滇中高原不同林齡華山松林冠層對天然降雨雨滴能量特征的影響

涂曉云, 王克勤,2, 趙洋毅,2, 王嘉維, 段 旭,2, 朱夢雪

(1.西南林業大學 生態與環境學院， 云南 昆明 650224;2.國家林業和草原局 云南玉溪森林生態系統國家定位觀測研究站， 云南 昆明 650224)

土壤侵蝕是發生在地表水文循環過程中伴隨能量變化與物質分散的復雜的位移過程，是一個全球性的環境災害，目前已成為世界關注的環境問題之一[1]。中國西南土石山區是典型水力侵蝕區，區域侵蝕的主要動力來源于天然降雨雨滴動能對土壤表層的濺蝕作用[2-3]。雨滴下落破壞土壤結構，使得土粒飛濺，形成土壤板結，降低土地利用率[4-5]。研究已證實森林植被對雨滴能量具削減性，當降雨雨滴經森林植被林冠層后，其雨滴的大小、數量、動能及空間分布等形態特征均發生改變[6-7]，且能量在降水輸入過程中進行了再分配，進而削弱下降雨滴的動能，減緩雨滴擊濺作用[8-9]。因此，研究森林植被林冠對降雨特征和雨滴動能的削減作用是深入探析森林生態水文作用機制的重要環節，也是研究植被水土保持作用和水文效益的基礎工作。

森林林冠層作為陸地生態系統水文循環的重要場所，其與天然降雨雨滴能量的關系是當前森林生態水文過程研究的熱點[10-12]。許多學者對林冠層與降雨能量的關系進行了多方面的研究。例如，20世紀后期Brandt J[13]探析了熱帶雨林冠層降雨能量轉換與土壤侵蝕的關系；余新曉[14]通過森林植被減弱降雨侵蝕能量的數理分析，得出不同林分對降雨勢能的減弱作用；周躍等[15]研究發現云南松林冠層可有效減少降雨對地表的滴濺能量等。目前，相關研究主要圍繞雨滴物理特性的研究方法[16]、降雨特征[17-18]、林冠結構[8, 19-20]、降雨與土壤侵蝕的關系[21-22]等開展。例如，展小云等[23]采用粒子成像瞬態粒子測量可視化技術觀測自然降雨雨滴，利用雨滴降落到地面的瞬時末速度結合外包絡線提取算法V(D)=10-3(L-D)/(t1-t2)計算雨滴終點速度，建立了EK(t)=26.82I0.34的降雨動能與降雨強度之間的統計關系，該模型通過實測的雨滴直徑估算雨滴動能具有較高的準確性和適用性，很大程度上彌補了降雨動能統計模型區域局限性中的不足。Song等[24]以亞熱帶早期演替階段的人工喬木林為研究對象，分別從林冠的垂直與水平方向上觀測3種不同樹的葉面積特征，得出垂直方向上林冠層的葉面積指數越大，穿透雨滴動能越大，水平方向則與之相反的結論。已有研究闡明不同地區由于雨滴特性差異可引起不同程度的土壤侵蝕，該現象主要與區域的氣象變化、雨滴性質、植被類型等因素相關[21,25-26]。同時，也有通過人工模擬降雨的方法分析降雨能量轉化及林下產流產沙過程[27]。相關研究主要以人工林為主[6,18]，少數為天然林[8,17]，而對于作為森林演替狀態指標的林分林齡與天然降雨能量轉換之間關系的研究鮮有報道。

云南省干濕季節分明，降雨多集中于5—9月，雨量較大，每逢雨季各地區均會發生不同程度的水土流失等自然災害。華山松人工林群落是滇中高原中亞熱帶山地季風氣候區較為典型的地帶性植被，具有較高的土壤改良與水土保持作用，是當地理水保土效益較高的樹種之一。此外，不同林齡的林分對森林生態水文功能可能存在不同程度的影響。因此，本研究以不同林齡華山松人工林為研究對象，分析華山松3個演替階段林冠層對天然降雨雨滴能量的影響。以期為區域水土資源保護、森林結構調整等提供一定的理論參考。

1 研究區概況

研究區位于云南省中部的玉溪市新平彝族傣族自治縣磨盤山國家森林公園內，是云貴高原、橫斷山地和青藏高原南緣地理結合部，地理坐標為101°55′13″—102°04′00″E，23°54′00″—24°02′30″N，海拔1 260～2 614.4 m，相對高差1 354.4 m。磨盤山地處北回歸線以北，是云南亞熱帶北部與亞熱帶南部的氣候過渡區，具典型的山地氣候。降水多集中在5—10月，年降水量均>1 000 mm；年均氣溫17～20 ℃，極端低溫-8.6 ℃，積溫為4 800 ℃；土壤發育主要以第三紀古紅土的山地紅壤和玄武巖紅壤為主，較高海拔地區有黃棕壤分布；森林植被類型主要有亞熱帶常綠闊葉林、亞熱帶針闊混交林、針葉林和高山矮林等，共有98科137屬324種。監測樣地平均海拔為2 258 m，樹種為典型人工針葉林華山松(Pinusarmandii)，土壤均為紅壤。具體的華山松人工林樣地基本概況如表1所示。

表1 華山松林樣地基本概況

2 研究方法

2.1 降雨觀測

樣地依托云南玉溪森林生態系統國家定位觀測站內的華山松人工林地，在林地內選擇地理位置相近、近似自然生長長勢良好的華山松林，確定其林齡并參照國家森林資源規劃設計調查技術規程與主要樹種齡級與齡組劃分標準[28-29]，以10 a為一齡級劃分為中齡林(15 a)、成熟林(40 a)、過熟林(60 a) 3個齡組。在此基礎上，分別布設一個面積為50 m×50 m的永久性試驗樣地，四周加以鐵絲網保護，減少動物與人為破壞。同時，在布設樣地內對華山松林林分密度、胸徑、樹高、葉面積指數、覆蓋度等指標進行林業調查與記錄，并觀測2019年5月至10月的林內外降雨特征。

2.1.1 林外大氣降雨觀測 樣地不遠處已設有Envidata-thies全自動野外固定氣象站，可長歷時監測與建立降雨量相對濕度風向風速氣溫氣壓輻射等氣象因子的云端數據庫。同時，在樣地觀測場外距離適中、人類及動物活動影響小的空曠地帶設置一臺激光雨滴譜儀和RG-3自記雨量計，并在樣地內的空曠區域設置2個普通雨量桶，進行對比參考，以確保研究區大氣降雨數據的真實性與可靠性。根據2019年5—10月觀測的林外降雨數據經整理分析(表2)可知，磨盤山降雨多集中于6—9月，共74場。年降雨總量為635.2 mm，年平均降雨強度為4.66 mm/h，是典型的半濕潤區。在6月平均降雨強度達最大值為6.89 mm/h，屬于小降雨強度。此外，降雨次數最多月份是8月，降雨量貢獻較多月份是7月和9月且年降雨貢獻率分別為38.73%，22.67%。

表2 2019年5-9月華山松樣地林外降雨特征

2.1.2 林內穿透降雨觀測 相關研究表明下落雨滴一部分會直接沿樹干或枝條緩慢流到地面形成樹干流，最終作為水分補給的重要來源被根部吸收利用，而不具備能量對地表產生擊濺作用，此部分降雨動能可忽略不計[22,26]。因此，本研究只對林內穿透降雨進行觀測。在不同林齡華山松人工林50 m×50 m的樣地內，布設4個25 m×25 m的標準固定樣地，每個林齡樣地內分別將8個標準雨量桶和1個自記雨量計(編號為R中，R成，R過)設置在郁密度適中的典型地段，用于觀測林內穿透降雨特征，均距樹干0.79 m。中齡林、成熟林、過熟林的樣地標準雨量桶均編號均為1，2，3，4，5，6，7，8號且分別距樹干0.91,1.30,1.25,0.86,1.45,2.16,3.00,1.51 m。

2.1.3 雨滴大小測定 本研究采用傳統濾紙色斑法對雨滴直徑進行測量與分析。試驗前將新華造紙廠生產的直徑15 cm的定性中速濾紙，用柔軟細毛刷均勻涂抹質量比為1∶10的曙紅與滑石粉的混合粉末，每次降雨前將處理好的濾紙平鋪于20 cm×50 cm的聚乙烯塑料板，上方進行覆蓋，帶入樣地內布設有雨量桶樣樹的附近，進行林內穿透雨滴取樣。降雨開始后，林內外同時進行雨滴取樣，待濾紙布滿色斑后，立即更換，覆蓋保存，每10 min取樣一次，每次重復3次。若降雨強度突然變化，立即進行取樣，最后收好布有色斑的濾紙帶回實驗室風干，采用游標卡尺進行雨滴直徑大小測量并記錄數據。此研究中色斑直徑和雨滴直徑之間的關系參照曹光秀[20]率定公式，其函數表達式為：

d=0.398D0.71(R2=0.970)

(1)

式中：D為色斑直徑(mm)；d為雨滴直接(mm)。

2.2 數據選擇

依據林內外降雨試驗與觀測數據，參照2012年國家標準《降水等級》(GB/T28592-2012)[30]進行降雨量等級劃分，選取2019年5—10月典型的11場降雨雨滴數據進行分析，詳細取樣情況見表3。

表3 2019年11場降雨雨滴情況和基本特征

2.3 數據處理

雨滴下落過程中，在重力、空氣浮力、空阻力3個力的共同影響下，雨滴做變加速度運動，當加速度為0時，雨滴轉為勻速運動，此時對應的速度稱為雨滴終點速度，是降雨的重要物理參數之一。雨滴終點速度本質上與雨滴質量成正相關，同時直接決定雨滴動能的大小，森林植被林冠層作為天然降雨雨滴最先接觸的下墊面結構，可對其勢能進行重新分配。因此，降雨雨滴的雨滴終點速度、動能與勢能均可作為量化雨滴能量變化過程中的特征指標。

本研究雨滴終點速度分為林外與林內的終點速度，采用修正的沙玉清公式與牛頓公式進行計算[18]，就雨滴動能而言，先計算單個雨滴的動能，根據每次降雨雨滴組成求其和得雨滴總動能，最后推求單位面積降雨總動能[31]，雨滴勢能計算過程參考殷暉等[8]的研究成果，具體指標計算公式與適用條件見表4。

表4 雨滴能量指標計算公式

3 結果與分析

3.1 林內外雨滴直徑的分布差異

表5可反映林外與3種林齡林內所有樣本中的雨滴徑級數目分布情況，可得林內外雨滴直徑大多分布在0.25～1.5 mm之間，但林外與不同林齡林內各雨滴徑級的雨滴譜規律存在極顯著差異(p<0.01)。林外雨滴總數為3 859個，中齡林、成熟林、過熟林林內雨滴總數分別為2 431，2 342，2 241個，林外雨滴數量比上述3種林齡林內降雨的雨滴個數分別多58.74%，64.77%，72.20%，3種林齡林內>1.5 mm的雨滴直徑無論是數量還是百分比均高于林外，且林外雨滴徑階在0.5～1.9 mm區間的雨滴減小幅度最大，可以確定林冠可將體積較小的雨滴匯集成更多的大雨滴，華山松林冠具匯集雨滴的作用。同時也可看出，林內>2 mm的每個雨滴徑級的數量均多于林外且林外幾乎沒有>3.5 mm的雨滴出現，但林內卻出現了些許5.5 mm以上的大雨滴。

此外，將3種林齡林內雨滴分布相比發現，中齡林林冠層對0.125～0.25 mm徑級小雨滴數量最多分散作用更明顯，過熟林林冠對0.5 mm以上雨滴匯集作用較其它林齡更顯著。總的說來，華山松林各林齡內雨滴數量低于林外，且其林冠層對降雨雨滴即有匯集作用也有分散作用，并且中齡林對雨滴的分散作用更強，成熟林次之，過熟林則對雨滴的匯集作用更突出。

3.2 林內外雨滴終點速度的差異

據學者對南方地區降雨研究表明林內雨滴終點速度受樹木高度的影響，直徑大于3mm的大雨滴，其所在位置的枝條高度須在12 m以上才能到達雨滴終點速度[24]。顯然林外降雨已到達終點速度。然而，本研究中選取固定樣地的3個不同林齡(中齡林15 a，成熟林40 a，過熟林60 a)平均樹高分別為：12.5，15.2，18.9 m；平均枝下高分別為：6.5，4.8，3.9 m，因此，林下雨滴并未達到終點速度。

將選取的11場典型林內外降雨雨滴速度終點速度隨雨滴直徑的變化繪制成帶直線與數據標記的散點圖(圖1)，從圖1中可以看出林內雨滴的終點速度隨雨滴直徑的增加而增大，當雨滴直徑到達一定值時，其終點速度趨于穩定。同時，隨華山松林齡的增大，雨滴終點速度相應減小。當雨滴直徑d小于2 mm時，林內3種林齡林內與林外雨滴速度無顯著差異(p>0.05)；當d等于2 mm時，林內外同一直徑的雨滴終點速度開始出現差異，此時，雨滴終點速度在6～7 m/s范圍；當d大于2 mm時，林內外雨滴終點速度具極顯著差異(p<0.01)且增長趨勢明顯，呈現出林外(9.45 m/s)>中齡林(8.24 m/s)>成熟林(7.63 m/s)>過熟林(7.17 m/s)的態勢，雨滴在6.9 mm時，林內外雨滴速度均達最大值。當雨滴直徑在7 mm以上時，林內外雨滴終點速度均呈略微減小趨勢，這一方面可能與大雨滴匯集所需時間長但下落距離短，雨滴勢能減弱，動能減小，從而到達地面的雨滴終點速度減小。另一方面，當雨滴直徑達到一定值后，最終雨滴終點速度數值略微降低但總體趨于穩定。同時，由于風速、風向的影響，實際上雨滴終點速度結果仍存在一定的誤差。

圖1 林內外雨滴終點速度與雨滴直徑的關系

總之，雨滴終點速度與雨滴直徑呈極顯著的正相關關系(p<0.01，R2=0.80)，雨滴直徑在0.125～1.9 mm范圍林內外雨滴終點速度差異不顯著(p>0.05)；當直徑在2 mm以上時，同一直徑的3種林齡雨滴終點速度均小于林外雨滴終點速度，在直徑等于6.9 mm時雨滴終點速度均達到最大值。

3.3 不同降雨強度下林內外雨滴動能特征

圖2 不同降雨強度下林外雨滴動能與直徑的關系

3.3.2 不同林齡華山松林內降雨動能特征差異 圖3表示華山松中齡林(15 a)、成熟林(40 a)、過熟林(60 a)3個林齡在不同強度降雨條件下，林內降雨動能隨雨滴徑階變化的關系。從圖3中可以看出，林內降雨動能隨雨滴直徑的增加而增大，達到峰值后，總體呈下降趨勢。在0.25～4.0 mm區間內，隨雨滴直徑的增大3種林齡林內雨滴動能均表現出顯著上升的形態，兩者極顯著正相關(p<0.01，R2=0.80)。由此擬合不同強度降雨情況下，林內降水動能與雨滴直徑的關系(表6)，二者呈冪函數關系，相關系數均大于0.9。

表6 不同降雨強度下單位面積雨滴動能與雨滴徑級的關系方程

同時，圖3還反映出，隨降雨強度的增加林內動能也隨之增大，兩者呈現極顯著正相關關系(p<0.01，R2=0.38)。小降雨強度下，3種不同林齡華山松的林下雨滴動能達最大值后均表現出下降趨勢，這說明3種不同年齡華山松的林冠層均對小降雨下的雨滴動能具有減緩作用。暴雨強度下3個林齡林內的降雨動能最大，相同雨滴直徑下過熟林林內單位面積雨滴動能峰值為43.70 J/(m2·mm)，分別是中齡林的1.87倍，成熟林的1.57倍。此外，中雨、大雨和暴雨條件下，林冠層對雨滴動能削減效果不明顯，但3種不同林齡林內動能相比，不同降雨強度下，隨林齡增加單位面積雨滴動能均表現為：中齡林<成熟林<過熟林，大雨和暴雨條件下中齡林對雨滴動能削弱現象更明顯，且該階段對4.5～6.5 mm的雨滴動能消減作用更為凸顯。中齡林的林下平均單位面積雨滴動能，在大雨條件下分別比成熟林、過熟林低28.47%，44.27%，在暴雨條件下，成熟林與過熟林分別比中齡林高32.39%和45.71%。造成這一現象的主要原因可能是隨著華山松樹齡的增加，樹高和樹木的平均葉片角度、開放度、間隙分數降低致使相同降雨條件下雨滴數量、大小及雨滴終點速度不同。總的說來，中齡林、成熟林、過熟林3個林分階段，除小強度降雨外，林冠層對單位面積雨滴動能的削弱作用較小，但3者相比，中齡林削弱雨滴動能的能力更強。

圖3 不同降雨強度下3種林齡華山松林內單位面積雨滴動能與直徑的關系

對比圖2與圖3可知，不同林齡華山松林內的降雨雨滴動能均低于林外的累積雨滴動能，這說明林冠層具有減弱降雨雨滴能量的作用。在小雨條件下，林外累計雨滴動能就達到了林內中雨條件下的降雨雨滴動能的水平，且暴雨條件下過熟林、成熟林、中齡林的林內累計降雨動能峰值分別僅是相同條件下林外雨滴動能的22.94%，19.04%，12.13%，這些主要與林內外雨滴數量和是否達到雨滴終點速度相關。同時，受林冠層與樹高的影響，林內到達地面的終點速度小于林外雨滴實際的終點速度，使得3個林齡的林內雨滴動能呈現：過熟林>成熟林>中齡林。總的說來，不同林齡林內與林外的雨滴動能均隨降雨強度與雨滴徑級的增大而增強，林冠層可削弱雨滴的動能。

3.4 不同林齡華山松林冠對雨滴勢能的分配作用

根據雨滴取樣數據，計算中齡林(15 a)、成熟林(40 a)、過熟林(60 a) 3個林齡的相應總勢能，探析華山松的不同林齡林冠對雨滴勢能的分配規律(圖4)。結果表明，不同林齡林內的降雨雨滴總勢能、穿透雨滴勢能及林冠緩沖勢能均隨雨滴徑級的增大呈現上升趨勢，尤其雨滴直徑在4.5mm以上時，增長趨勢十分明顯。由此得出各勢能與雨滴徑階之間的函數關系式為：E緩沖=0.25d3.01；E穿=0.52d2.98；E總=0.80d2.99。式中：E緩沖，E穿，E總分別表示林冠緩沖勢能、穿透雨滴勢能與降雨總勢能〔J/(m2)〕；d為雨滴直徑(mm)，各勢能與雨滴徑階間均呈冪函數關系且達到了極顯著水平(p<0.01)。此外，隨樹木林齡的增長，穿透雨滴勢能增大，林冠緩沖勢能減小，且過熟林的降雨雨滴總勢能與穿透雨滴勢能兩者均表現為：成熟林>中齡林，但中齡林林冠雨滴的緩沖勢能卻高于過熟林，其最大緩沖勢能高出過熟林66.67%，占降雨總勢能的52%，緩沖能力最強，其次是成熟林(31.58%)，緩沖能力最弱的是過熟林(20.63%)。導致這一現象的原因主要考慮以下兩方面，一方面從中齡林過渡到成熟林再到過熟林階段，樹木產生自然稀疏現象尤其是過熟林階段表現尤為明顯，從而葉面積指數降低樹林生物量下降，致使樹木在成熟林后期林冠層截留效果顯著減弱。另一方面，由于中齡林階段林分長勢更佳，受冠層厚度與林木高度影響，林冠層分散雨滴能力更強，影響對雨滴的緩沖作用更為明顯。此外，華山松針葉有多種組合形式如一束針葉有1枚或2～3枚或4～5枚等，在水表面張力的作用下針葉黏合形成束，極大增加了大雨滴匯集的概率，受重力及風力的綜合影響勢能轉化為動能，最終增強對地表的打擊能力。因此，在水土流失嚴重或荒漠化地區的林業生態工程準備與撫育期間，應選擇林冠層比較茂盛，具較厚枯枝落葉層的樹種，同時在撫育期間，應及時對成熟林與過熟林分進行采伐與更新，保護地表植被。

圖4 不同林齡華山松林冠對雨滴勢能分配的關系

4 討論與結論

4.1 討 論

自然降雨雨滴接觸林冠層過程中，一部分雨滴在葉片匯集作用下將小雨滴聚集成直徑更大雨滴的過程稱為雨滴匯集作用，其在重力作用下降落林內的雨滴稱為葉片滴落雨；相反，另一部分雨滴降水下落過程中與樹木枝條或葉片碰撞后被分散為直徑更小雨滴的過程成為雨滴分散作用，此時對應的雨滴稱為飛濺液滴[32]。雨滴的匯集與分散直接決定雨滴質量與速度，影響降水雨滴的打擊地表土壤的能力，已有研究表明林冠對雨滴的匯集作用可增加林內降雨動能或擊濺侵蝕能力[33]，與之相反分散作用可有效減弱雨滴擊濺侵蝕能力。總的說來，林冠層通過匯集與分散作用改變雨滴特性進而影響降雨雨滴能量。

本研究發現華山松林冠層有匯集與分散雨滴作用，雨滴經林冠層后在枝葉的作用下分離為更小或聚集為更大徑階雨滴，此結果與謝春華[9]、康文星等[34]的研究成果類似。林外雨滴數量高于林內且比中齡林、成熟林、過熟林3種林齡林內降雨的雨滴個數分別多58.74%，64.77%，72.20%，這和史宇等對側柏林冠層研究中的林內雨滴數高于雨林外37.8%[31]這一成果不同，造成這一差異的主要原因可能是與側柏相比針葉具更高的雨滴截留容量，水滴滯留效果更突出相關。同時，此研究成果也與李桂靜等[31]對南方紅壤地區馬尾松林林內雨滴總數高于林外19.5%的結論存在差異，這一差異產生的原因可能是馬尾松林針葉多為2針一束罕見3針一束，而華山松針葉多為5針一束，水滴的表面張力將針葉粘合成一束所需時間更長，對雨滴的截持效果更明顯；還可能是由于研究區氣候條件不同，特別是降雨強度、降雨歷時等因素造成的。

研究發現華山松林內外雨滴直徑大多分布在0.25～1.5 mm范圍，這與曹光秀等對滇中高原常綠闊葉林的研究中林內降雨雨滴直徑0.5～3.5 mm的雨滴數量最多有所不同[17]，原因可能是常綠闊葉林葉片與華山松林針葉相比，葉片承雨面積更大，匯集雨滴的能力更強導致的，還有可能與常綠闊葉林枝葉之間的重合度、開合度也高于華山松林有關。

雨滴終點速度是決定降雨初期雨滴動能大小的關鍵物理參數，本研究發現林內外雨滴終點速度均隨著雨滴直徑的增大而逐漸增加，到達一定值后趨于穩定，此研究結果與史宇對北京山區側柏林冠層[32]的成果類似。在不同降雨強度條件下，林內外雨滴動能表現為：林外>過熟林>成熟林>中齡林，這與吳光艷等對黃土高原南部人工林中低林冠使雨滴速度降低從而雨滴動能減少的研究[35]結果相符合。因此，應特別注意林分的管理，及時采伐更新，發揮林木的最大經濟效益，同時保留林下枯落物緩解消散雨滴打擊地表的能力。另外，研究還發現華山松林冠對雨滴勢能具有一定的緩沖作用，中齡林的林冠相比于成熟林和過熟林，對雨滴勢能的緩沖作用更為明顯，此結論與謝春華對長江上游暗針葉生態系統結構及其對降雨的分配功能的研究結果一致[10]。所以，對雨水土流失嚴重的地區，經濟允許的情況下，可選擇林木林齡偏大，林冠繁茂的樹種，以降低強降雨下的降雨勢能，同時考慮樹種凋落的枯枝落葉層厚度，便于對林下匯集的大雨滴產生的動能進行削減。

本研究僅針對滇中高原華山松人工純林對雨滴動能的影響進行研究，研究結果對于其他緯度差異較大地區、樹種，其林冠對雨滴能量的影響可能存在一定的差異。希望今后能夠繼續深入對不同樹種的特異性、雨滴空間異質性、樹種形態結構特征、不同氣象條件對雨滴動能的影響的研究，進一步對林冠層對降雨輸入過程中對雨滴能量的分配進行補充。

4.2 結 論

(1) 華山松林內外雨滴直徑多集中在0.25～1.5 mm范圍，林內雨滴數量：過熟林>成熟林>中齡林。華山松林各林齡階段對雨滴均有匯集與分散作用，中齡林對雨滴分散作用更強，成熟林次之，過熟林則表現為較強的匯集作用。

(2) 林內外雨滴終點速度隨雨滴徑級的增加而增大到達一定值后趨于穩定，二者呈現極顯著正相關關系(p<0.01，R2=0.80)，林內雨滴終點速度：中齡林>成熟林>過熟。

(4) 降雨雨滴總勢能、穿透雨滴勢能及林冠緩沖勢能均隨雨滴徑級的增大呈現上升趨勢。同時，各勢能與雨滴直徑間均呈冪函數關系且達到極顯著水平(p<0.01)，中齡林對降雨雨滴的緩沖勢能效果最好，成熟林次之，緩沖能力最弱的是過熟林。