川西亚高山森林不同恢复阶段生长季蒸腾特征

【目的】定量揭示我国川西亚高山地区不同恢复阶段森林的蒸腾耗水特征,为当地森林恢复树种选择、水源涵养功能提升与低效林改造等提供科学参考。【方法】选择川西亚高山地区植被恢复系列中无论是林龄、类型还是面积都具有典型代表性的岷江冷杉老龄原始林、红桦次生林和粗枝云杉人工林作为研究对象,利用热扩散技术监测生长季树木蒸腾量;利用林分边材面积进行尺度上推,估算林分冠层蒸腾耗水量。基于机器学习技术(随机森林回归算法)估算整个生长季(5—10月)的林分冠层蒸腾耗水量。【结果】各森林类型平均日冠层蒸腾量表现为粗枝云杉林红桦林岷江冷杉林;在整个生长季观测到的粗枝云杉林、红桦林和岷江冷杉林日最大冠层蒸腾量分别为3. 17、2. 08和1. 69 mm;基于多气象因素,随机森林回归算法可有效估算森林蒸腾耗水量;整个生长季的林分冠层蒸腾总量估算结果表现为粗枝云杉林(314. 1 mm)红桦林(199. 3 mm)岷江冷杉林(125. 5 mm)。【结论】处在演替早期的红桦次生林冠层蒸腾耗水量明显高于处于演替晚期的岷江冷杉原始林;人工林蒸腾耗水量明显高于天然林(岷江冷杉原始林和红桦次生林),因此可将森林蒸腾耗水特征作为研究区森林恢复度的评价指标。该区大量营造的粗枝云杉人工林已步入中龄林阶段,高蒸腾特征可能会对流域产水量构成压力,建议进行抚育性结构调整。通过综合分析多项研究结果,本文提出一个"森林水分利用生态演替"假说:伴随着亚高山森林植被自然恢复进程(正向演替),林地蒸腾耗水量趋于减少,地带性演替顶级群落亚高山暗针叶林具有最低蒸腾耗水特征。这个假说可作为川西亚高山区区域水文平衡维持和植被结构调整的参照体系。