西北干旱缺水地区森林植被的水文影响及林水协调管理技术

近几十年在西北实施的三北防护林和退耕还林等重大林业工程在控制侵蚀等方面无疑发挥了巨大作用。然而，随造林规模扩大，三大问题日益凸显，一是生长不良的“小老头树”，二是“土壤干层”，三是流域产流显著减少，这危及森林植被稳定和效益发挥及区域供水安全。归其本质，说明林水矛盾突出已成为植被建设及其效益提升的技术瓶颈。因此，在未来仍为植被建设重点的西北，急需深入理解森林的水文影响，量化水资源的植被承载力，并以此指导林业发展和森林管理，创造性落实习总书记的“山水林田湖生命共同体”思想。围绕这个国家重大科技需求，经长期公益性研究，取得如下创新成果： 1.将森林植被建设的年降水量限制提升为水资源限制 过去旱区林业建设仅考虑年降水量限制，现扩展为兼顾水分限制作用和造林的产流影响。发现土壤水分限制树木的年内径向生长和高生长 森林比灌草更依赖往年积累的土壤水分，坡面水分再分配会通过改变土壤水分有效性的空间格局而导致林木生长的坡位差异 在黄土区长期监测了造林后的土壤干层形成与影响 在样地、坡面、小流域和区域尺度，实测和模拟对比了不同植被的产流差别，发现大量增加森林会显著减少产流并危及区域供水安全 依据年降水量与流域覆盖率的关系，确定了不同年降水量时的潜在森林覆盖率。 2.定量揭示了森林植被结构和格局的水文影响机理 将叶面积指数（LAI）引入林冠截持模型，量化了植被结构对冠层水文过程的影响 研发了树干液流测定的校正装置，基于树木优势度差异改进了林分蒸腾尺度上推方法 评价了多种典型森林的水分利用特征。应用模型耦合了植被结构和格局与水文过程，模拟并区分了立地、气象和植被的水文影响，发现植被结构及格局均是决定水分平衡的关键因素及林水综合管理的重要途径，从而奠定了旱区林水协调管理的理论基础。