华北落叶松人工林蒸散及产流对叶面积指数变化的响应

摘要

定量评价林地蒸散和产流等水文过程对冠层叶面积指数(LAI)的响应,对于深入认识森林植被的生态水文过程及其发生机制,实现半干旱区林水综合管理和区域可持续发展是非常必要的.应用集总式生态水文模型BROOK90,模拟分析了不同降水年型(丰水年、平水年、枯水年)下,位于半干旱区的宁夏六盘山叠叠沟小流域内华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林的水文过程对冠层LAI变化的响应关系.结果发现:林分总蒸散量、冠层截留量、蒸腾量与LAI都呈显著的正相关关系(R2＞0.99,P＜0.01),而土壤蒸发量、产流量则与LAI均呈显著的负相关关系(R2＞0.99,P＜0.01);在不同的降水年型下,各水文过程变量与LAI的关系都可以很好地用指数函数来表达,且都存在着一个LAI阈值.当LAI低于阈值时,各水文过程变量随LAI的变化幅度较大;但高于阈值时,各变量的变化十分缓慢并趋于稳定.在不同降水年型下,各变量LAI阈值之间存在着一定的差异.一般地,丰水年各变量的LAI阈值要大于枯水年,尤其是冠层截留和土壤蒸发.在丰水年,各水文过程变量随LAI增加而变化的速率要比在平水年、枯水年更快,说明在水分充足年份中各变量的波动更多取决于LAI变化,而在水分亏缺的年份中则可能更多地受到水分条件的限制.模拟结果表明,通过减少冠层LAI(如间伐)导致的林分的降低蒸散耗水和增加产流的作用是有限的,这是由于林分蒸散降低的幅度要比LAI降低的幅度小.例如,在平水年,当LAI从4.2变为2.0(减少幅度52.4％)时,林分年蒸散仅从357.2 mm减少至333.9 mm(减少幅度6.5％).