一種單株小喬木冠層截留測量裝置與方法
2023-11-12 06:35:02 2
專利名稱：一種單株小喬木冠層截留測量裝置與方法
技術領域：
本發明涉及林地水文循環領域，特別涉及一種單株小喬木冠層截留測量裝置與方法。
背景技術：
冠層作為特殊的下墊面，是植被和降水的首要接觸層，它對降水截持和傳輸再分配功能有著重要的作用。目前，對喬木冠層截留特性的研究方法多採用基於水量平衡原理的間接觀測法，用承雨器或者自計雨量計等裝置直接測定出林外降雨和林內穿透雨，再測出樹幹莖流，用前者減去後兩者。但由於林冠層的不均勻性，這一方法涉及到樣地的選擇和觀測儀器的布設等問題，獲取的實驗數據不一定全部具有代表性，且需要長時間觀測。另外現有技術中提出的直接觀測法，如射線衰減法、懸臂偏轉法和人工潤溼法，也存在費用高、換算複雜和誤差大且需要輔助計算信息等缺點。以上研究內容多以整個冠層為研究對象，且都是用來分析長曆時降水下的截留特徵，並沒有涉及短歷時強降水過程中冠層內部水分傳輸特徵；鑑於以往試驗方法的缺陷和試驗內容的短缺，有必要研製一種新型的冠層截留測量裝置和方法，以彌補現有技術的不足。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種單株小喬木冠層截留測量裝置與方法，使其能更準確、直接、動態地研究不同冠型結構和冠層分層的水分截持和傳輸規律，促進冠層水文作用機理的研究。為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現:一種單株小喬木冠層截留測量方法，包括以下步驟:S1、測量小喬木冠層的厚度，並按照該厚度將所述冠層分為多層；S2、測量小喬木冠層的相關結構參數，將栽有小喬木的花盆置於開啟的臺秤上，並在所述臺秤和花盆的周圍設置防雨罩；S3、開始降雨，按預設時間間隔記錄臺秤讀數；S4、停止降雨，並測量所述冠層的枝葉溼潤度；當降雨後的所述冠層枝葉溼潤度和降雨前的冠層枝葉溼潤度相同時，剪掉所述冠層的最底層，並返回步驟S2繼續執行；S5、根據記錄的臺秤讀數，計算所述小喬木冠層每層的截留量。優選的，所述步驟S2進一步包括測量冠層的葉面積指數、冠層枝葉溼潤度、冠層厚度及冠層垂直投影面積。優選的，所述防雨罩的上表面為斜面，且該上表面設有供所述小喬木莖幹通過的開口，該開口的寬度根據所述小喬木莖幹的直徑而定。優選的，所述防雨罩的縱截面為直角梯形，所述直角梯形的上底邊長大於臺秤的臺面高度及花盆高度的和，所述直角梯形的下底邊長小於所述臺秤支撐柱的高度。
優選的，所述步驟S2進一步包括將所述防雨罩上表面的開口在所述小喬木莖幹通過後，進行密封。本發明還提供一種單株小喬木冠層截留測量裝置，包括有栽有小喬木的花盆、臺秤及防雨罩；所述栽有小喬木的花盆置於所述臺秤上，所述臺秤和花盆的周圍設有所述防雨罩。優選的，所述防雨罩的上表面為斜面，且該上表面設有供所述小喬木莖幹通過的開口，該開口的寬度根據所述小喬木莖幹的直徑而定。優選的，所述防雨罩的縱截面為直角梯形，所述直角梯形的上底邊長大於臺秤的臺面高度及花盆高度的和，所述直角梯形的下底邊長小於所述臺秤支撐柱的高度。優選的，所述防雨罩的上表面開口在將所述小喬木莖幹通過後密封。本發明通過提供一種單株小喬木冠層截留測量裝置與方法，使其能更準確、直接、動態地研究不同冠型結構和冠層分層的水分截持量以及傳輸規律，促進冠層水文作用機理的研究；本發明還可以根據試驗者的需要，得出最小時段內冠層截留量的變化，省時省力；同時，鑑於盆栽苗木的可移動性，本發明在室外和室內均適用。
圖1為本發明一實施例的流程圖；圖2為本發明一實施例中防雨罩示意圖；圖3為本發明一實施例的系統裝置圖。
具體實施例方式下面對於本發明所提出的一種單株小喬木冠層截留測量裝置與方法，結合附圖和實施例詳細說明。如圖1、圖3所示，本發明提供一種單株小喬木冠層截留測量裝置與方法，包括以下步驟S1、測量小喬木冠層的厚度，並按照該厚度將所述冠層分為多層；S2、測量小喬木冠層的相關結構參數，將栽有小喬木的花盆I置於開啟的臺秤2上，並在所述臺秤2和花盆I的周圍設置防雨罩3 ;所述臺秤2的量程和精度須滿足小喬木的重量；所述防雨罩3的尺寸應略大，不能觸碰到臺秤2以及花盆1，防止壓力傳遞到臺秤2，影響測量數據；S3、開始降雨，按預設時間間隔記錄臺秤2讀數；S4、停止降雨，並測量所述冠層的枝葉溼潤度；當降雨後的所述冠層枝葉溼潤度和降雨前的冠層枝葉溼潤度相同時，剪掉所述冠層的最底層，並返回步驟S2繼續執行；本實施例中採用從下到上的順序對所述小喬木冠層進行逐層剪枝，若採用從上到下的順序，則剪枝后冠層各層輸入雨強與沒剪枝時輸入雨強不一致，不能推算出冠層各層的截留量。S5、根據記錄的臺秤2讀數，計算所述小喬木冠層每層的截留量。優選的，所述步驟S2進一步包括測量冠層的葉面積指數、冠層枝葉溼潤度、冠層厚度及冠層垂直投影面積。
優選的，所述防雨罩3的上表面為斜面，以減少積留雨水對防雨罩3的壓力，且該上表面設有供所述小喬木莖幹通過的開口 4，該開口 4的寬度根據所述小喬木莖幹的直徑而定。優選的，如圖2所示，所述防雨罩3的縱截面為直角梯形，所述直角梯形的上底邊長大於臺秤2的臺面202高度及花盆I高度的和，所述直角梯形的下底邊長小於所述臺秤2的支撐柱201的高度。優選的，所述防雨罩3的上表面面積大於所述臺秤2的臺面202的面積。優選的，所述步驟S2進一步包括將所述防雨罩3上表面的開口 4在所述小喬木莖幹通過後，進行密封；可以採用塑料膠帶來保護小喬木莖幹通過後的上表面開口 4，防止雨水進入。所述防雨罩3為鐵皮槽。如圖3所示，本發明還提供一種單株小喬木冠層截留測量裝置，包括有栽有小喬木的花盆1、臺秤2及防雨罩3 ;所述栽有小喬木的花盆I置於所述臺秤2上，所述臺秤2和花盆I的周圍設有所述防雨罩3。優選的，所述防雨罩3的上表面為斜面，且該上表面設有供所述小喬木莖幹通過的開口 4，該開口 4的寬度根據所述小喬木莖幹的直徑而定。優選的，所述防雨罩3的縱截面為直角梯形，所述直角梯形的上底邊長大於臺秤2的臺面202高度及花盆I高度的和，所述直角梯形的下底邊長小於所述臺秤2支撐柱201的高度。優選的，所述防雨罩3的上表面開口 4在將所述小喬木莖幹通過後密封。在本實施例中，先測量小喬木冠層的厚度，並按照該厚度將所述冠層分為多層，將小喬木帶土坨移植到塑料花盆I內，測定冠層的相關結構參數後，置於開啟的臺秤2上，將製作好的防雨罩3安置在臺秤2的臺面202和花盆I周圍，所述防雨罩3不能與臺秤2和花盆I相接觸，然後用塑料膠帶保護好莖幹穿過的防雨罩3的開口 4，以防雨水進入，檢查電線連接並將開啟的臺秤2讀數歸零(歸零後顯示讀數為淨截留量)，開始降雨，按預設時間間隔記錄臺秤2讀數，停止降雨，並測量所述冠層的枝葉溼潤度，當降雨後的所述冠層枝葉溼潤度和降雨前的冠層枝葉溼潤度相同時，剪掉所述冠層的最底層，並返回步驟S2繼續執行，如此反覆至冠層最頂層，根據臺秤2記錄的讀數，計算小喬木冠層每層的截留量。本發明通過提供一種單株小喬木冠層截留測量裝置與方法，使其能更準確、直接、動態地研究不同冠型結構和冠層分層的水分截持量以及傳輸規律，促進冠層水文作用機理的研究；本發明還可以根據試驗者的需要，得出最小時段內冠層截留量的變化，省時省力；同時，鑑於盆栽苗木的可移動性，本發明在室外和室內均適用。以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種單株小喬木冠層截留測量方法，其特徵在於，包括以下步驟: 51、測量小喬木冠層的厚度，並按照該厚度將所述冠層分為多層； 52、測量小喬木冠層的相關結構參數，將栽有小喬木的花盆置於開啟的臺秤上，並在所述臺秤和花盆的周圍設置防雨罩； 53、開始降雨，按預設時間間隔記錄臺秤讀數； 54、停止降雨，並測量所述冠層的枝葉溼潤度；當降雨後的所述冠層枝葉溼潤度和降雨前的冠層枝葉溼潤度相同時，剪掉所述冠層的最底層，並返回步驟S2繼續執行； 55、根據記錄的臺秤讀數，計算所述小喬木冠層每層的截留量。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2進一步包括測量冠層的葉面積指數、冠層枝葉溼潤度、冠層厚度及冠層垂直投影面積。
3.如權利要求1所述的方法 ，其特徵在於，所述防雨罩的上表面為斜面，且該上表面設有供所述小喬木莖幹通過的開口，該開口的寬度根據所述小喬木莖幹的直徑而定。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述防雨罩的縱截面為直角梯形，所述直角梯形的上底邊長大於臺秤的臺面高度及花盆高度的和，所述直角梯形的下底邊長小於所述臺秤支撐柱的高度。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2進一步包括將所述防雨罩上表面的開口在所述小喬木莖幹通過後，進行密封。
6.一種單株小喬木冠層截留測量裝置，其特徵在於，包括有:栽有小喬木的花盆、臺秤及防雨罩；所述栽有小喬木的花盆置於所述臺秤上，所述臺秤和花盆的周圍設有所述防雨罩。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述防雨罩的上表面為斜面，且該上表面設有供所述小喬木莖幹通過的開口，該開口的寬度根據所述小喬木莖幹的直徑而定。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述防雨罩的縱截面為直角梯形，所述直角梯形的上底邊長大於臺秤的臺面高度及花盆高度的和，所述直角梯形的下底邊長小於所述臺秤支撐柱的高度。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述防雨罩的上表面開口在將所述小喬木莖幹通過後密封。
全文摘要
本發明提供一種單株小喬木冠層截留測量方法，包括以下步驟S1、測量小喬木冠層的厚度，並按照該厚度將所述冠層分為多層；S2、測量小喬木冠層的相關結構參數，將栽有小喬木的花盆置於開啟的臺秤上，並在所述臺秤和花盆的周圍設置防雨罩；S3、開始降雨，按預設時間間隔記錄臺秤讀數；S4、停止降雨，並測量所述冠層的枝葉溼潤度；當降雨後的所述冠層枝葉溼潤度和降雨前的冠層枝葉溼潤度相同時，剪掉所述冠層的最底層，並返回步驟S2繼續執行；S5、根據記錄的臺秤讀數，計算所述小喬木冠層每層的截留量；本發明能準確、直接、動態地研究不同冠型結構和冠層分層的水分截持量和傳輸規律；本發明還提供一種單株小喬木冠層截留測量裝置。
文檔編號G01N5/00GK103076250SQ20121058389
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者牛健植, 趙玉麗, 謝寶元, 餘新曉, 李想, 武曉麗, 張英虎, 韓旖旎 申請人:北京林業大學