[00333034]东北和华东丘陵山地典型森林植被对水资源形成过程的调控研究

森林水文研究已有百余年历史,但研究尺度一般偏小,研究指标一直过于单一,而且缺乏对作用过程的理解。由于问题复杂和难以野外控制,进展一直缓慢,只是近20年来随着高新技术的应用和学科交叉,特别是由于水资源等问题的凸现,使得森林水文影响日益成为研究焦点之一。 流域森林与水的关系十分复杂,它不仅受森林生态系统本身的影响,而且还受流域下垫面要素的空间变异性以及气象要素的时空变化影响。在全球气候变化的背景下,人类活动加剧,频繁改变流域下垫面的时空分布。流域森林生态系统表层的水循环包含大气降雨在地表系统、次地表系统和土壤与含水层系统中的循环过程。流域尺度的水文响应过程是水循环研究的一个重要支撑点。基于流域的水文响应过程研究作为流域水资源综合开发利用、流域土地利用类型的集成管理的基本依据,不仅具有重要的实践意义,而且从科学研究的角度讲,它是从宏观全球尺度向微观尺度的过渡,是连接微观和宏观研究的重要纽带,也是尺度过程的焦点。 森林水文作用包括很多方面,其中径流影响作为最基本水文功能一直倍受关注,但也有很多不足,过去主要通过小流域对比来评价森林覆盖率和经营措施的影响,忽略了森林结构及其分布格局对径流形成过程的影响,也忽略了地形、气候、土壤等非植被因素的影响,而且未充分理解森林径流影响的区域变化规律,研究结果应用有很大局限性,不能满足未来现代林业要实现森林植被与水资源协调管理的需要。此外,在森林影响径流方面国内外至今仍存在很多学术争论,虽然多数研究倾向于森林减少径流,如Jackson等2005年在《Science》撰文总结的全球结果,但Vance最近在《Nature》表明侵入退化草地的灌木不会增加耗水。这些争议表明,从植被影响水文过程角度深入理解功能形成机制至关重要。 因此,分析森林流域水文气象要素的时序趋势性变化特征以及覆被对流域径流的影响,确定气候和覆被变化对流域河川径流的影响规律,并定量评价气候和覆被变化对流域径流的贡献大小,不仅对于预测与评价未来气候和土地利用变化对流域径流变化影响的贡献大小非常关键,而且对于在全球变化背景下,区域森林的合理经营以及水资源的可持续利用也有着极其重要意义。 依据凉水、漠河和大岗山等森林生态系统定位观测研究站长期观测数据,在对不同典型森林生态系统的生态、水文过程各分量定位观测基础上,定量评价典型森林植被对降水输入过程的影响及调控机制,基于典型森林生态系统多尺度蒸散过程观测确定其耗水量并定量评估流域生态用水量。从坡面和流域两个尺度,解析森林植被对水资源形成过程的影响机制,定量评价森林植被对流域径流各组分的影响,揭示森林植被对水资源影响的区域特征和变化规律,解决森林植被对水资源形成过程的调控理论难题,提出区域森林植被与水资源协调管理的技术方案与对策。 在对东北和华东丘陵山地典型森林生态系统定位观测的基础上,分析森林植被结构对降水输入过程的影响特征,研究森林生态系统对水资源形成过程的机制。定量观测典型森林生态系统多尺度蒸散过程,综合分析森林生态系统的耗水规律,揭示影响森林植被耗散过程的主要因子,定量评估流域生态用水量。从坡面和流域两个尺度,应用森林植被对水资源形成过程影响的分布式生态水文模型,定量评价森林植被对流域径流各组分的影响,进而综合评估森林植被对水资源影响的区域特征,提出区域森林植被与水资源协调管理的技术方案与对策,为我国林业生态工程建设以及森林植被恢复与经营提供森林植被与水资源协同管理的理论依据和技术支撑。 具体成果包括： 1.完成71片学术论文,其中被SCI,EI等刊物收录19篇; 2.注册专利3项; 3.标准1项; 4.软件登记4项; 5.出版学术专著2部; 6.培养博士后1名,博士研究生11名,硕士研究生27名。