中国亚热带流域森林采伐对径流时空模式的影响

[目的]全球森林经历了大规模的人类活动(如:森林采伐、城市化等)和自然干扰(如:野火、虫害等)而发生显著的变化，进而影响不同空间尺度上水文循环过程。然而，受制于坡度、气候、植被、土壤等流域属性的复杂性影响，我们对于森林变化，尤其是森林采伐，在多个不同时空尺度上的水文响应机制尚未了解，这给综合评估流域尺度上森林采伐的水文效应带来巨大挑战。[方法]本研究提出一种全新的研究手段将 SWAT 模型、Python 编程和生态水文敏感性指标(单位面积森林采伐所引起的径流变化百分比)相结合。通过模拟江西省乐安河流域不同空间尺度上(流域上游、中游、下游)森林采伐，在不同时间尺度上(年、雨季、旱季)的径流和生态敏感性的响应，来深入评估不同时空尺度上森林采伐的水文效应及流域尺度效应。[结果]1)随着森林采伐率的升高(1.54～9.25%)，流域的生态水文敏感性将逐渐增强，但其量级在不同时间尺度上呈现一定差异，表现为雨季生态敏感性(18.23±1.02～18.38±1.10)强于旱季(3.38±2.12～4.57±2.23);2)空间尺度上，流域中游地区森林采伐呈现出较高的生态水文敏感性(13.13±0.26～13.25±0.01)其次是流域下游(11.87±0.33～12.07±0.17)和流域上游地区(9.69±0.29～1 0.05±0.21);3)流域子流域尺度(上游)到全流域尺度的空间转换，所引起的流域尺度效应将导致雨季径流增加，同时减少旱季径流和年径流。[结论]乐安河流域中游森林采伐将导致雨季径流显著增加，并在尺度效应的叠加影响下进一步加剧。相反，旱季受到尺度效应的抵消作用，导致径流的变化并不明显。这一发现有利于深入了解亚热带流域森林采伐如何在不同时间和空间尺度上影响水文循环过程，并为应对未来人类活动加剧和气候持续变暖提供科学的森林规划指导。