大兴安岭森林流域水文过程对植被和气候变化的响应

以国家重点林区大兴安岭的典型森林流域（甘河、塔河等）为研究区域，选择小流域典型实验和大流域长期监测相结合的方法，在小流域利用"近配对流域"、在大流域采用时间序列，并结合Double-Mass Curves (DMCs)、Flow Duration Curves(FDCs)和水文模型分析长期森林资源调查资料及水文、气象数据，揭示大兴安岭森林流域植被和气候变化对水文过程的影响规律，弄清森林植被和气候变化对水文影响的贡献大小；建立可靠的森林植被变化与水文参数的统计关系，确定大兴安岭森林流域影响水文变化的植被变化临界点，同时提出适合区域森林更新的植被恢复措施；利用气候模型，结合考虑植被动态影响的水文模型，预测和分析未来大兴安岭森林流域植被和气候变化对水文过程的影响趋势，从而提出有效的区域森林可持续经营措施和水资源管理措施，实现大兴安岭区域生态、社会、经济的可持续发展。

本项目以大兴安岭典型森林流域为研究对象，从不同尺度研究了森林植被和气候变化对流域水文过程的影响，并对典型森林生态系统水文过程进行了研究，结果表明：（1）1960s至1980s期间，塔河流域森林覆盖率无明显变化，年径流量也没有明显变化，年径流量与年降水量紧密相关；而随着1990s至2010s森林覆盖率由82%增至92%，呈逐渐增加趋势，而塔河流域年径流量则由280.1 mm降至213.9 mm，说明森林覆盖率的增加明显降低了河川径流量。（2）多布库尔河上游流域在1972年至2012年间，年径流量呈增加趋势，增幅7.41 mm/年。其中对照期（1972-1987）年径流量增幅为4.5 mm/年，主要来自于年降水量的增加（8.3 mm/年）；而变暖期（1988-2012）径流量的增加（6.1 mm/年）还受降水量分布的季节性转变，以及由于气候变暖所导致的多年冻土的退化的影响。（3）大兴安岭森林小流域的径流量与流域内兴安落叶松所占比例密切相关，落叶松所占比例越大，流域的径流深越小，且对洪峰的调节能力越强，在涵养水源能力方面优于由白桦、山杨等组成的次生林。由于采矿所造成的森林干扰（占流域总面积的6.74%）对森林小流域的枯水径流产生了显著影响，平均枯水径流量降低了26.58%，枯水径流变异系数平均值增加了36.77%，并达到极显著水平（p<0.01），另一方面，森林植被的干扰增加了森林小流域的洪峰流量、历时和变异性，但均未达到统计显著水平。（4）兴安落叶松林穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降雨总量的76.5%、2.6%和20.9%，随降雨量级增大，林内雨滞后时间表现出逐渐缩短的趋势。（5）樟子松林在观测期内林冠截留量、穿透雨量、树干径流量分别占同期降雨量的25.04 %、73.58%和1.38%。当降雨量大于5.2 mm时，樟子松才会产生树干径流，且树干径流量随树干径级的增加呈增大的趋势。（6）白桦次生林观测期内穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量占同期降雨总量的84.27%、2.68%和13.04%，且随着雨量的增加，林冠截留率呈减小的趋势。