[发明专利]一种自动监测多分枝灌木柠条茎干流的方法及装置

说明书

本发明公开了一种自动监测多分枝灌木柠条茎干流的方法，包括如下步骤：统计柠条单株灌丛内所有枝条的数量，并用游标卡尺测定枝条基部的直径大小，用锡箔纸分别包裹所有枝条的茎干基部，形成若干呈漏斗状的雨水汇集装置；在雨水汇集装置底部接入一个口径为1 cm的聚乙烯塑料软管，用玻璃胶密封雨水汇集装置底部与软管的结合处，并用透明胶带固定成型的锡箔纸收集装置；将聚乙烯塑料软管的另一端与翻斗式自动雨量计相连，翻斗式自动雨量计的安装高度低于雨水汇集装置底部；降雨过程中，通过翻斗式雨量计实测的降雨量计算获得灌丛尺度茎干流的总体积。本发明有效避免因人为监测不及时导致测量误差增大的弊端，同时提供茎干流时滞效应等其他细节信息。

技术领域

本发明涉及生态水文领域，具体涉及一种自动监测多分枝灌木柠条茎干流的方法及装置。

背景技术

柠条（Caragana Korshinskii）是黄土高原半旱区地区广泛分布的一种多分枝灌木，对于该地区水土保持、植被恢复与生态环境保护发挥着重要作用。茎干流（树干茎流）是指在降雨过程中沿叶片、枝条、茎干向下运动，最终直达植物根部的水量。植被可以高效地将冠层截获的降水通过枝条、茎干等以茎干流的形式汇聚至其基部土壤，然后通过根系通道和根部土壤大孔隙以优先流的方式入渗到较深土壤层次，成为干旱胁迫时植被吸水的重要来源（图1）。因此，茎干流的水分汇聚效应被认为是旱区植被对干旱逆境条件的主动适应机制，对于旱区植被生长具有深远意义。长期以来，在半干旱地区，柠条等多分枝灌丛茎干流的研究受到广泛关注，成为揭示植被生态水文过程以及植被对干旱缺水环境适应机制的主要切入点。然而，以往关于柠条等多分枝灌木茎干流的监测主要依靠人为手动进行，存在监测不及时、误差大、费工费力等弊端，同时人工监测方法无法提供茎干流产生过程、动态以及与降雨发生的时滞关系等信息，降低了植被生态水文过程及机制研究的效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种自动监测多分枝灌木柠条茎干流的方法及装置，可以有效避免因为人为监测不及时导致误差增大的弊端，同时可以提供茎干流时滞效应等其他细节信息。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种自动监测多分枝灌木柠条茎干流的方法，包括如下步骤：

S1、统计柠条单株灌丛内所有枝条的数量，并用游标卡尺测定枝条基部的直径大小，然后用锡箔纸分别包裹所有枝条的茎干基部，形成若干呈漏斗状的雨水汇集装置；

S2、在每一个雨水汇集装置底部接入一个口径为1 cm的聚乙烯塑料软管，用玻璃胶密封雨水汇集装置底部与软管的结合处，并用透明胶带固定成型的锡箔纸收集装置；

S3、将聚乙烯塑料软管的另一端与一个翻斗式自动雨量计相连，翻斗式自动雨量计的安装高度低于雨水汇集装置底部；

S4、降雨过程中，通过翻斗式雨量计实测的降雨量（mm）计算获得柠条灌丛尺度茎干流的总体积，计算公式如下：

式中，P为一次降雨事件中翻斗式自动雨量计记录的降雨量（mm）；π为圆周率，近似值为3.14；r为翻斗式自动雨量计接雨面的内径（cm）；0.1为单位之间的转换系数；最终，柠条灌丛尺度茎干流通过以下公式计算获得：

式中，P为一次降雨事件中翻斗式自动雨量计记录的降雨量（mm）；π为圆周率，近似值为3.14；r为翻斗式自动雨量计接雨面的内径（cm）；CA为灌丛的冠幅面积(m²)；0.0001为单位之间的转换系数。

本发明还提供了一种自动监测多分枝灌木茎干流的装置，包括设置在所有枝条的茎干基部的呈漏斗状的雨水汇集装置以及通过聚乙烯塑料软管与雨水汇集装置相连通的翻斗式自动雨量计，所述雨水汇集装置由锡箔纸包裹枝条的茎干基部形成，且翻斗式自动雨量计的安装高度低于雨水汇集装置底部。

进一步地，所述装置通过翻斗式雨量计实测的降雨量（mm）计算获得柠条灌丛尺度茎干流的总体积，计算公式如下：