中国典型森林生态系统土壤水分时空分异及其影响因素

摘要

森林土壤水分作为物质与能量循环的载体影响林木生长与发育,并通过影响水分在陆气之间的循环与分配影响区域气候.基于我国不同气候带的9个森林生态系统定位观测站的长期观测数据,探究了 2005-2016年中国典型森林生态系统土壤水分的空间分异及其时间动态,并进一步分析了影响其时空分异的环境因素.主要研究结论如下:(1)9个森林生态系统的土壤水分多年均值介于12.45％-36.30％之间,空间上呈现中温带、亚热带、热带土壤水分较高,暖温带土壤水分较低的分布特征.降水蒸散差(降水与蒸散的差值)可以解释我国森林生态系统土壤水分空间分异的62％(P＜0.05);(2)我国北部与东部季风区森林区域土壤水分呈上升趋势,降水上升是主因,其中暖温带北京、南亚热带鼎湖山与鹤山森林土壤水分上升趋势显著,增幅分别为0.67％/a、1.72％/a与0.69％/a;西南地区森林生态系统土壤水分呈下降趋势,该趋势由降水下降与蒸散上升共同导致,其中中亚热带贡嘎山及哀牢山森林生态系统土壤水分下降趋势显著,降幅分别为-1.77％/a与-0.94％/a;土壤水分时间分异与降水蒸散差的相关性最高(R= 0.59,P＜0.01);(3)土壤水分呈下降趋势的森林生态系统中,春季土壤水分变化主导了年际变化,土壤水分上升的森林生态系统中,年际变化则是由秋、冬季主导.(4)与ERA-interim 土壤水分再分析数据比较得出,两者在空间格局与变化趋势上均具有较高的一致性.CERN 土壤水分观测数据反映了无人为干扰的自然条件下森林土壤-植被-气候之间的反馈作用,可为基于模型的土壤水分研究提供长时序的验证数据.