本发明提出了一种森林树干茎流收集装置及其操作方法，属于茎流测量技术；其包括截留组件、导流管和收集装置，其中，截留组件为分体式结构，包括上下布置的上槽体和下槽体；上槽体与下槽体可拆卸连接在树干上；上槽体与下槽体错位设置，上槽体与下槽体共同配合围合在树干上且在围合后组成一个完整的周向截留空间；上槽体截留的茎流能够流入到下槽体中；上槽体与树干之间沿着树干周向定位连接有若干顶撑器；截留组件中还设置有滤板，滤板可拆卸连接在下槽体上；下槽体的底面为一斜面，形成用于储存茎流的暂存空间；下槽体的底面连接有导流管，导流管与收集装置相连。本发明结构简单，集便于安装、通用性高、截留空间大、易拆卸清理等优点于一体。