森林恢复生态水文响应研究获自然科学奖二等奖

2016年高校科研杰出成就奖日前公布。中国北方森林恢复的多尺度生态水文响应机制获得自然科学二等奖。该成果由北京林业大学、华北电力大学等单位完成。科学评价中国北方森林恢复的生态和水文效应，实现该地区的可持续健康管理，具有重要的科学意义。

项目负责人张志强教授认为，森林恢复的生态水文响应是生态水文研究的核心问题，也是全球气候变化和陆地生态系统土地利用变化的热点问题之一。中国北方降水资源短缺，时空分布不均，受气候、地质、土壤、地形和人类活动的影响。不同尺度森林恢复引起的生态水文响应过程和机制是评价森林恢复生态服务、制定森林管理措施、实现可持续健康森林管理的重要理论基础。

通过多源数据集成和分布式水文过程模型模拟，研究者从流域、林分和单株三个尺度系统揭示了生态水文过程对森林恢复的响应机制，并取得了重要的科学发现。

基于嵌套流域、事件尺度观测和多尺度模型模拟，研究人员揭示了中国北方森林恢复对流域径流的作用机制。研究发现，小面积植被恢复对丰水年的流域径流有显著影响，因此建议“在低坡地区保留或新建一些灌溉草地”。

本研究首次将基于物理过程的分布式水文模型MIKESHE应用于中国干旱半干旱地区。通过不同的时空尺度(典型小流域、大尺度流域；日尺度、事件尺度、年尺度)的流域水文模拟模型，发现黄土高原流域降雨-径流主要是霍顿径流，但大量的前期降雨使部分降雨径流过程和机制发生变化，主要是储存全径流；在研究中，创新性地应用了MIKESHE物理模型和TS90生态水文概念模型，发现大尺度流域土地利用(土地覆被)变化和气候变化对流域水文的影响，水文贡献在不同年份表现出波动性响应。

基于10多年的涡动相关系统和长期的现场土壤呼吸连续监测，研究人员揭示了中国北方典型人工林碳水耦合过程和驱动机制，阐明了不同时间尺度下林分水分利用效率的变化趋势和环境调控机制。

该研究系统揭示了中国北方典型树种的耗水过程及其抗水分胁迫的机理，确定温湿度综合指数VPD为影响蒸腾的主要大气因子，通过平行比较获得不同环境下的一般蒸腾估算参数，可以灵活计算不同林分下的蒸腾量。