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小兴安岭森林类型对降雪融雪过程的多维度影响探究

一、引言

1.1研究背景与意义

小兴安岭，地处黑龙江省中北部，呈西北－东南走向，宛如一条蜿蜒的巨龙横卧在大地之上。它不仅是黑龙江水系与松花江水系的重要分水岭，更是国家重点用材林基地，享有“红松故乡”的美誉。其林区面积广袤，达1206万公顷，森林面积占据500多万公顷，林木蓄积量约4.5亿立方米，在维护区域生态平衡、保障水资源稳定以及促进生物多样性等方面发挥着不可替代的关键作用。

降雪作为小兴安岭地区重要的降水形式，在森林生态系统的水分循环、土壤水分补给以及调节区域气候等方面扮演着极为重要的角色。积雪宛如一层天然的“棉被”，在冬季能够有效减少土壤热量的散失，防止土壤冻结过深，为土壤中的微生物和植物根系创造相对稳定的生存环境。春季积雪融化后，又为森林生态系统提供了宝贵的水资源，对维持森林的生长和发育起着至关重要的作用。

不同的森林类型，由于其树种组成、林分结构以及郁闭度等存在显著差异，会对降雪的截留、积雪的积累与分布以及融雪的过程产生不同程度的影响。例如，云冷杉红松林和红松人工林，因其郁闭度较大，枝叶较为茂密，对降雪的截留作用就相对较强；而次生白桦林和人工落叶松林，郁闭度相对较小，对降雪的截留作用则较弱。这些差异进一步影响着森林生态系统的水分平衡、土壤湿度以及林下植被的生长环境。深入研究小兴安岭主要森林类型对降雪融雪过程的影响，对于精准掌握森林生态系统的水文过程、科学评估森林的水源涵养功能以及合理制定森林资源保护与管理策略具有至关重要的意义。这不仅有助于我们更好地理解森林与水之间的相互关系，还能为区域水资源的合理利用和生态环境保护提供坚实的科学依据，从而实现小兴安岭地区生态、经济和社会的可持续发展。

1.2国内外研究现状

在国外，森林与降雪融雪关系的研究起步较早。学者们利用先进的监测技术和数值模型，对不同森林类型下的降雪截留、积雪积累与消融过程进行了深入研究。研究发现，植被冠层会改变降雪的空间分布，森林地区的降雪一部分通过植被冠层的缝隙降落到地面，冠层则截留部分降雪。对冠层截留部分而言，一部分通过蒸发回到大气，另一部分被风吹落或者因积雪融化而滑落到地面。植被改变了地面积雪的能量收支，一方面冠层削弱了到达地面的太阳辐射，该因素使得地面积雪融化减缓，但是温暖的冠层增大向下的长波辐射，导致地面积雪融化加速。

国内在这方面的研究也取得了一定成果。在小兴安岭地区，相关研究主要聚焦于不同森林类型对降雪截留率、积雪厚度以及融雪径流的影响。有研究表明，森林对降雪的截留作用主要受郁闭度和树种组成的影响，云冷杉红松林对降雪的截留作用最大，降雪截留率为39.7%，约为次生白桦林的5倍，人工落叶松的2.5倍。不同森林类型之间的截雪量大小与降雪强度有关，且在同一种森林类型的不同降雪强度中，其截留率差异也不同。云冷杉红松林内积雪厚度最小，3月中旬达最大值32cm，较次生白桦林和落叶松人工林内的积雪厚度减少了约12cm。不同林型内积雪融化速度有较大差异，各红松林内积雪厚度从4月中旬后平均每天减少约0.5cm，而次生白桦林和落叶松人工林内积雪厚度平均每天减少约1.3cm，融雪速率相对较快，易产生融雪性洪峰。

然而，目前的研究仍存在一些不足之处。在研究尺度上，多集中在样地或小流域尺度，缺乏大尺度的综合研究；在研究内容上，对森林类型与降雪融雪过程之间的内在机制探讨还不够深入，尤其是森林植被如何通过改变能量平衡和水汽交换来影响降雪融雪过程，仍有待进一步研究。此外，不同森林类型对降雪融雪过程的长期动态影响研究也相对较少，难以满足森林资源可持续管理和生态环境保护的需求。

1.3研究内容与方法

本研究将深入剖析小兴安岭主要森林类型，包括云冷杉红松林、红松人工林、阔叶红松林、次生白桦林和人工落叶松林等，对降雪过程的影响，详细分析不同森林类型的降雪截留率、截雪量与降雪强度之间的关系；探究各森林类型内积雪的积累与分布特征，明确林分因子（郁闭度、树高、胸径、树龄等）和地形因子（海拔、坡向等）对积雪厚度和分布的影响；研究不同森林类型内积雪的融化过程，对比分析融雪速率、融雪径流的差异，以及这些差异对森林生态系统水分平衡的影响。

在研究方法上，首先，在小兴安岭林区内，依据不同森林类型的分布特点，选取具有代表性的样地，每个样地面积设置为100m×100m，在样地内合理布设降雪量观测仪、积雪厚度测量杆、土壤湿度传感器等设备，以实现对降雪量、降雪频率、积雪厚度、积雪密度以及土壤湿度等数据的长期连续观测。其次，定期采集不同森林类型内的降雪、积雪样品，在实验室中运用专业的仪器设备，精确分析样品的pH值、电导率、离子浓度等化学指标。最后，运用统计学方法，对观测和实验数据进行深入分析，明确不同森林类