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宝库河流域是青海省西宁市的主要饮用水源地,拦蓄更多的有效降水并对其净化以保障西宁市的用水安全是宝库河流域水源涵养林的主要功能。因此,开展宝库河流域水源涵养林的蒸散特征的研究,掌握宝库林区不同林分蒸散的构成,了解宝库林区的水分收支平衡,对科学管理流域的水资源有重要的意义。本研究在立地划分和植被调查的基础上确定了宝库河流域不同立地的植被分布,并以此为基础选择典型立地分别开展了林木蒸腾特征、林冠截留蒸散特征和林下土壤蒸发特性的研究,并用PM模型模拟林木蒸腾、用Gash模型模拟林冠截留蒸散、用林下净辐射和温度模拟土壤蒸发,最后利用ArcGIS在小流域的尺度上对不同林分的蒸散进行了扩展。 主要研究结论如下: (1)本研究以海拔、坡度和坡向作为主要的分类因子,将宝库河流域划分成了28个立地类型,并确定了8种具有水源涵养能力的林分:青海云杉林、白桦林、沙棘林、青杨林、沙棘林、青海云杉×白桦混交林、青海云杉×华北落叶松混交林和灌木林。其中乔木林主要分布在低位脑山和中位脑山阴坡的缓斜坡和陡坡处,灌木林主要分布在低位脑山和中位脑山的缓斜坡和陡坡处。 (2)Jarvis气孔导度阶乘模型和Penman-Monteith方程相结合能较好的模拟冠层蒸腾。2011~2013年生长季的蒸腾量分别为:沙棘246.7~260.9mm,青海云杉259.5~275.2mm,华北落叶松279.5~291.8mm,白桦305~322.8mm,其平均值占同期潜在蒸散的比分别为:47%、50%、53%和59%。通过从林分尺度到小流域尺度的扩展,2013年生长季各林分的蒸腾量分别为:白桦266.26mm,华北落叶松254.36mm,灌木241.22mm,青海云杉227.92mm,占其对应林分总蒸散量的比例分别为:61.14%、62.78%、58.69%和53.36%。 (3)林冠截留蒸发是蒸散的重要组成部分,实测和通过Gash模型模拟的结果表明林冠截留蒸发占生长季降水的20%~35%,其中饱和林冠蒸发量占总林冠截留量的33.9%~68.0%,并且多数大于50%。小流域尺度的扩展表明2013年生长季宝库河流域各林分的林冠截留蒸发量从大到小分别为:青海云杉165.65mm,白桦129.93mm,华北落叶松118.19mm,灌木106.65mm。占总蒸散量的比例分别为:38.76%、29.84%、29.17%和25.95% (4)林下土壤蒸发占蒸散的比例最小,林下净辐射是林下土壤蒸发的主要驱动力,采用Es=(aT+b)Rni(式中:Es为土壤蒸发量,T为气温,Rnl为林下净辐射,a和b为系数)的形式能较好的模拟林下土壤蒸发。2011~2013生长季的林下土壤蒸发从大到小分别为沙棘64.9~64.4mm,白桦48.5~49.5mm,青海云杉42.1~42.8mm,华北落叶松37.1~38.2mm。平均占潜在蒸散的12.06%、9.01%、7.80%和6.91%。在小流域尺度上,2013年各林分的林下土壤蒸发量从大到小依次为:灌木63.16mm,白桦39.28mm,青海云杉33.63mm,华北落叶松32.61mm,占其对应林分总蒸散量的比例分别为:15.37%、9.02%、7.87%和8.05%。 (5)尺度扩展结果表明,2013年生长季4个林分的总蒸散量为412.82mm,远小于同期降水量的559mm以及462.6mm的生长季多年平均降雨量。其中蒸腾耗水量、林冠截留蒸发量和林下土壤蒸发量分别为242.37mm,109.65mm和60.97mm,分别占总蒸散量的58.71%,26.56%和14.73%。