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森林生态系统冠层蒸腾是陆地生态系统蒸散耗水的主要组成部分,夜间液流是林木水通量中不可忽视的组分。森林经营(如间伐及造林)不仅会改变森林生态系统的水循环,还会影响碳收支及其对环境胁迫(如土壤干旱)的适应和抵抗。然而,森林间伐改变的林分密度如何在长时间尺度上影响森林生态系统冠层蒸腾,造林后不同林龄的人工林夜间液流特征及其生物物理控制机制如何,尚不清楚;在全球气候变化背景下,频发且加剧的土壤干旱对上述机制有何影响也有待探究。本文以我国华北半干旱土石山区广泛使用的造林树种油松(Pinus tabuliformis)和元宝枫(Acer truncatum)为研究对象,选取间伐30年后不同林分密度的人工林及不同林龄的人工林,采用热扩散技术连续测定生长季树干液流,并同步连续测定土壤含水量及小气候等环境因子。研究结果表明:(1)间伐造成的林分密度差异不改变林木边材向心材的转换模式,稀疏林分更高的单株胸径、边材面积及二者的年均生长速率,使其林分基径及边材面积在间伐30年后反超密林,这与间伐后短期内密林拥有更高的林分基径及边材面积不同;(2)间伐30年后稀疏林分冠层蒸腾对气象环境及土壤干旱的响应仍较密林更敏感,间伐/稀疏林分更敏感的环境控制在长时间尺度仍然存在;林分密度的差异不改变油松及元宝枫林冠层蒸腾的耗水策略;(3)间伐30年后稀疏油松和元宝枫林分冠层蒸腾更高,这与间伐后短期内林分冠层蒸腾与林分密度所呈的正相关相反;林分密度对冠层蒸腾的效应在干旱年更明显;(4)夜间液流在植被功能型不同的油松及元宝枫间无显著差异,中龄林显著更大的林木胸径导致了其夜间液流显著高于幼龄林;胸径可跨林龄及树种解释夜间液流86%的变异;不同树种(油松及元宝枫)及林龄(中龄及幼龄)的夜间液流占比(12.2-15.0%)存在趋同性;(5)在受土壤水分影响的同时,饱和水汽压差显著影响幼龄林的夜间液流;风速通过直接及间接效应,对夜间液流具有不可忽视的影响;在半干旱地区,升高及降低的土壤含水量可分别通过提高用于树体水容补充及避免水力失效的夜间补水,来增大夜间液流;(6)同步变化的环境因子(饱和水汽压差、风速及土壤含水量)对夜间液流的总控制效应有限(<55%)。本研究首次发现林分密度并非是在长时间尺度上估算间伐森林冠层蒸腾的合理指标;构建了可用于改进可持续森林经营策略的间伐林分冠层蒸腾在长时间尺度上的变化模式;基于首次揭示的夜间液流环境同步控制机制,构建了有助于改进大尺度陆面及植被模型的夜间液流拆分概念模型。