西宁市油松人工林生长季水量平衡特征_刘文浩.pdf

doi：10.11707/j.1001-7488.LYKX20220890西宁市油松人工林生长季水量平衡特征*刘文浩1,2王晓2段文标1于澎涛2王彦辉2于艺鹏2（1.东北林业大学林学院哈尔滨 150040；2.中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所,国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京 100091）摘要：【目的】深入理解和定量评价西宁市重要造林树种油松人工林的水文影响，为其林水协调的多功能管理提供科学依据。【方法】在西宁市湟水林场选择中龄、郁闭的油松人工林典型样地，于 2021 年生长季（610 月）同步监测林外降水、林冠截持、干流、穿透雨、树木蒸腾、林下蒸散和土壤含水量变化，并基于水量平衡计算林地产流。【结果】1）生长季降水量为 396.5 mm，林冠截留量、林木蒸腾量和林下蒸散量分别为 117.6、109.4 和 187.5 mm，各占同期降水量的 29.66%、27.59%和 47.29%，存在先增后减的月份变化。2）0100 cm 土层储水量在生长季净增 130.2 mm，接受高达 189.3 mm 的外来输入水分（来自深层土壤及上坡）；土壤体积含水量 68 月为消耗期，整体走势一直减少，均在10%以下，存在明显的土壤干旱胁迫；910 月为恢复期，呈波动上升趋势，均在 9.3%以上。3）生长季总蒸散量为414.5 mm，超过同期降水量 18.0 mm；基于 0100 cm 土层水量平衡，考虑外来输水和土壤储水变化影响后，林地净产流18.0 mm，即林地可降低坡面或流域产流。【结论】在西宁市半干旱气候条件下，即使在丰水的 2021 年生长季，自然降水也难以满足郁闭的油松人工林蒸散耗水需求，需通过降低密度（郁闭度）减少蒸散或适当灌溉补水来维持林分的抗旱稳定性，以保障其发挥好城市景观林的主导功能。关键词：油松人工林；水量平衡；林冠截持；林木蒸腾；林下蒸散；林地产流；西宁市中图分类号：S715.5文献标识码：A文章编号：10017488(2023)04004611Water Balance Characters of Pinus tabuliformis Plantation in Xining City of ChinaLiu Wenhao1,2Wang Xiao2Duan Wenbiao1Yu Pengtao2Wang Yanhui2Yu Yipeng2（1.School of Forestry,Northeast Forestry UniversityHarbin 150040；2.Key Laboratory of Forest Ecology and Environment of National Forestry and GrasslandAdministrationEcology and Nature Conservation Institute,CAFBeijing 100091）Abstract：【Objective】This study was aimed to deeply understand and quantitatively evaluate the hydrological effects ofplantations of Pinus tabuliformis,an important afforestation tree species in Xining City,Qinghai Province of China,for providingscientific basis for the coordinated forest-water management.【Method】Representative sample plots of middle-aged and closedstands of P.tabuliformis plantations were selected in the Huangshui Forest Farm,Xining City.During the growing season of 2021(June-October),the variations of precipitation in open field,canopy intercession,stemflow,throughfall,tree transpiration,forestfloor evapotranspiration,and soil moisture were monitored simultaneously,and the water yield from sample plots was calculatedbased on water balance.【Result】The study showed:1)The precipitation in the growing season amounted to 396.5 mm,whilethe canopy interception,tree transpiration,forest floor evapotranspiration amounted to 117.6,109.4,187.5 mm,respectively,accounting for 29.66%,27.59%,47.29%of precipitation during the same period,and showing an obvious monthly variation offirstly increase and then decrease.2)The water storage of 0-100 cm soil layer was increased by 130.2 mm,showing an extra waterinput of 189.3 mm from outside(deep soil layers and upslope).The volumetric soil moisture of 0-100 cm soil layer varied as aconsumption period from June to August,showing an overall decrease trend with values of volumetric soil moisture of alwaysbelow 10%,indicating the existence of soil drought stress;while as a recovery period from September to October,showing afluctuating upward trend with values of volumetric soil moisture of always above 9.3%.3)The total evapotranspiration in thegrowing season amounted to 414.5 mm,which was 18.0 mm higher than the precipitation.After considering the influences of extrawater input and soil water storage changes,the net water yield from the stand plot was calculated as 18.0 mm,indicating that the 收稿日期：20221217；修回日期：20230320。基金项目：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目（U21A2005,U20A2085,42161144008）；国 家 重 点 研 发 计 划 项 目 课 题（2022YFF0801803,2022YFF0801804）。*段文标为通讯作者。第 59 卷 第 4 期林业科学 Vol.59，No.42 0 2 3 年 4 月SCIENTIA SILVAE SINICAEApr.，2 0 2 3plantation did not contribute to,but used/decreased the water yield from hillslope or watershed.【Conclusion】In conclusion,evenif the precipitation in the growing season of 2021 was higher than the mean annual precipitation of Xining City,theevapotranspiration of the closed stand of P.tabuliformis plantation cannot be satisfied by the natural precipitation under the semi-arid climate of Xining City.Therefore,it is necessary to maintain the stand stability against drought stress by lowering the treedensity(canopy density)to reduce stand evapotranspiration or by appropriate irrigation to make up the water deficit,so as to ensurethe desired dominant functions of urban landscape plantations.Key words：plantations of Pinus tabuliformis；water balance；canopy interception；tree transpiration；forest floorevapotranspiration；water yield from forestland；Xining City 大规模植树造林有利于预防自然灾害和改善生态系统的结构和功能，减缓土地侵蚀和水土流失的速度，保护水源和生物多样性（Schwrzel et al.,2020）。但同时，在局地尺度上，造林也通过蒸散、入渗、径流等过程影响水资源。基于集水区对比的研究表明，植树会造成蒸散增加、产流减少，降低可用水资源量，其影响过程和程度尚不清楚。尽管目前在黄土高原已开展一些径流变化的统计分析或模型模拟研究（Zhang et al.,2014），也涉及造林引起的蒸散或土壤蓄水 变 化（Jia et al.,2017；Liu et al.,2018；Yang et al.,2012），但由于森林水文过程和水量平衡同时受气候、地形、土壤、植被等多种因子影响（杜阿朋等，2006；李民义等，2013），这些因子的空间差异必然导致森林水文影响的变化，需要按影响因子的变化梯度广泛开展研究。例如，对油松（Pinus tabuliformis）这个在黄土高原广泛用于造林的树种，其人工林蒸散和水量平衡研究多集中在黄土高原中部和东部（李侃，2015；常建国等，2013）或华北土石山区（李嘉等，2017），在西部高寒区还鲜见报道，甚至未见蒸腾液流速率经验公式参数的率定，这限制了有关水文影响评价及生态水文模型的研发与应用（Ma et al.,2017），也限制了合理调控林分结构实现林水协调多功能管理的科学决策。西宁市地处黄土高原西部，作为青海省省会和区域重要旅游城市，承载着全省 40%以上的人口和45%以上的经济总量，但存在气候干旱、重度缺水、侵蚀严重、植被稀疏、环境恶劣等问题（刘京敏，2009）。为改善城市及周边生态环境，西宁市几十年不断进行南北两山造林，森林覆盖率由 7.2%提高至79%，空气质量和人居环境显著改观（文继德，2020）。油松是西宁市主要造林树种，对当地生态安全和景观美化有重要作用，但一直未进行水量平衡研究。鉴于此，本研究在西宁市定量监测油松人工林郁闭林分的生长季水文过程和土壤水分变化，评价其水量平衡特征，以期为确定其水分要求及进行林水协调多功能管理决策提供科学依据。1研究区概况研究地点位于青海省西宁市南山，为山地丘陵地貌，海拔 2 2503 100 m，坡度 032。属半干旱高原大陆性气候，年均降水量 368 mm，集中于 79 月；年均气温 5.8，极端最低气温26，极端最高气温41，年积温 2 077.5，全年无霜期约 160 天；年均潜在蒸散量 1 100 mm，年日照时数 2 600 h。土壤以粟钙土和灰钙土为主，呈碱性或微碱性反应，pH 89。研究区自然植被本底为草地，以菊科（Asteraceae）、禾 本 科（Poaceae）、豆 科（Leguminosae）和 蔷 薇 科（Rosaceae）植物为主。自 1989 年以来，该区域持续大面 积 造 林，主 要 乔 木 有 油 松、河 北 杨（Populushopeiensis）、青海云杉（Picea crassifolia）等，主要灌木有 柠 条 锦 鸡 儿（Caragana korshinskii）、沙 棘（Hippophae rhamnoides）和柽柳（Tamarix chinensis）等。2研究方法 2.1样地布设和林分结构动态监测在西宁市湟水林场选择中龄油松人工林，建立 3块 20 m20 m 典型样地（表 1）。在调查样地立地条件和林分结构的基础上，于 2021 年生长季（610 月）测定林内穿透雨、树干茎流、蒸腾、土壤水分和林下蒸散等水文过程。采用胸径尺和 Vertex 超声波测高测距仪（Hglof公司，瑞典）测量样地内所有乔木的胸径、树高、枝下高，同时利用卷尺测量冠幅。林下草本层调查于 9 月下旬进行，采用五点取样法，即在各样地内四角及对角线的交点布设 5 个 1 m1 m 样方，调查草本的物种数、株数及各物种的盖度和质量，并在样地对角线上估计整个样地的草本层盖度。应用 LAI-2200c 植物冠层分析仪(LICOR,Lincoln,USA)于每月第 10、20、30 日测定 1 次林冠层叶面积指数（leaf area index，LAI），每块样地均匀分布 20 个固定测点，取其平均值，并建立随测定日期（儒略日 DOY）变化的统计关系，内插得到每日林冠层 LAI。固定样第 4 期刘文浩等：西宁市油松人工林生长季水量平衡特征47 地林冠层 LAI 生长季内变化见图 1，呈先增后减的抛物线趋势，生长季初期其值在 1 左右，8 月中旬达到最大（接近 2），然后逐渐变小，10 月又降至不到 1 的水平。y=0.000 2x2+0.092x8.413 4R2=0.786 200.51.01.52.02.5152182212242272302林冠层 LAI Canopy LAI儒略日 Day of the year图 1油松人工林冠层叶面积指数的生长季内变化Fig.1The variation of canopy LAI of P.tabuliformis plantation ingrowing season 2.2气象因子测定在林场空地处，安装一个小型气象站（DAVISVantage Pro2），同步监测林外气象因子，包括气温、风速、风向、太阳辐射、降水量等，每 10 min 记录 1 次阶段平均值数据。2.3土壤水文特征测定和储水量计算在 3 块样地各挖 1 个深 100 cm 的土壤剖面，分别在 010、1020、2040、4060、6080 和 80100 cm 土层用容积 100 cm3的环刀取原状土，每层 3 个重复，带回室内测定土壤密度、孔隙度等指标（马雪华，1994），详见表 2。在油松人工林固定样地内选择 1 个代表性地点，布设土壤水分、温度传感器（5TE,Decagon，美国）。2021 年 610 月，连 续 监 测 各 土 层（020、2040、4060、6080 和 80100 cm）土壤体积含水量（cm3cm3）的动态变化。传感器与 EM50（EM50，Decagon，美国）数据采集器相连，记录频率为 1 次 5 min。此外，研究期间每月的第 10、20、30 日，在 3 块样地上、中、下固定位置的半径 3 m 范围内随机选择 1 个样点，用土钻测定 010、1020、2040、4060、6080 和 80100 cm土层的质量含水量（%）。W采用式（1）计算不同土层的储水量（Wi，mm），式（2）计算一定阶段的土壤水分盈亏量（，mm）：Wi=10Vihi；（1）W=(WeWi)。（2）WeWi式中：hi和 Vi分别为第 i 层土壤的厚度（cm）和体积含水量(cm3cm3)；、分别为阶段末、初的 1 m 土层储水量（mm）。2.4林内穿透雨测定和林冠截留量计算在各样地上、中、下位置，分别布设 3 个截面积44.16 cm2的雨量筒作为穿透雨收集器，每块样地布置9 个。每次降雨后立即用量筒测量各穿透雨收集器的 表 1油松人工林样地基本情况Tab.1Basic information of the sample plots of P.tabuliformis plantations样地Plots.经度Longitude(E)纬度Latitude(N)海拔Elevation/m坡度Slope/()坡向Aspect坡位Slopeposition林龄Age/a林分密度Standdensity/hm2郁闭度Canopydensity平均树高Mean treeheight/m平均胸径MeanDBH/cm草本层 Herb layer平均高Meanheight/cm盖度Coverage(%)固定样地Fixed plot1014137.18363812.432 34927.8阴坡Shady坡中Midslope401 3500.859.0413.8218.650临时样地1Plot 11014130.45363802.832 44523阳坡Sunny坡中Midslope401 7500.605.588.1112.342临时样地2Plot 21014122.27363800.332 48022.4阳坡Sunny坡上Upslope302 3500.505.237.8911.238 表 2油松固定样地土壤物理性质Tab.2Soil physical properties of the fixed sample plot of P.tabuliformis plantation土层Soil layers/cm土壤密度Bulk density/(gcm3)总孔隙度Total porosity(%)毛管孔隙度Capillary porosity(%)非毛管孔隙度Non-capillaryporosity(%)饱和持水量Saturation moisturecapacity(%)毛管持水量Capillary moisturecapacity(%)0101.1154.4548.056.4149.0143.2610201.3147.6041.346.2636.2831.5120401.2847.0540.526.5336.6931.5940601.3049.3542.806.5638.1133.0560801.2452.4044.178.2342.2836.02801001.2153.5546.567.0044.8538.9901001.2550.6843.756.9340.9235.4148林业科学59 卷 雨水体积（FR,i，mL），并按下式换算成样地的穿透雨水深（FT，mm）：FT=n1FR,i10nS。（3）式中：n、S 分别为样地内穿透雨收集器的数量和开口截面积（cm2）。各样地内树木按胸径分为 3 个径级，每个径级选择 3 株样树，每块样地选择 9 株样树，用于监测树干茎流（干流）。从树干高度 1.3 m 处开始，用镰刀沿预设的塑料软管缠绕方向螺旋式刮除老树皮，将剖开的聚乙烯塑料软管在树干上螺旋式向下缠绕，用铁钉固定并用玻璃胶密封树干与软管的缝隙，软管尾部连接一个容积 10 L 的塑料筒收集干流。每次降雨结束后，立即用量筒测量各样树的干流体积（mL），并按下式换算成样地的干流深（FS，mm）：FS=Ni=1CiMiSp103。（4）式中：N 为树干径级数；Mi和 Ci分别为样地内第 i 径级的树木株数和平均样树干流量（mL）；Sp为样地面积（m2）。每次降雨事件的林冠截留量（I，mm）基于冠层水量平衡，利用下式计算：I=PGFTFS。（5）式中：PG为林外降雨量（mm）。2.5树干液流密度测定和林分日蒸腾量计算Js0=0.714K1.231在固定样地内按优势木、亚优势木、平均木和被压木选择 4 株样树，安装 SF-L 热扩散树干液流探针（Ecomatik，德国）测量边材液流速率，每 30 s 记录 1 次数据，每 5 min 计算 1 次平均值，并用 CR1000 数据采集器保存，定期下载。为避免太阳直射导致的增温影响，将探头安装在树干北面，安装后用玻璃胶涂抹在探针外侧以防雨水腐蚀，用铝箔包裹安装区以避免太阳辐射。通常计算液流速率采用不分树种的通用公式（）（Granier,1987），但该公式有局限性，常导致不同地区和不同树种的液流速率估计存在较大误差，有的甚至达 30%以上，因此需要针对不同树种进行校正以获得可靠的公式和估计值。本研究在样地外选取 5 株长势优良的油松，进行西宁市油松树干液流公式率定。具体做法：首先按上面描述安装热扩散树干液流探针，初步观测一切正常后用铁丝和竹竿等将样树固定，然后某天太阳未升起前在距地面10 cm 处锯断树干，锯断过程中全程向锯口处泼水，以防空气进入树干导管形成栓塞，再将锯口浸泡在水盆中，让 树 干 充 分 吸 水。从第 2 天 起，连 续 6 天6:0020:00 记录水盆质量，时间间隔 1 h，据此测定树木实际蒸腾量。根据仪器测得的 K 及液流速率和样树的边材面积，拟合公式中的参数，得到新率定的液流速率（Js0，mLcm2min1）计算公式：Js0=1.273 9K1.157 1=1.273 9(TCmaxTCTC)1.157 1。（6）TCTCmax式中：为探针间的温度差（）；为每日温度差最大值（）。林分日蒸腾量（T，mm）由各样树测定液流速率的边材面积加权平均得到的样地平均液流速率（Jsa）和样地内各株树的边材面积按下式计算得到：T=JsaTn1Ai6024S 1 000。（7）式中：Ai为样地内第 i 株树的边材面积（cm2）；Tn为样地内树木株数；S 为样地面积（m2）。为避免损伤样地内样树，在样地外选取 14 株不同大小的油松，在树干胸高处用生长锥钻取树芯，测量边材厚度，建立边材面积（cm2）与胸径（cm）的关系：A=1.328DBH1.532(R2=0.85)，以此估算样地内各株树的边材面积。2.6林下蒸散测定在 3 块样地内各布设 9 个自制微型蒸渗仪，监测林下蒸散（包括土壤蒸发和林下植被蒸腾）。蒸渗仪由外筒（直径 20.5 cm、高 40 cm）、内筒（直径 20 cm、高 35 cm）和接水盆（直径 19.5 cm、高 10 cm）组成。安装时首先将内筒底盖移除后扣在地面上，用刀沿筒外壁将土削成与筒内径一致的土柱，垂直压到土里；待内筒充满原状土后，沿筒底部的截面切齐土柱并装上底盖；接着将外筒埋在原地土坑内，其上沿稍高于地面，以防地面径流流入；最后将接水盆和内筒自下而上置于外筒中。从 2021 年 6 月 1 日起，每月 10、20、30 日测量林下蒸散，每次降雨后加测 1 次。采用式（8）计算各观测期（t，day）内第 i 个蒸渗仪的平均日林下蒸散量（Zi，gd1），式（9）计算样地每 10 天的林下蒸散量日均值（E，mmd1）：Zi=(PL+ZiZe)/t；（8）E=Ln1ZiLnSg10。（9）式中：P、L 分别为观测期内的降水输入量（g）和渗漏水量（g）；Sg为内筒开口面积（cm2）；Zi和 Ze为蒸渗仪观测期初始和末期质量（g）；Ln为蒸渗仪数量。第 4 期刘文浩等：西宁市油松人工林生长季水量平衡特征49 2.7样地水量平衡和产流量计算基于 0100 cm 土层的水量平衡，即采用下式计算对应蒸渗仪各观测期的林地各时段产流量：P=ET+W+R+Q。（10）W式中：P 为某时段的林外降雨量（mm）；ET为某时段林分蒸散（mm），包括林冠截留（I）、林分蒸腾（T）和林下蒸散（E，mm）；为某时段 0100 cm 土层的蓄水变化量（mm）；R 为某时段的产流量（包括地表径流、0100 cm 土层壤中流，mm）；Q 为某时段离开研究土层（0100 cm）的深层或侧向水分交换（mm），正值表示土壤水分由研究土层向深层或侧向渗漏，负值表示研究土层得到深层土壤或上方坡面的来水输入。在研究期间，样地内 0100 cm 土层的地表径流和壤中流均很少，可忽略不计，Q 为正值时说明存在研究土层水分向深层的渗漏量，即本研究讲的林地产流量。2.8数据分析采用 Excel 2019 整理测定数据，IBM SPSS 25 分析数据，Origin 2019 作图。3结果与分析 3.1油松人工林的降雨再分配特征2021 年 610 月共观测到 33 次降水，总降水量396.5 mm，超过多年平均降水量（368 mm），其中最大次降水量 39.6 mm 发生在 7 月 25 日，最小次降水量0.6 mm 发 生 在 10 月 22 日。次 降 水 量 5、510、1020、20 mm 的降水分别有 10、8、10、5 次，各占总场次的 30.3%、24.2%、30.3%、15.2%；合计降水量分别为 31.4、58、145.3、153.8 mm，各占总降水量的 8.1%、14.9%、37.4%、39.6%（表 3）。这说明研究点降水以5 mm 的降水事件占总降水量的 91.9%。表 3不同雨量级的油松人工林固定样地内降水再分配Tab.3Partitioning of rainfall within the fixed sample plot of P.tabuliformis plantation under different rainfall classes雨量级Rainfall classes/mm次数Times降水量Rainfall/mm穿透雨Throughfall干流Stem flow林冠截留Canopy interception雨量Depth/mm穿透雨率Ratio(%干流量Depth/mm干流率Ratio(%)截留量Depth/mm截留率Ratio(%)51031.411.4436.430019.9663.57510858.032.6756.240.030.0525.3043.62102010145.392.8763.920.310.2152.1235.87205161.8140.8287.030.760.4720.2212.50合计Sum33396.5277.8070.061.100.28117.6029.66 对研究期间的 33 次降水，油松人工林的穿透雨量、干 流 量 和 林 冠 截 留 量 分 别为 277.80、1.10 和117.60 mm，各占总降水量的 70.06%、0.28%和 29.66%。不同雨量级的林内降雨再分配结果见表 3，可见随雨量级增大，穿透雨率和干流率均呈增大趋势，而截留率呈减小趋势。各月份之间，受降水量影响，穿透雨量、干流量、林冠截持量表现为先增后减的变化趋势，如林冠截持量610 月依次为 17.6、16.7、27.7、43.2、12.4 mm（表 4）。3.2油松人工林的蒸腾特征固定样地的生长季林木蒸腾量为 109.4 mm，占同期降水量的 27.59%，各月差异明显，整体为先增后减（图 2），气温低的 6 月份最低，之后随气温升高而增加，雨热充沛的 8 月份最高，之后随气温降低逐渐下降。各月蒸腾量分别为 17.4、20.1、28.4、26.7、16.8 mm，占各 月 降 水 量的 30.69%、29.65%、26.39%、20.99%、45.16%；610 月的日均蒸腾量为 0.71 mm，日最大蒸腾量为 1.3 mm，出现在 2021 年 8 月 7 日。表 4油松人工林固定样地的各月降水再分配Tab.4Monthly redistribution of precipitation in the fixed sample plots of P.tabuliformis plantation月份Month次数Times降水量Rainfall/mm穿透雨 Throughfall干流 Stem flow林冠截留 Canopy interception数量Depth/mm比率Ratio（%）数量Depth/mm比率Ratio（%）数量Depth/mm比率Ratio（%）6456.738.968.660.230.4117.630.937467.850.975.060.200.2916.724.65810107.679.774.120.240.2227.725.6699127.283.665.750.390.3143.234.0310637.224.765.190.040.1112.433.44合计 Sum33396.5277.870.061.100.28117.629.6650林业科学59 卷 3.3油松人工林的林下蒸散特征油松人工林 610 月的林下蒸散量为 187.5 mm，占同期降水量的 47.29%，存在月份差异，整个生长季表现与蒸腾类似，为先增后减（图 3），各月分别为 34.9、42.6、43.5、41.7、24.8 mm，占各月降水量的 61.55%、62.83%、40.43%、32.78%、66.67%。3.4油松人工林的土壤水分特征固定样地各土层及 0100 cm 土层的体积含水量在 2021 年生长季的变化见图 4。土壤水分消耗期在68 月，此时降水较少但气温不断升高，加上植物生长旺盛，导致蒸散耗水不断增大，虽有几次较大降雨使 0100 cm 土层含水量明显增加，但仅限于 020 和2040 cm 土层，且整体走势一直下降，尤其 40 cm 以下各土层的水分补充不能抵消蒸散耗水，土壤体积含水量一直维持在 10%以下，存在土壤干旱胁迫。910 月进入土壤水分恢复期，随降水增多和温度下降，林木蒸腾和林下蒸散均减少，降雨入渗量超过蒸散耗水量，导致 0100 cm 土层含水量明显波动上升，其中波动最激烈的是 020 和 2040 cm 土层，0100 cm 土层平均体积含水量均在 9.30%以上，最大可达 15.27%，10 月底维持在 14.75%左右。3.5油松人工林水量平衡和产流特征基于式（10）计算油松人工林固定样地 2021 年610 月的水量平衡，结果见表 5，总蒸散为 414.5 mm（林 冠 截 留 28.37%、林 木 蒸 腾 26.39%、林 下 蒸 散45.24%），高出同期降水量（396.5 mm）18.0 mm。0100 cm 土层储水量净增加 130.2 mm，基于水量平衡计算的深层土壤和坡面上方输入额外水量 189.3 mm，土壤水量平衡项为148.2 mm，大多发生在多雨的 8 月中旬后雨季中；林地毛产流 41.1 mm，考虑额外输入水量和土壤储水量变化影响后，计算得到林地净产流量为18.0 mm，等于生长季降水量与蒸散量之差，表明该林地对坡面或流域产流为负贡献。从表 5 中生长季内各旬水量平衡计算结果来看，林地负值净产流集中发生在非雨季的 7 月中旬以前和 9 月下旬以后，其旬降水量均在 28 mm 以下；林地正值净产流集中发生在大雨暴雨事件密集的雨季内（7 月下旬到 9 月中旬），其旬降水量均在 34 mm 以上；同时，土壤含水量补充也集中发生在雨季，其次是降 17.420.128.426.716.8051015202530678910林分蒸腾 Transpiration/mm月份 Month图 2油松人工林各月蒸腾量Fig.2Monthly transpiration of P.tabuliformis plantation 34.942.643.541.724.801020304050678910林下蒸散Floor evapotranspiration/mm月份 Month图 3油松人工林各月林下蒸散量Fig.3Monthly forest floor evapotranspiration of P.tabuliformisplantation 5日期 Date0100 cm06-0106-1607-0107-1607-3108-1508-3009-2909-1410-1410-29605040302010010体积含水量Volumetric water content(%)降雨量Precipitation/mm1520255日期 Date降雨量 Precipitation020 cm2040 cm4060 cm6080 cm80100 cm06-0206-1606-2307-0707-2108-0406-0906-3007-1407-2808-1108-1809-0109-1510-0610-2008-2509-2209-2909-0810-1310-277060504030201001510体积含水量Volumetric water content(%)降雨量Precipitation/mm252035304045图 4油松人工林固定样地 0100 cm 土层（左）及各土层（右）体积含水量的生长季内变化Fig.4Variation of volumetric soil moisture of 0-100 cm(left)and each soil layer(right)of the fixed plot of P.tabuliformisplantation in the growing season第 4 期刘文浩等：西宁市油松人工林生长季水量平衡特征51 水相对较多但蒸散很低的 10 月。4讨论 4.1林分蒸散量及组分本研究试图进行西宁市油松人工林各水量平衡分量与文献数据的对比，但由于影响因素众多（Liu etal.,2018），各地点的气象条件、林分结构、土壤特征不一样时难以直接计较，所以分析水量平衡分量随主要因子的变化趋势，看西宁市油松人工林研究结果是否与其一致。然而，因文献数据少（常建国等，2013；陈胜男等，2020；次仁曲西，2014；方书敏，2016；韩磊，2011；黄枝英等。2012；雷泽勇等，2010；李侃等，2015；满荣州等，1993；倪文进，2004；聂道平等，1989；莎仁图雅等，2009；田晶，2009；王甜等，2015；吴文强等，2013；赵家辰等，2019；周东伟等，2008），仅对比林冠截持和林分蒸腾。为方便在不同文献之间对比，将各水量平衡分量表示为占同期降水量的比例，如林冠截留率、树木蒸腾率、土壤储水变化率（土壤储水变化量/降水量）、产流率等。西宁市油松人工林生长季（2021 年 610 月）总蒸散为 414.5 mm，超过同期平均降水量（396.5 mm）18.0 mm（4.5%），其各分量及占同期降水量的比例从大到小依次为林下蒸散 187.5 mm（47.29%）、林冠截持 117.6 mm（29.66%）、林木蒸腾 109.4 mm（27.59%）。对文献数据的粗略分析表明，我国不同区域油松人工林生长季总蒸散平均为 468.9 mm，超过同期降水量平均值（447.1 mm）21.8 mm（4.9%），与本研究西宁市油松人工林情况类似；文献数据中各蒸散分量均值及其占同期降水量均值的比例从大到小依次为林分蒸腾2