任世奇，項東云，肖文發(fā)，陳健波，郭東強(qiáng)，唐慶蘭，姜英

1. 中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，北京 100091；2. 廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002；3. 廣西南寧桉樹林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站，廣西 南寧 530002

南亞熱帶尾巨桉中齡林水量平衡特征研究

任世奇1,2,3，項東云2,3，肖文發(fā)1，陳健波2,3，郭東強(qiáng)2,3，唐慶蘭2,3，姜英2,3

1. 中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，北京 100091；2. 廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002；3. 廣西南寧桉樹林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站，廣西 南寧 530002

水量平衡是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要研究內(nèi)容，但桉樹人工林水量平衡研究的數(shù)據(jù)積累不足。以廣西南寧桉樹林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站為平臺，于2013年7月—2016年5月利用自動氣象觀測系統(tǒng)、集水區(qū)測流堰的定位觀測數(shù)據(jù)，應(yīng)用水量平衡方程計算各分量并分析其時間序列動態(tài)，以了解南亞熱帶尾巨桉（Eucalyptus urophylla×E. grandis）人工林生態(tài)系統(tǒng)的水量平衡特征，為桉樹人工林培育的水分利用和區(qū)域森林水分植被承載力研究奠定理論基礎(chǔ)。結(jié)果表明：南寧地區(qū)的降水特征符合整個華南地區(qū)降水量變化特征，南寧桉樹生態(tài)站2013年7月—2014年6月、2014年7月—2015年6月、2015年7月—2016年5月的降水特征符合南寧地區(qū)和整個華南的降水特征，年均降水量處于枯水年（1156 mm）與豐水年（1352 mm）之間，屬平水年。觀測期間（歷時24個月），尾巨桉人工林生態(tài)系統(tǒng)土壤儲水量變化在較小時間尺度上有波動，但2014年和2015年全年的變化量都接近為0。2014年1月—2015年12月徑流總量為51 mm，徑流系數(shù)為1.9%，期間多數(shù)月份沒有產(chǎn)生徑流，只有當(dāng)降水量較大時才可能產(chǎn)生徑流，其中2015年9月的徑流量最大，為20 mm，徑流系數(shù)為9.5%。2014年1月—2015年12月，生態(tài)系統(tǒng)蒸散總量為2669 mm，占降水量的98%，是尾巨桉中齡林生態(tài)系統(tǒng)的主要水分支出項。蒸散總量與降水量呈極顯著線性正相關(guān)，但徑流量不完全受降水量的影響。

尾巨桉；土壤儲水；徑流；蒸散；水量平衡

森林植被是影響生態(tài)系統(tǒng)中水分循環(huán)的重要因素，不同的植被類型、數(shù)量及空間格局對水分循環(huán)的作用不同。水分是一個活躍的生態(tài)因子，而降水是水資源轉(zhuǎn)換的積極因子，是地下水資源補(bǔ)給的重要來源。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，降水被重新分配為林冠截留、樹干徑流、穿透雨、地表徑流、壤中流等水量平衡要素（余新曉等，2004）。探索森林水量平衡特征和水分循環(huán)規(guī)律，對了解和掌握森林生態(tài)水文過程，確定森林水分植被承載力有重要作用（王朗等，2009；李新榮等，2009；史曉亮等，2013）。

中國華南地區(qū)處于南亞熱帶區(qū)域，常年高溫高濕，降水量多達(dá)1400～2000 mm，四季常綠、植被生產(chǎn)力強(qiáng)（胡喬木，1992）。桉樹原產(chǎn)于澳大利亞以及印度尼西亞和菲律賓的幾個島嶼，其具有生長速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、輪伐期短、用途廣泛、經(jīng)濟(jì)價值高等優(yōu)點(diǎn)，已成為華南地區(qū)主要用材樹種（祁述雄，2002）。然而，關(guān)于桉樹經(jīng)營管理過程中產(chǎn)生的生態(tài)問題爭議頗多，如桉樹林地的植物多樣性（溫遠(yuǎn)光等，2005；劉平等，2011）、土壤理化性質(zhì)（葉紹明等，2010；李東海等，2006）、土壤微生物（譚宏偉等，2014；黃雪蔓等，2014）、土壤養(yǎng)分（王學(xué)春等，2014；樊后保等，2009）、水分消耗（趙筱青等，2012；馬煥成等，2002）等研究結(jié)果因試驗區(qū)氣候條件、觀測年限、干擾強(qiáng)度等不同而存在差異。因此，桉樹種植是否會產(chǎn)生明顯的生態(tài)環(huán)境問題爭議仍在持續(xù)，尤其是 2010年中國西南大旱以來，桉樹種植導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化的輿論愈演愈烈，阻礙了桉樹發(fā)展。在桉樹經(jīng)營管理過程中，桉樹與水分關(guān)系是爭議焦點(diǎn)，亟待解決。關(guān)于桉樹與水分關(guān)系早在17～20世紀(jì)初，羅馬、盧旺達(dá)、以色列、澳大利亞等國通過種植桉樹進(jìn)行排水研究（Greenwood et al.，1985），隨后，印度（Calder et al.，1993）、澳大利亞（Lane et al.，2010）、巴西（Christina et al.，2017）開展桉樹耗水研究。中國也有不少學(xué)者開展桉樹林冠蒸騰耗水研究（Zhou et al.，2004；王文等，2013；任世奇等，2016；丁亞麗等，2016），對單株尺度桉樹林冠蒸騰耗水有了初步認(rèn)識，但對林分及生態(tài)系統(tǒng)尺度水量平衡尚不了解。鑒于此，本研究以廣西南寧桉樹林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站為依托，研究尾巨桉（Eucalyptus urophylla×E. grandis）中齡林生態(tài)系統(tǒng)水量平衡特征，為認(rèn)識桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)水分消耗機(jī)制和機(jī)理奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地與試驗林概況

試驗位于廣西南寧桉樹林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站（22°28′～22°46′N，107°59′～108°18′E，海拔80 m）。站區(qū)以丘陵地貌為主，坡度5～25°，平均坡度 15°。屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，全年日照時數(shù)大于1800 h，年太陽輻射總量 105～110 kJ?cm-2，月平均氣溫 21～22 ℃，活動積溫約 7500 ℃，年降水量1200～1300 mm，相對濕度79%左右。土壤為砂頁巖母質(zhì)，以磚紅壤為主，有少量紫色土和棕色石灰土，平均含沙量23%，平均土層厚度0.8 m，酸度高，肥力中等。

站區(qū)地被物為二代尾巨桉中齡萌芽純林。該林分自2010年10月采伐結(jié)束開始萌芽，2011年12月計樹齡為1年生。林分初植株行距2 m×4 m，密度1248plants?hm-2。生長至2013年，林分郁閉度約0.7，林下灌草蓋度為100%。林下常見灌木有桃金娘 Rhodomyrtus tomentosa (Ait.) Hassk.、野牡丹Melastoma candidum D. Don.、崗松 Baeckea frutescens Linn.、越南懸鉤子Rubus cochinchinensis Tratt.、杜莖山 Maesa japonica (Thunb.) Moritzi.、鹽膚木 Rhus chinensis Mill.、余甘子 Phyllanthus emblica L.、毛果算盤子 Glochidion eriocarpum Champ. ex Benth.；草本有鐵芒箕Gleichenia linearis Clarke.、弓果黍 Cyrtococcum patens (Linn.) A.Camus. C. 、華南鱗蓋蕨Microlepia hancei Prantl.、五節(jié)芒 Miscanthus floridulus (Labill.) Warb. ex Schum. et Laut、半邊旗Pteris semipinnata L.、金茅Eulalia speciosa (Debeaux) Kuntze、野香茅Cymbopogon goeringii (Steud.) A. Camus、畫眉草Eragrostis pilosa (L.) Beauv. var. pilosa等。林分基本概況見表1，試驗區(qū)位和觀測點(diǎn)布局見圖1。

表1 林分概況Table1 Stand overview

1.2 林外小氣候觀測

在生態(tài)站測流堰集水面的分水線上建設(shè)1座25 m×25 m的林外氣象觀測場，觀測場內(nèi)安裝自動氣象站（CSI，F(xiàn)M1000，USA）監(jiān)測林外近地面的氣象因子，本研究主要利用降水量數(shù)據(jù)。設(shè)定數(shù)據(jù)采集器（CR1000，Campbell scientific）的數(shù)據(jù)記錄時間為每隔30 min記錄1次。

圖1 試驗區(qū)位和觀測點(diǎn)布局Fig. 1 Trail site and layout of observation

1.3 林內(nèi)小氣候觀測

在分水線上距離林外氣象站約50 m的尾巨桉林內(nèi)建設(shè)1座9 m×9 m的林內(nèi)氣象觀測場，觀測場內(nèi)安裝自動氣象站（CSI，F(xiàn)M1000，USA）采集林內(nèi)近地面的氣象因子，本研究主要使用土壤體積含水率（5 cm/10 cm/20 cm）和降水量。設(shè)定數(shù)據(jù)采集器（CR1000，Campbell scientific）的數(shù)據(jù)記錄時間間隔為每隔30 min記錄1次。

1.4 徑流量觀測

在生態(tài)站建設(shè)集水區(qū)測流堰1座，測流堰集水面面積為15.6 hm2，測流堰附屬房測定池里安裝1個自動水位計（ONSET，U20，USA），設(shè)定數(shù)據(jù)記錄間隔時間為每隔15 min記錄平均值1次。應(yīng)用《水工（常規(guī)）模型試驗規(guī)程》SL155-95擬合經(jīng)驗公式（張明義等，2010），計算測流堰的瞬時出水量，然后根據(jù)數(shù)據(jù)記錄間隔時間計算日、月和年時間尺度的徑流量：

式中，Q為瞬時徑流量（m3）；H為水頭高度（m），該公式適用范圍H=0.03～25 m。

1.5 土壤儲水量變化計算

式中，W為土壤儲水量（mm）；n為一定厚度土壤劃分的層次數(shù)（n=3）；θi分別為土層深 5、10和20 cm的土壤體積含水率；hi分別為土壤厚5、10和20 cm；j為計算瞬時土壤儲水量的某個時刻；ΔW 為土壤儲水量變化值（mm），ΔW 為正值表示土壤儲水量增加（mm），ΔW為負(fù)者表示土壤儲水量減少（mm）。

1.6 生態(tài)系統(tǒng)蒸散總量計算

森林生態(tài)系統(tǒng)的水量平衡包括降水輸入、林冠對降水再分配、徑流的支出、水汽的散失和系統(tǒng)內(nèi)部儲水量的變化。本研究采用水量平衡方程推算生態(tài)系統(tǒng)蒸散總量：

式中，Pout、I、P1和 P2分別是林外降水量（mm）、林冠截留雨量（mm）、穿透雨量（mm）和樹干徑流量（mm）。Q1、Q2和 Q3分別是地表徑流量（mm）、壤中流量（mm）和地下徑流量（mm）。E、E1和E2分別是生態(tài)系統(tǒng)蒸散總量（mm）、林冠蒸騰量（mm）、林下植被蒸騰量和地表蒸發(fā)量（mm）。本研究主要討論方程（7）中的水量平衡分量特征。

1.7 數(shù)據(jù)整理分析

本研究使用的南寧地區(qū)歷時 15年的降水量數(shù)據(jù)來自《中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒》（國家林業(yè)局，2015）。林外降水?dāng)?shù)據(jù)選擇林外氣象站2013年7月—2016年5月的觀測數(shù)據(jù)。徑流量數(shù)據(jù)選擇測流堰水位計2014年1月—2015年12月的觀測數(shù)據(jù)。土壤儲水量數(shù)據(jù)選擇林內(nèi)氣象站2014年1月—2015年12月觀測的不同土壤深度體積含水率。運(yùn)用Excel 2007對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理和插圖繪制，運(yùn)用 SPSS 19.0進(jìn)行Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 南寧地區(qū)歷時15年的降水特征

南寧地區(qū)2000—2014年歷時15年的降水量總體呈平穩(wěn)趨勢，年際間有波動（圖2）。根據(jù)國內(nèi)較常用的降水年型劃分標(biāo)準(zhǔn)（張北贏等，2008），南寧15年降水的豐水年（P＞1352 mm）2001年、2008年和2013年，占20%；枯水年（P＜1156 mm）2000年、2004年、2007年、2009年和2012年，占33.3%。從月尺度來看，年內(nèi)不同月份的降水波動較大，歷時15年的月均降水主要集中在6月、7月和8月，占年降水量的50%，主要受華南臺風(fēng)影響，表現(xiàn)為集中暴雨（圖 3）。高輝等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，近20年（1991—2010年）華南降水季節(jié)循環(huán)由傳統(tǒng)的雙峰型轉(zhuǎn)變?yōu)閱畏逍?，南?15年的月降水分布與高輝等研究吻合。

圖2 南寧地區(qū)2000—2014年的年降水特征Fig. 2 Yearly precipitation characteristics of Nanning District from 2000 to 2014

2.2 南寧桉樹生態(tài)站近3年的降水特征

圖4顯示2013年7月—2014年6月、2014年7月—2015年6月和2015年7月—2016年5月的降水量分別為1260、1184和1243 mm，均處于枯水年（1156 mm）與豐水年（1352 mm）之間，屬于平水年，3年之間的年降水量無顯著變化。在 3年的月降水量分布中，最大降水量所在月份及其雨量在年際間存在差異，2013年7月—2014年6月的月降水量最多的是7月和8月，降水量為644 mm，占年降水量的51%；而2014年7月—2015年6月的月降水量最多的是8月和9月，降水量為463 mm，占年降水量的39%；2015年7月—2016年5月的月降水量最多的則是7月、8月和9月，降水量為767 mm，占年降水量的62%。南寧桉樹生態(tài)站2014年的月降水量與南寧地區(qū) 2014年的月降水量呈現(xiàn)顯著的線性關(guān)系（R2=0.906）（圖 5），說明南寧桉樹生態(tài)站觀測的降水量數(shù)據(jù)符合南寧地區(qū)和華南地區(qū)降水量變化特征。

圖3 南寧地區(qū)2000—2014年的月降水特征Fig. 3 Monthly precipitation characteristics of Nanning District from 2000 to 2014

圖4 南寧桉樹生態(tài)站2013年7月—2016年5月的降水特征Fig. 4 Monthly precipitation characteristics of Nanning District from July 2013 to May 2016

圖5 南寧桉樹生態(tài)站（NEES）2014年降水量與南寧地區(qū)2014年降水的關(guān)系Fig. 5 Relationship of precipitation between NEES and Nanning District in 2014

2.3 土壤儲水量變化特征

土壤水分是影響地區(qū)植被生長和景觀格局的關(guān)鍵環(huán)境因子（Chen et al.，2007）。本研究2014年1月—2015年12月歷時2年的土壤儲水量變化趨勢如圖6所示。2014年和2015年的土壤儲水量變化總體呈現(xiàn)正向入滲趨勢，在日時間尺度上略有波動，但全年整體儲水量增加不大。2014年土壤入滲增加5.6 mm，2015年土壤入滲增加2.0 mm。因此，本研究在水量平衡方程計算過程中，土壤儲水量變化忽略不計，水量平衡方程變?yōu)椋篜out=E+Q。

圖6 2014年和2015年每天的土壤儲水量變化Fig. 6 Change per day of soil water storage in 2014 and 2015

2.4 徑流變化特征

徑流是森林水分支出的重要組成部分，是水土保持、涵養(yǎng)水源的重要衡量指標(biāo)（鄭郁善等，2003）。其徑流深與林分組成、林冠結(jié)構(gòu)、土壤質(zhì)地密切相關(guān)（張勝利，2005）。植樹造林降低流域水量，但減少森林覆蓋率可增加流域的產(chǎn)水量，然而，森林植被變化對流域產(chǎn)水量的影響卻大相徑庭（于志民等，1999），也改變了徑流的組成成分（周曉峰，1991）。本研究2014年1月—2015年12月歷時24個月的徑流總量為51 mm，徑流系數(shù)為1.9%（圖7），說明研究區(qū)域的降水以徑流形式流出生態(tài)系統(tǒng)的水分非常少。在整個觀測階段，多數(shù)月份沒有產(chǎn)生徑流，只有當(dāng)降水較大時才可能產(chǎn)生徑流。其中，最大徑流發(fā)生在2015年9月，徑流量為20 mm，徑流系數(shù)為9.5%。

2.5 蒸散總量變化特征

森林水分蒸散是森林水分散失的最主要部分，森林和植被的演替，土壤的發(fā)生和變化等都與水分密切相關(guān)。蒸散一部分來自林木冠層和林下植物葉片的蒸騰及截留的蒸發(fā)，另一部分來自植被下的土壤表面水分蒸發(fā)。本研究2014年1月—2015年12月的蒸散量與降水量（圖 8）表明，研究期間的蒸散總量為 2669 mm，蒸散率為 98%，與劉世榮等（1996）的研究結(jié)果一致。月蒸散量波動較大，有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，主要集中在2013年7—9月和2014年7—9月夏季降水量較大的月份。2013年7—9月的蒸散量為721 mm，與2015年7—9月的蒸散量740 mm差異不大，分別占2014年和2015年蒸散總量的60%和50%，占2014年和2015年降水量的59%和49%。2014年和2015年全年蒸散量分別為1205 mm和1464 mm，分別占降水量的99%和97%。

3 討論

3.1 水量平衡分量相互關(guān)系及其對降水的響應(yīng)

圖7 徑流變化特征Fig. 7 Change characteristic of runoff

圖8 降水量與生態(tài)系統(tǒng)蒸散特征Fig. 8 Characteristics of rainfall and evapotranspiration

森林與水相互影響，關(guān)系密切。森林水分除受森林生態(tài)系統(tǒng)的影響，還受到降水特征、土壤質(zhì)地、地形地貌等因素影響（Stednick，1996）。在尾巨桉林生態(tài)系統(tǒng)水量平衡分量研究中，降水量與蒸散總量呈極顯著相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.998（表2），說明降水量對蒸散總量的影響很大。徑流與降水量、蒸散量無顯著相關(guān)性，但均表現(xiàn)為正向促進(jìn)作用。月降水量與徑流量、蒸散量的線性關(guān)系（圖9）顯示，徑流量與降水量之間的線性關(guān)系不顯著，說明徑流的大小不完全受降水量的控制，而與前期土壤含水率（王金葉等，2013）、降水歷時（龔詩涵等，2016）、林下植物多樣性（丁婧袆等，2015）等綜合因素有關(guān)，其中單次降水強(qiáng)度等級是控制徑流形成的主要因素（柳思勉等，2015）；此外，在較大尺度上研究降水-產(chǎn)流規(guī)律時，必須考慮不同研究區(qū)域的尺度效應(yīng)（賀亮亮等，2017）。

表2 降水量、徑流量和蒸散總量的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficient among precipitation, runoff and evapotranspiration

3.2 尾巨桉林生態(tài)系統(tǒng)與其他類型森林生態(tài)系統(tǒng)的水量平衡特征差異

水量平衡從整體上反映生態(tài)系統(tǒng)水分狀況，對于評價生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力有重要參考價值。森林土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)中最主要的水分儲蓄場所和調(diào)節(jié)器，土壤質(zhì)地和理化性質(zhì)也是影響水量平衡分量特征的主要因素。中國從北方到南方不同氣候帶森林類型水量平衡特征（表 3）顯示，不同氣候區(qū)域的徑流量因降水量、坡度、土壤類型等不同而存在較大差異。南寧尾巨桉林生態(tài)系統(tǒng)2014年1月—2015年12月的年均徑流系數(shù)為1.9%，遠(yuǎn)比湖南會同杉木林、廣東高要尾巨桉林和海南山地雨林生態(tài)系統(tǒng)的徑流系數(shù)小，比北京楊樹林生態(tài)系統(tǒng)的小，比山西平順油松林生態(tài)系統(tǒng)的大，證實徑流不僅受降水量的影響，而且受其他綜合因素影響。南寧尾巨桉林2014年1月—2015年 12月的土壤儲水量變化在日時間尺度上有明顯波動，但年度變化微乎其微，說明尾巨桉林的土壤儲水經(jīng)歷了虧缺、補(bǔ)充、平衡，最終桉樹林生長所消耗的土壤水分在降水條件下得到了補(bǔ)充，與熱帶山地雨林年土壤儲水變化一致。廣東高要尾巨桉林生態(tài)系統(tǒng) 2000年一整年消耗的土壤儲水量為2.6 mm，而這部分支出的水分可能在下個年度得到降水補(bǔ)充。湖南會同杉木林生態(tài)系統(tǒng)的土壤儲水量有所增加，這與杉木林地厚實的枯落物和土層深度密切相關(guān)。不同氣候區(qū)的森林類型蒸散總量差異較大，而引起蒸散總量差異的原因各不相同。南寧尾巨桉林生態(tài)系統(tǒng)蒸散率高達(dá)90%以上，比廣東高要尾巨桉林的高26%，可能是由于廣東高要的林地坡度更大，降水更多地形成了徑流，而保留在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的水分相對少；與山西平順油松林生態(tài)系統(tǒng)蒸散總量基本一致，可能是因為山西的降水量少，徑流也少，而降水中的絕大部分都用于蒸散消耗；比海南山地雨林的蒸散高53%，可能是因為雨林年降水量大，土壤含水量高，大部分降水因前期土壤含水量高而容易形成徑流，從而導(dǎo)致可用于蒸散消耗的水分所占比例降低?？傮w而言，在所有不同氣候區(qū)的不同森林類型生態(tài)系統(tǒng)中，蒸散耗水是生態(tài)系統(tǒng)水分支出的主要項，而林冠蒸騰是蒸散的重要分量。

4 結(jié)論

圖9 南寧桉樹生態(tài)站的降水與徑流、蒸散量的線性關(guān)系Fig. 9 Linear correlation between precipitation and runoff and evapotranspiration at NESS

2014年1月—2015年12月歷時2年的定位觀測研究表明，南寧桉樹生態(tài)站的降水特征與南寧地區(qū)和華南地區(qū)的降水特征吻合；尾巨桉林生態(tài)系統(tǒng)的土壤儲水量變化微乎其微；年均徑流量26 mm，徑流系數(shù)僅 1.9%，產(chǎn)流量小；年蒸散總量 1317 mm，占降水量的98%，成為生態(tài)系統(tǒng)水分支出的主要項。

表3 南寧尾巨桉林生態(tài)系統(tǒng)與其他類型森林生態(tài)系統(tǒng)的水量平衡分量比較Table 3 Comparation of water balance members between E.urophylla×E. grandis and other species ecosystem

CALDER I R, HALL R L, PRASSNNA K T. 1993. Hydrological impact of eucalyptus plantation in India[J]. Journal of Hydrology, 150: 635-648.CHEN L D, HUANG Z L, GONG J, et al. 2007. The effect of land cover/vegetation on soil water dynamic in the hilly area of the loess plateau [J]. China. Catena, 70(2): 200-208.

CHRISTINA M, NOUVELLON Y, LACLAU J, et al. 2017. Important of deep water uptake in tropical eucalypt forest [J]. Functional Ecology,31(2): 509-519.

GREENWOOD E A, KLEIN L, BERESFORD J D, et al. 1985. Differences in annual evaporation between grades pastures and Eucalyptus species in plantations on a saline farm catchment [J]. Journal of Hydrology,78(3-4): 261-778.

LANE P N I, FEIKEMA P M, SHERWIN C B, et al. 2010. Modeling the long term water yield impact of wildfire and other forest disturbance in Eucalyptus forests [J]. Environmental Modeling & Software, 25(4):467-478.

STEDNICK J D. 1996. Monitoring the effects of timber harvest on annual water yield [J]. Journal of Hydrology, 176(1-4): 79-95.

ZHOU G Y, YIN G C, JIN M, et al. 2004. Measured sap flow and estimated evapotranspiration of tropical Eucalyptus urophylla plantation in south China [J]. Acta Botanica Sinica, 46(2): 202-210.

常建國, 王慶云, 武秀娟, 等. 2013. 山西太行山不同林齡油松林的水量平衡[J]. 林業(yè)科學(xué), 49(7): 1-9.

丁婧袆, 趙文武, 王軍, 等. 2015. 降水和植被變化對徑流影響的尺度效應(yīng)——以陜北黃土丘陵溝壑區(qū)為例[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 34(8):1039-1051.

丁亞麗, 陳洪松，聶云鵬, 等. 2016. 基于穩(wěn)定同位素的喀斯特坡地尾巨桉水分利用特征[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 27(9): 2729-2736.

樊后保, 袁穎紅, 廖迎春, 等. 2009. 閩南山區(qū)連續(xù)年齡序列桉樹人工林地土壤養(yǎng)分動態(tài)[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報, 15(6): 756-760.

高輝, 蔣薇, 李維京. 2013. 近20年華南降水季節(jié)循環(huán)由雙峰向單峰的轉(zhuǎn)變[J]. 科學(xué)通報, 58(15): 1438-1443.

龔詩涵, 肖洋, 方瑜, 等. 2016. 中國森林生態(tài)系統(tǒng)地表徑流調(diào)節(jié)特征[J]. 生態(tài)學(xué)報, 36(22): 7472-7478.

國家林業(yè)局. 2015. 中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒[M]. 北京: 中國林業(yè)出版社.

賀亮亮, 張淑蘭, 于澎濤, 等. 2017. 涇河流域的降水徑流影響及其空間尺度效應(yīng)[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 26(3): 415-421.

胡喬木. 1992. 中國大百科全書[M]. 北京: 中國大百科全書出版社.

黃雪蔓, 劉世榮, 尤業(yè)明. 2014. 固氮樹種對第二代桉樹人工林土壤微生物生物量和結(jié)構(gòu)的影響[J]. 林業(yè)科學(xué)研究, 27(5): 612-620.

康文星, 田大倫, 文仕知, 等. 1992. 杉木人工林水量平衡和蒸散的研究[J]. 植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)學(xué)報, 16(2): 187-196.

李東海, 楊小波, 鄧運(yùn)武, 等 2006. 桉樹人工林林下植被、地面覆蓋物與土壤物理性質(zhì)的關(guān)系[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 25(6): 607-611.

李新榮, 張志山, 王新平, 等. 2009. 干旱區(qū)土壤-植被系統(tǒng)恢復(fù)的生態(tài)水文學(xué)研究進(jìn)展[J]. 中國沙漠, 29(5): 0845-0852.

劉平, 秦晶, 劉建昌, 等. 2011. 桉樹人工林物種多樣性變化特征[J]. 生態(tài)學(xué)報, 31(8): 2227-2235.

劉世榮, 溫遠(yuǎn)光, 王兵, 等. 1996. 中國森林生態(tài)系統(tǒng)水文生態(tài)功能規(guī)律[M]. 北京: 中國林業(yè)出版社: 158-190.

柳思勉, 田大倫, 項文化, 等. 2015 間伐強(qiáng)度對人工杉木林地表徑流的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 35(17): 5769-5775.

馬煥成，MCCONCHIE J A，陳德強(qiáng). 2002. 元謀干熱河谷相思樹種和桉樹類抗旱能力分析[J]. 林業(yè)科學(xué)研究, 15(1): 101-104.

祁述雄. 2002. 中國桉樹[M]. 第2版. 北京: 中國林業(yè)出版社.

邱治軍. 2011. 海南尖峰嶺熱帶山地雨林生態(tài)系統(tǒng)水文特征與演變規(guī)律[D]. 北京: 中國林業(yè)科學(xué)研究院.

任世奇, 鄧紫宇, 郭東強(qiáng), 等. 2016. 尾巨桉液流密度動態(tài)及其影響因子分析[J]. 森林與環(huán)境學(xué)報, 36(1): 1-7.

史曉亮, 李穎, 嚴(yán)登華, 等. 2013. 流域土地利用/覆被變化對水文過程的影響研究進(jìn)展[J]. 水土保持研究, 20(4): 0301-0308.

譚宏偉, 楊尚東, 吳俊, 等. 2014. 紅壤區(qū)桉樹人工林與不同林分土壤微生物活性及細(xì)菌多樣性的比較[J]. 土壤學(xué)報, 51(3): 575-583.

王金葉, 李海防, 段文軍, 等. 2013. 漓江上游森林小流域徑流過程及其影響因素[J]. 林業(yè)科學(xué), 49(6): 149-154.

王朗, 徐延達(dá), 傅伯杰, 等. 2009. 半干旱區(qū)景觀格局與生態(tài)水文過程研究進(jìn)展[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展, 24(11): 1238-1245.

王文, 朱燁, 諸葛緒霞, 等. 2013. 尾巨桉樹干液流特性及其影響因子分析[J]. 水土保持通報, 33(3): 159-165.

王學(xué)春, 王紅妮, 陶詩順. 2014. 川西南丘陵區(qū)人工桉樹林土壤養(yǎng)分與水分變遷規(guī)律[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報, 42(9): 66-71.

溫遠(yuǎn)光, 劉世榮, 陳放. 2005. 連栽對桉樹人工林下物種多樣性的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 16(9): 1667-1671.

葉紹明, 溫遠(yuǎn)光, 楊梅, 等. 2010. 連載桉樹人工林植物多樣性與土壤理化性質(zhì)的關(guān)聯(lián)分析[J]. 水土保持學(xué)報, 24(4): 246-250.

于志民, 王禮先. 1999. 水源涵養(yǎng)林效益研究[M]. 北京: 中國林業(yè)出版社.

余新曉, 張志強(qiáng), 陳麗華, 等. 2004. 森林生態(tài)水文[M]. 北京: 中國林業(yè)出版社.

張北贏, 徐學(xué)選, 劉文兆, 等. 2008. 黃土丘陵溝壑區(qū)不同降水年型下土壤水分動態(tài)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 19(6): 1234-1240．

張明義, 高建新, 陳曉梅. 2010. 直角三角形量水堰的計算公式探討[J].水利規(guī)劃與設(shè)計, (6): 56-58.

張寧南. 2010. 廣東桉樹人工林耗水量研究[D]. 北京: 中國林業(yè)科學(xué)研究院.

張勝利. 2005. 秦嶺南坡中山地帶森林生態(tài)系統(tǒng)對徑流和水質(zhì)的影響研究[D]. 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學(xué).

張燕. 2010. 北京地區(qū)楊樹人工林能量平衡和水量平衡[D]. 北京: 北京林業(yè)大學(xué).

趙筱青, 和春蘭, 易琦. 2012. 大面積桉樹引種區(qū)土壤水分及水源涵養(yǎng)性能研究[J]. 水土保持學(xué)報, 26(3): 205-210.

鄭郁善, 陳卓梅, 邱爾發(fā), 等. 2003. 不同經(jīng)營措施筍用麻竹人工林的地表徑流研究[J]. 生態(tài)學(xué)報, 23(11): 2387-2395.

周曉峰. 1991. 森林水文循環(huán)的研究//森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究(第一集)[M]. 黑龍江: 東北林業(yè)大學(xué)出版社: 317-331.

Water Balance Characteristics of Eucalyptus urophylla×E. grandis Middle Aged Plantation in Mid-subtropical Zone

REN Shiqi1,2,3, XIANG Dongyun2,3, XIAO Wenfa1, CHEN Jianbo2,3, GUO Dongqiang2,3,TANG Qinglan2,3, JIANG Ying2,3
1. Research Institute of Forest Ecological Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China;
2. Guangxi Forestry Research Institute, Nanning Guangxi 530002, China;
3. Nanning Forest Ecosystem Observation and Research Station for Guangxi, Nanning Guangxi 530002, China

Water balance is an important content of forest ecosystem, however, the data of water balance of eucalyptus plantation is not adequate. To understand water balance characteristics of E.urophylla×E. grandis plantation ecosystem, the authors monitored data using automatic weather station and flow weir from Jul. 2013 to May, 2016 in Guangxi Nanning Eucalypt Plantation Ecosystem Observation and Research Station (NEES), and applied water balance equation to calculated components of them and analyzed the time dynamic of components of water balance. The results showed that precipitation curve of Nanning District was fit for the rainfall change trend in south China, three yearly precipitation characteristics of NEES from Jul. 2013 to Jun. 2014, from Jul. 2014 to Jun.2015, and from Jul. 2015 to May, 2016 were also fit for the rainfall change trend of Nanning District and south China, they belonged to normal flow year between high flow year (1352 mm) and low flow year (1156 mm). During twenty four months observing period from Jan. 2014 to Dec. 2015, it was a tiny fluctuation of soil volume water content on daily time scale, but sum of them was almost 0 in the whole year in 2014 and 2015, respectively. The total of runoff during 2 years was 51 mm, and the coefficient of runoff was 1.9%, there was no runoff in the most part of months and it was possible to generate runoff while precipitation was more than heavy rain, runoff in Sep. 2015 was the most and coefficient of runoff was 9.5%. The total of evapotranspiration was 2669 mm which accounted for 98% of sum of rainfall from Jan. 2014 to Dec. 2015, the evapotranspiration was a major part of water output in the E.urophylla×E. grandis middle aged plantation ecosystem. There was a positive significant linear relationship between precipitation and rainfall, however, runoff was imperfect controlled by rainfall.

E. urophylla×E. grandis; soil water storage; runoff; evapotranspiration; water balance

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.10.012

S718.5; X17

A

1674-5906（2017）10-1728-08

任世奇, 項東云, 肖文發(fā), 陳健波, 郭東強(qiáng), 唐慶蘭, 姜英. 2017. 南亞熱帶尾巨桉中齡林水量平衡特征研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 26(10): 1728-1735.

REN Shiqi, XIANG Dongyun, XIAO Wenfa, CHEN Jianbo, GUO Dongqiang, TANG Qinglan, JIANG Ying. 2017. Water balance characteristics of Eucalyptus urophylla×E. grandis middle aged plantation in Mid-subtropical Zone [J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(10): 1728-1735.

廣西林業(yè)科技項目（桂林科研[2015]第 43號）；廣西壯族自治區(qū)科技重大專項（桂科重 1347001）；國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目（2016YFD0600504）

任世奇（1984年生），男，博士研究生，從事人工林栽培與生態(tài)監(jiān)測。E-mail: renshiqi200709@aliyun.com

2017-03-17