作者 山竹 | 审稿 羊羊

欢迎在留言区总结要点，就当复习啦

如何形容一片森林的茂密？你或许会想出一连串的词，枝繁叶茂、密密匝匝、亭亭如盖、遮天蔽日……但我们也可以用定量指标把森林茂密程度更精确地表示出来，其中一个指标就是郁闭度。

郁闭度是森林资源调查中的一个重要因子, 它能反映森林结构和森林环境，在林分质量评价、森林景观建设、水土流失治理等方面有着广泛的应用。

今天的文章要介绍以下问题：

01

郁闭度是什么？

① 定义

郁闭度（canopy closure extent ），指森林中乔木树冠遮蔽地面的程度，常表示为林冠垂直投影面积与林地面积之比，写成十分数，如0.6、0.8，树冠完全覆盖地面为1。

（“冠”本意指帽子，林冠可以通俗的理解为“森林的帽子”，指的就是森林中树木上部着生的全部枝叶的总和）

郁闭度示意图[1]

②相近概念辨析

和郁闭度类似的概念是植被覆盖度，植被覆盖度是植被的垂直投影面积和地面面积之比，一般用于灌木草本植物。

林冠郁闭度和植被覆盖度[2]

③ 测定方法

测定郁闭度的方法有很多，传统的包括目测法、投影法、测线法和样点样线法等，较为费时费力。
随着数字成像技术的发展，通过数码相片测定郁闭度成为一种高效且精确的手段。

基于数码相片的林冠郁闭度提取[3]

对于大面积的郁闭度调查, 还可以通过遥感图像进行估测。

森林郁闭度的遥感估测[4]

02

郁闭度的作用

那么郁闭度有什么实际的用处呢？既然郁闭度是描述林冠状况的指标，那我们就先来了解林冠的作用。

林冠层是森林中由乔木的枝叶连成的层，位于森林结构最上层，是森林与外界进行物质和能量交换的界面，通过遮荫、截留降水等作用影响着森林的环境。

① 遮荫作用（削弱太阳辐射和光照）

枝叶稠密的林冠像一把遮阳伞，能够削弱太阳辐射和光照。
当太阳辐射达到森林上部时，大约10%的能量被反射，80%左右的能量被各林层吸收，最后到达林地上的能量只有5%左右。
林冠对光照的削弱也很明显，相比林外，林内的日照时数减少30%~70%，光照强度减弱31%~92%。

林冠郁闭度越大，对太阳辐射和光照的削弱越强；林冠层结构复杂、层次越多，削弱作用也越强。

② 截留降水

除了遮荫，林冠还能拦住降水。
大气降水进入森林，首先会被林木的枝叶拦截、蒸发损耗，这就是林冠的截留作用。
林冠截留率（即截留量占降水量的比例）主要受林冠郁闭度和降雨量的影响。
一般郁闭度越大、降雨量越少，截留率越大，甚至可以达到 100%。

③ 减弱风速

林冠粗糙起伏，还能够减弱林中的风速。
林冠郁闭度越大，对林中风速的减弱程度越强。

④ 蒸腾作用

林冠表面（主要是叶子）会发生蒸腾作用，将植物从土壤中吸收的水分，以水蒸气的形式通过气孔散失到空气中，这一过程会吸收热量，增加空气中的水汽。
林冠郁闭度越大，意味着能够进行蒸腾作用的叶片越多。

03

郁闭度大小的影响及相关应用

① 郁闭度如何影响森林小气候？

在森林的作用下，森林空间中形成了和外界大气候不同的气候条件。
随着郁闭度增大，森林里的气温、相对湿度会如何变化？

白天气温降低，气温日变化减小。
因为郁闭度大，林冠削弱的太阳辐射多，林中获得的热量就少，再加上林冠蒸腾作用吸热增多，都会导致白天气温降低，气温日变化减小。

白天的相对湿度会增大。
由于郁闭度大，林内风速及乱流交换较弱，植物蒸腾和土壤蒸发出来的水蒸气会更容易停滞在近地面空气中；同时，郁闭度大使白天气温低，空气能容纳的水汽量更少，因此林中的相对湿度会增大。

郁闭度大的森林里，更容易出现云雾缭绕的美景

② 郁闭度越大，越不容易发生森林火灾

郁闭度大的林内，气温低，湿度大，可燃物含水量高，且由于光照少，地表杂草生长不良，细小可燃物较少，所以一般不易发生林火。

反之，郁闭度小的林内，气温高，湿度小，可燃的杂草多，更容易形成火灾，而且林内风速大，火灾会更快地蔓延，因此防火重点应在林窗、林缘、疏林、未成林造林地和荒山这些郁闭度小的地方。

③ 郁闭度增大，地表径流和土壤侵蚀量均减小。

郁闭度大，林冠层的截留作用使得直接落入地面的降水减少，地表径流也减少。
同时，也使得雨滴对土壤表层的溅蚀作用减弱，避免土壤板结，增加土壤下渗，进一步减小地表径流。
地表径流减少，对土壤的冲蚀作用减弱，因此土壤侵蚀量也减小。

因此，郁闭度增大对于调蓄洪水、防治水土流失具有重要作用。

地表径流、土壤侵蚀与林冠郁闭度表

④ 郁闭度大小如何影响林下植物的生长发育？

郁闭度影响林内的光环境、土壤水分、土壤温度，改变了林内的生态条件和小气候，从而影响林下植物生长发育。
研究表明适当遮荫有利于苗木的生长，而过强的光照或弱光都不利于苗木的生长。
因此在林下种植中，找到适当的森林郁闭度就很关键了。

以山茶种植为例，山茶喜温暖、湿润和半阴环境，有实验证明，0.5的森林郁闭度更适合山茶的生长。

林下种植山茶

04

来做题吧

一、森林巨大的水文生态作用，早已为国外的大量观测与研究所证实。
森林郁闭度是指林地内树冠的垂直投影面积与林地面积之比。
森林对降雪的截留作用主要受郁闭度和林分因子(树高、胸径、林龄、密度等)的影响。
积雪融化速度主要与气温、降水和风速有关，不同林型内有较大差异。
下图示意小兴安岭林区条件相近的某区域不同森林类型积雪-融雪过程。
与云冷杉常绿原始林相比，落叶松人工林的水文生态效益较低。
据此完成下列各题。

1.与落叶松人工林相比，3月15日前云冷杉常绿原始林内积雪薄的原因最可能是（单选）

A. 风速较大

B. 郁闭度大

C. 气温较高

D. 降雪较少

2.4月10日起，林外空地又有一次积雪过程。
分析原因最可能的是（单选）

A. 冷锋带来的一次降雪

B. 暖锋带来的一次降雪

C. 林内有降雪，林外无降雪

D. 林外融雪较慢

3.据图文信息分析，落叶松人工林的水文生态效益较低主要由于落叶松人工林可使（单选）

A. 春季融雪量降低

B. 河流汛期推迟

C. 融雪时长较长

D. 融雪速度较快

【答案】

1.B

与林外空地相比，林区森林郁闭度大，对降雪的截留作用明显，因此积雪薄，故B正确。
材料中“条件相近的某区域不同森林类型”说明林内与林外空地气温、降水和风速相差不大，排除A、D、C，故选B。

2.A

根据图示，4月10日起，林外空地又有一次积雪过程，说明该地有降雪出现。
积雪时间自4月10日持续到4月20日，在4月15日积雪厚度峰值之后又持续了一段时间，说明该时段内气温较低，应为冷锋过境带来的大风、降温、降雪导致的，故选A。

3.D

为了比较融雪量，观察积雪厚度的最大值，发现人工林大于原始林，说明人工林的积雪更多，春季的融雪量也会更多，故A错误。
人工林积雪比原始林厚，是因为人工林郁闭度较低，对降雪的截留作用较差，导致林中的降雪更多。

再比较融雪速度，即春季积雪厚度下降的快慢，发现人工林融雪比原始林快，这会使融雪时间缩短，河流汛期提前，因此人工林生态效益低，故D正确，BC错误。
由材料可知，积雪融化速度主要与气温、降水和风速有关，人工林郁闭度较小，气温高，风速大，因此融雪速度更快。

二、林冠层是森林生态系统生态水文功能的主导者，林冠对降雨的分配是森林水循环的重要环节，林冠截留是森林对降水第一次阻截和分配，其截留作用在雨水利用及水土保持方面有显著的积极作用。
图1，图2示意太行山区某地区苹果、核桃、樱桃和杏树四种经济林林冠降雨截留量及其比例。
据此完成下面各题。

4.图示四种经济林林冠截留降雨的主要特征是

①截留量总体随降雨量增加而增加

②截留量总体随降雨量增加而减少

③截留量比例总体随降雨量先增后减

④截留量比例总体随降雨量先减后增

A．①③ B．②④ C．①② D．③④

5.林冠截留量占比呈现减少趋势，一般出现在

A．林冠层持水未饱和前

B．降雨量小于45mm前

C．截留量比例大于25%后

D．林冠层持水饱和后

6.与核桃、杏树、苹果三种果树相比，樱桃截留量大，可能得益于樱桃

①树冠幅小，枝叶稀疏

②树冠幅大，枝叶密实

③林冠结构紧凑，郁闭度大

④林冠结构松散，郁闭度小

A．①③ B．②④ C．②③ D．①④

【答案】

4.A

据图1可知，四种经济林林冠截留量总体随降雨量增加而增加，①正确，②错误。
据图2可知，截留量比例总体随降雨量先增后减，③正确，④错误。
故选A。

5.D

由图2，在雨量大约为14mm的降雨条件下，4种经济林的林冠截留量占比达到最大值(分别大约为28%，25%，23%，21%)，此后逐渐减小（除了苹果的截留量比例在45mm降雨量之后再次提高）。
由此推测，林冠层持水量达到饱和后，林冠截留量占比呈现减少的趋势。
D正确，ABC错误。
故选D。

6.C

经济林截留量与郁闭度有关。
与另外3种经济树种相比，樱桃树冠幅大、枝叶密实，林冠结构紧凑、郁闭度大，②③正确，C正确。
故选C。

[1]Mo L , He Y , Liu Y , et al. Canopy Closure Estimates with GreenOrbs: Sustainable Sensing in the Forest[C]// Acm Conference on Embedded Networked Sensor Systems. 0.

[2]Dyer F , Broadhurst B , Thompson R , et al. Commonwealth Environmental Water Office Long Term Intervention Monitoring Project. Lachlan river system. 2015.

[3]濮毅涵, 徐丹丹, 王浩斌. 基于数码相片的林冠郁闭度提取方法研究. 林业资源管理[J], 2020, 0(6): 153-160

[4]孙珊珊, 田昕, 谷成燕, 韩宗涛, 王崇阳, 张兆鹏. 基于KNN-FIFS的内蒙古根河森林郁闭度遥感估测研究. 遥感技术与应用[J], 2019, 34(5): 959-969

[5]陈鑫,李桃祯,王凌晖,周维,李茹,滕维超.不同郁闭度下山茶生长及光合特性差异[J].广西林业科学,2017,46(02):160-164.[6]Niwat Ruangpanit,王基柱.林冠郁闭度对水土流失的影响[J].中国水土保持,1984(07):58-60

本文内容由作者提供，不代表本号立场 文中图片均来源于网络，如有侵权，联系删除