中国东南典型亚热带森林中微地形异质性对生态水文过程的调控机制：基于地面观测与高分辨率陆面生物圈模型的解析

推荐：本研究针对复杂地形区生态水文过程模拟精度不足的问题，通过植被调查、微气象观测和ED2.2模型模拟，揭示了亚热带森林中微地形通过调控Rs↓、Ta等气象因子影响植被分布格局和GPP、ET等生态水文过程的机制，为气候变化下生态系统响应预测提供了新见解。

　　

在全球气候变化背景下，理解地形-植被-水文的多尺度相互作用机制成为生态学研究的前沿课题。传统研究多关注大尺度气候梯度对植被格局的影响，然而在复杂地形区域，微米至百米尺度的地形起伏会通过改变太阳辐射(Rs_↓)、气温(T_a)和降水(P)的局地分布，形成独特的"微气候岛屿"效应。这种微环境异质性如何影响植被的空间分布及其生态水文功能，特别是在中国东南部重要的亚热带森林生态系统中，仍缺乏定量化的认识。华北水利水电大学水资源学院的研究团队选择新安江监测实验场站这一典型区域，通过创新性地整合无人机LiDAR地形测绘、多站点微气象观测和生态系统人口模型(ED2.2)模拟，系统解析了微地形异质性对生态水文过程的调控机制。

研究采用了三项关键技术方法：(1)基于12个样地的植被普查获取毛竹(Phyllostachys edulis)和杉木(Cunninghamia lanceolate)的空间分布与结构参数；(2)利用13个气象站网络和通量塔数据，开发考虑地形遮蔽效应的辐射传输模型校正Rs_↓和T_a；(3)在ED2.2模型中新增毛竹植物功能型(PFT)，设置基准(Base)和地形校正(TCS)两组对比实验。

研究结果部分，4.1节显示微地形导致显著的气象异质性：高海拔站点(S01-S03)日均Rs_↓达126.83±2.07 W/m²，显著高于低海拔站点的115.26±5.83 W/m²；年降水量在2069-2323 mm间波动。4.2节证实ED2.2模型能较好模拟生态水文过程，TCS实验使ET模拟的RMSE从0.86降至0.76 mm/day。4.3节发现植被类型主导生产力差异：毛竹站点GPP(5.43±0.31 g/m²/day)是杉木站点(2.69±0.17 g/m²/day)的2倍。4.4节通过结构方程模型(SEM)揭示关键调控路径：毛竹GPP主要受Rs_↓(路径系数0.63)驱动，而杉木GPP更依赖SWC(0.50)和T_a(0.47)，这解释了毛竹集中分布于半阴坡的格局。

讨论部分指出，该研究首次量化了亚热带森林中微地形-气候-植被的级联效应。毛竹对中等辐射强度的适应性使其成为"地形避难所"物种，而杉木的广布性源于其对水分条件的广泛耐受。研究建立的ED2.2模型框架，特别是新增的毛竹PFT参数化方案，为预测气候变化下植被迁移提供了新工具。论文发表在《Ecological Indicators》，其方法论创新体现在：(1)将米级分辨率地形数据融入生态水文模型；(2)开发地形感知的气象校正算法；(3)揭示植物功能型对微环境的差异化响应策略。这些发现对亚热带森林可持续管理和碳汇功能评估具有重要指导价值。