杨树不是“抽水机”

中国林科院荒漠化研究所在我国半干旱沙区低覆盖度杨树防风固沙林地水分平衡研究方面取得新进展

大规模造林对于防治荒漠化、提供各种生态系统服务功能和减缓气候变化等方面具有重要的意义。然而，不适当的造林模式可能会对林地水文循环和水量平衡产生负面影响，从而危及区域水资源的安全。目前不同造林模式对于林地蒸散和水量平衡的影响机制还不十分清楚。

本研究以土壤深层（200 cm）水分渗漏作为指标，基于2016年、2017年和2019年生长季土壤水分实测数据校正了Hydrus-1D模型，并用它模拟分析了低覆盖度杨树防护林地（成熟林，333株/公顷）和对照样地（幼林地，667株/公顷）的水分动态和平衡。

研究发现：在生长季中，低覆盖度林地的平均深层渗漏量为107.0–149.6mm, 占同期降雨量36.5–42.4%，说明生长季雨量可以满足该林地树木生长的水分需求且能够保障一定的水分入渗到深层土壤或地下水补给。

与对照样地相比较，低覆盖度林地的平均渗漏量略高，但表现出更高的空间异质性，即：林带中间的渗漏量高达195.3–237.5 mm，占降雨量66.6–69.7%；而林冠下的渗漏量为18.7–65.0 mm, 仅占降雨量 6.4–18.4%。

图1 低覆盖度杨树防风固沙林和对照林分不同位置土壤深层渗漏的模拟对比

结构方程模型分析表明：土壤水分含量是决定渗漏量的最主要因子，依次为降雨量和土壤饱和导水率。气象因素（太阳辐射、温度、空气饱和差和风速）和植被结构参数（叶面积指数和根系深度）会通过决定蒸散大小来影响渗漏，因为两者呈负相关关系。

图2 杨树防风固沙林地蒸散、渗漏与生物物理要素之间的结构方程模型分析

本研究的结果将有助于解释不同造林模式对于林地水分平衡的影响，对干旱生态系统人工林经营、生态恢复和水资源保护等方面具有重要的应用价值。

相关论文“Poplar trees do not alwaysact as a water pump: Evidence from modeling deep drainage in alow-coverage-mode shelterbelt in China”发表在中科院一区TOP期刊Journal of Hydrology上，中国林科院荒漠化研究所、中科院西北生态环境资源研究院和赤峰市林业科学研究院等单位联合署名发表。

本论文得到了2019年内蒙古自治区重大专项和国家自然科学基金面上项目的资助；有关基于低覆盖度理论植被恢复与防沙治沙等方面的前期系列成果已经发表在《中国科学》、《中国沙漠》和《生态学 》等期刊，敬请关注。

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