缙云山位于长江三峡库区的尾端,该区森林植被在发挥生态水文功能方面起着十分重要的作用。本文以缙云山典型林分为研究对象,基于水量平衡原理,对坡面林冠截留、灌草层截留、枯落物持水、土壤入渗及蓄水、林地蒸发散、地表流和壤中流等各层次定位观测,探讨不同植被覆盖下森林水文组分分配及水量平衡特征,同时对林分非空间和空间结构参数与水文过程的关系进行分析,揭示典型林分结构特征对坡面水文过程的影响机制,以求为缙云山乃至整个三峡库区的防护林建设和管理提供科学依据。(1)系统地量化了典型林分的结构特征。大部分林分的直径分布形状呈现反J型,属于典型的异龄林直径结构;树高结构差异大,不同林层树木比例具有差异;针阔混交林对提高物种多样性水平作用显著;叶面积指数分布在1.78—3.85之间,以针阔混交林的最大;林分大小比数分布在0.35—0.65之间,多数林分处于中庸状态;缙云山林分混交度整体较高,大部分林分达到强度或极强度混交程度;林内林木大部分呈随机分布(W=0.5),整体为随机分布的林分只有马尾松阔叶树混交林、马尾松杉木阔叶树混交林和四川山矾林,其他皆为聚集分布。(2)系统地分析了典型植被覆盖下水文过程组分分配特征以及水量平衡状况①各林分穿透雨空间变异系数为5.7%—16.1%,以毛竹纯林的变异系数最大。树干茎流量大小顺序为:毛竹>阔叶树>针叶树。典型林分穿透雨率在72.8%—83.2%之间,树干茎流率在0.5%—11.3%,林冠截留率在13.3%—26.2%之间。穿透雨量(率)、树干茎流量(率)和林冠截留量(率)均与降雨量和降雨强度具有显著相关性。Gash模型对9种典型林分的林冠截留模拟误差在8.9%—24.5%之间,以纯林模拟效果最好。林分灌草层持水量很小,在0.09—0.33mm之间。枯落物最大持水量在1.24—2.74mm之间。不同森林植被下图壤颗粒物组成、土壤容重、孔隙度状况、土壤入渗能力以及土壤蓄水量具有显著差异。土壤水分随降水输入具有明显的季节变化;土壤表层的含水量变动幅度最大,其次是下层,中层最小;林分土壤含水量以毛竹林最高。②阔叶树的树干液流通量密度大于针叶树种。气象因子中太阳辐射对树干液流通量密度的影响作用最大,其次是土壤含水量和VPD。典型林分针阔混交林和常绿阔叶林生长季蒸腾总量分别为255.2mm和290.4mm,分别占研究期降雨最的24.4%和27.8%。枯落物日蒸发量为0.28—0.67mm。生长季枯落物水分总蒸发量46.6—118.1mm,占研究期降雨量的4.5%—11.3%。土壤水分日蒸发量 0.7—1.4mm;日蒸发量最大值6.8—13.6mm;生长季土壤水分总蒸发量在142.6—297.9mm之间,占研究期降雨量的13.6%-28.5%。针阔混交林和常绿阔叶林生长季总林地蒸散发量分别为467.0mm和479.6mm,占研究期降雨期降雨量的44.7%和45.9%。且表现为植被蒸腾量>土壤水分蒸发量>枯落物水分蒸发量。③典型林分地表径流系数在0.052—0.254之间,壤中流系数在0.030—0.451之间,总径流系数在0.201—0.390之间。地表流和壤中流均与降雨量和降雨强度呈显著的正相关关系。地表和壤中产流时间均要滞后于降雨发生时间,均以灌木林产流时间最早。④在生长季(4—10月份)水量平衡项中,蒸发散量是最大输出项,占比达降雨量的70%左右,其次是径流量(40%),土壤蓄水量变化则不大。2种典型林分平衡项均为负值,也就是此期间降雨量不能满足植物生长需要,分别需要从外部或深层土壤补给水量118.6mm和171.5mm。(3)揭示了林分结构特征对水文过程的影响①降雨特性与林分结构交互作用对林冠截留过程产生影响。叶面积指数只在降雨量大于25mm时与林冠截截留率显著相关;混交度只有在小雨(0-10mm)时与穿透雨率和林冠截留率显著相关;角尺度只有在小雨(0-10mm)和暴雨(>25mm)时与林冠截留量显著相关。只有在雨强<1mm/h时,叶面积指数、大小比数和角尺度与穿透雨率和林冠截留率显著相关。因此,研究林分结构对水文过程的影响,必须同时考虑降雨模式。然而不管哪种降雨等级,空间结构特征(树种混交程度和林木分布格局)均对树干茎流的产生发挥极其显著的作用。②单株树木蒸腾速率不仅受树种胸径大小的影响,树木在林内的空间位置也会对其产生显著影响:处于优势状态的树种其树干液流速率较大,反之,林木处于劣势,其树干液流速率较小;处于团状分布状态的林木比均匀分布的林木树干液流速率大。③郁闭度、枯落物储量、角尺度和混交度对土壤蓄水量的影响显著。直接作用表现为郁闭度>林木分布格局>混交度>枯落物储量;乔木层物种多样性、枯落物储量、角尺度和大小比数对地表径流影响显著,直接作用表现为大小比数>林木分布格局>.乔木层多样性>枯落物储量;草本层物种多样性、土壤厚度和枯落物储量对壤中流的影响显著,直接影响作用大小依次为:枯落物储量>土壤厚度>草本层物种多样性。可见空间结构特征对土壤蓄水和地表产流作用显著。