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中国寒区面积417.4×104 km2，占我国陆地面积的43.5％。中国寒区灌丛约82.3×104km2，占中国寒区面积的19.7％，寒区灌丛作为一种高山区的项级群落，不仅对影响局地水文过程，同时影响寒区流域出山径流的变化。冠层截留是降水再分配过程中的第一界面层，研究寒区灌丛冠层的降水截留过程，能够为大尺度生态水文模型的构建提供观测数据和经验参数，对于认识寒区灌丛对降水的利用状况，揭示灌丛生态系统在维持和稳定寒区生态和环境中的作用，以及灌丛影响下的水文循环机理与水资源效应，具有十分重要的意义。
2010年6月至10月，对祁连山中段托勒南山金露梅、高山柳、沙棘和鬼箭锦鸡儿灌丛进行降水截留试验观测。基于野外试验数据，获取了降水截留过程中灌丛冠层穿透水量，截留量和树干茎流量的比例，分析了降雨特征和植被特征对灌丛截留过程的影响。在观测基础上，应用原始Gash和疏林Gash模型模拟降水截留过程，探讨了模型对寒区灌丛的适用性，最后初步估计了中国寒区灌丛降水截留的水资源效应。论文获得以下初步结论：
1、寒区典型灌丛降雨截留过程中，产生穿透水和树干茎流的临界降水量为2.1 mm。金露梅灌丛穿透率、茎流率和截留率分别为62.0％、3.4％和34.6％；高山柳灌丛穿透率、树干茎流率和截留率分别为63.5％、3.2％和33.3％；沙棘灌丛穿透率、树干茎流率和截留率分别为52.3％、8.0％和39.7％；鬼箭锦鸡儿灌丛穿透率、树干茎流率和截留率分别为60.2％、4.2％和35.6％。4种灌丛降雪截留率分别为34.4％、29.9％、57.1％和30.6％。金露梅、高山柳、沙棘和鬼箭锦鸡儿树干集流率分别为59，30，110和49，灌丛树干茎流对根际区补给作用明显。
2、4种灌丛截留量、穿透水量、树干茎流量与降水量之间均呈显著正相关关系(P<0.001)，指数函数可以较好地描述灌丛截留率、穿透率随降水量的变化(P<0.05)。灌丛截留率是雨强的指数函数(P<0.05)，截留率随着雨强的增加而减小，当雨强<4 mm·h-1时，截留率呈显著下降趋势，随着雨强的增加，截留率则逐渐趋于稳定值。灌丛树干茎流率与次降雨最大10 min强度(I10)呈指数函数关系，随着I10的增加，树干茎流率先显著增加，当I10>6.0 mm·h-1时，树干茎流率增加趋于稳定。在同样降水条件下，影响祁连山高山灌从树干茎流的主要因素为灌丛株高、投影面积。
3、应用原始Gash和疏林Gash模型对寒区典型灌丛降水截留过程的模拟结果表明，两个模型均能够较好的模拟冠层截留过程中各个阶段的损失量，灌丛降水截留损失最大来自于降雨过程中冠层蒸发和为雨后的冠层蒸发。总体来看，原始Gash模型的结果与观测值更为接近，原始Gash模型对冠层截留损失的模拟值与实测值的偏差在-13.0％～4.3％，稀疏Gash模型对冠层截留损失偏差为-17.0～5.0％。对冠层覆盖度(c)的估算和空气动力学阻抗(ra)的推求过程可能是影响模型模拟的主要偏差来源。
4、利用植被分类数据提取中国寒区灌丛分布特征，中国寒区灌丛面积约82.3×104 km2，占中国寒区面积的19.7％。根据寒区不同研究区灌丛的截留研究结果，对中国寒区灌丛降水截留水资源效应进行了初步分析，得到中国寒区灌丛的平均降水截留损失量为858.8×108m3，最小截留损失量为557.1×108m3，最大截留损失量为1319.7×108m3。截留损失水量能够促进局地水循环的进程，寒区灌丛冠层降水截留对水文过程的影响，仍需进一步研究。