宽度根据所述小乔木茎干的直径而定。优选的，所述防雨罩3的纵截面为直角梯形，所述直角梯形的上底边长大于台秤2的台面202高度及花盆I高度的和，所述直角梯形的下底边长小于所述台秤2支撑柱201的高度。优选的，所述防雨罩3的上表面开口 4在将所述小乔木茎干通过后密封。在本实施例中，先测量小乔木冠层的厚度，并按照该厚度将所述冠层分为多层，将小乔木带土坨移植到塑料花盆I内，测定冠层的相关结构参数后，置于开启的台秤2上，将制作好的防雨罩3安置在台秤2的台面202和花盆I周围，所述防雨罩3不能与台秤2和花盆I相接触，然后用塑料胶带保护好茎干穿过的防雨罩3的开口 4，以防雨水进入，检查电线连接并将开启的台秤2读数归零(归零后显示读数为净截留量)，开始降雨，按预设时间间隔记录台秤2读数，停止降雨，并测量所述冠层的枝叶湿润度，当降雨后的所述冠层枝叶湿润度和降雨前的冠层枝叶湿润度相同时，剪掉所述冠层的最底层，并返回步骤S2继续执行，如此反复至冠层最顶层，根据台秤2记录的读数，计算小乔木冠层每层的截留量。本发明通过提供一种单株小乔木冠层截留测量装置与方法，使其能更准确、直接、动态地研究不同冠型结构和冠层分层的水分截持量以及传输规律，促进冠层水文作用机理的研究；本发明还可以根据试验者的需要，得出最小时段内冠层截留量的变化，省时省力；同时，鉴于盆栽苗木的可移动性，本发明在室外和室内均适用。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种单株小乔木冠层截留测量方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、测量小乔木冠层的厚度，并按照该厚度将所述冠层分为多层； 52、测量小乔木冠层的相关结构参数，将栽有小乔木的花盆置于开启的台秤上，并在所述台秤和花盆的周围设置防雨罩； 53、开始降雨，按预设时间间隔记录台秤读数； 54、停止降雨，并测量所述冠层的枝叶湿润度；当降雨后的所述冠层枝叶湿润度和降雨前的冠层枝叶湿润度相同时，剪掉所述冠层的最底层，并返回步骤S2继续执行； 55、根据记录的台秤读数，计算所述小乔木冠层每层的截留量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括测量冠层的叶面积指数、冠层枝叶湿润度、冠层厚度及冠层垂直投影面积。
3.如权利要求1所述的方法 ，其特征在于，所述防雨罩的上表面为斜面，且该上表面设有供所述小乔木茎干通过的开口，该开口的宽度根据所述小乔木茎干的直径而定。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述防雨罩的纵截面为直角梯形，所述直角梯形的上底边长大于台秤的台面高度及花盆高度的和，所述直角梯形的下底边长小于所述台秤支撑柱的高度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括将所述防雨罩上表面的开口在所述小乔木茎干通过后，进行密封。
6.一种单株小乔木冠层截留测量装置，其特征在于，包括有:栽有小乔木的花盆、台秤及防雨罩；所述栽有小乔木的花盆置于所述台秤上，所述台秤和花盆的周围设有所述防雨罩。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述防雨罩的上表面为斜面，且该上表面设有供所述小乔木茎干通过的开口，该开口的宽度根据所述小乔木茎干的直径而定。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述防雨罩的纵截面为直角梯形，所述直角梯形的上底边长大于台秤的台面高度及花盆高度的和，所述直角梯形的下底边长小于所述台秤支撑柱的高度。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述防雨罩的上表面开口在将所述小乔木茎干通过后密封。
全文摘要
本发明提供一种单株小乔木冠层截留测量方法，包括以下步骤S1、测量小乔木冠层的厚度，并按照该厚度将所述冠层分为多层；S2、测量小乔木冠层的相关结构参数，将栽有小乔木的花盆置于开启的台秤上，并在所述台秤和花盆的周围设置防雨罩；S3、开始降雨，按预设时间间隔记录台秤读数；S4、停止降雨，并测量所述冠层的枝叶湿润度；当降雨后的所述冠层枝叶湿润度和降雨前的冠层枝叶湿润度相同时，剪掉所述冠层的最底层，并返回步骤S2继续执行；S5、根据记录的台秤读数，计算所述小乔木冠层每层的截留量；本发明能准确、直接、动态地研究不同冠型结构和冠层分层的水分截持量和传输规律；本发明还提供一种单株小乔木冠层截留测量装置。
文档编号G01N5/00GK103076250SQ20121058389
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者牛健植, 赵玉丽, 谢宝元, 余新晓, 李想, 武晓丽, 张英虎, 韩旖旎 申请人:北京林业大学