叶面积指数是水文模型中最重要的植被参数之一，但在目前的模型中叶面积指数空间异质性的重要性被大大忽略。地表过程与资源生态国家重点实验室于德永教授、研究生黄婷等针对不同土地利用类型下气象因子与叶面积指数对水文过程的影响问题，做了如下研究：一是评估遥感叶面积指数的应用对水文模型模拟效果的影响；二是分析西拉木伦河上游小流域2011至2013年不同水文要素的动态变化；三是在网格尺度上量化不同土地利用类型下气象因子及叶面积指数对蒸散发，土壤含水量及有效水（降水减去蒸散发）的影响。

本研究选择了高复杂度的分布式水文-土壤-植被模型（DHSVM），并改进了模型，将MODIS叶面积指数与水文模型相耦合，使得水文模型每个网格的叶面积指数每8天更新一次。为了评估改进后模型的模拟效果，我们设计了两组数值模拟实验，分别在植被类型尺度（L_Class）以及网格尺度（L_Pixel）上更新叶面积指数，并对比两组实验的水文要素模拟结果。基于改进后的模型模拟结果，分析2011至2013年不同土地利用类型蒸散发和土壤水的动态变化。最后，基于多元线性逐步回归分析，在网格尺度上分析气象因子和叶面积指数对蒸散发和土壤水的影响。

图一 图形摘要

研究结果：

本研究评估了水文模型改进后的模拟效果。结果显示，在水文模型中考虑叶面积指数的空间分布，对于径流模拟精度的影响较小，但对蒸散发和土壤水空间分布的模拟效果有显著提高。2011至2013年水文动态分析结果表明，不同土地利用类型的蒸散发集中于生长季期间，森林土壤含水量低于草地和农田土壤含水量，另外森林表层土壤含水量最大，而草地和农田的深层土壤含水量最大，这与不同植被根系分布有关。多元线性回归分析的结果表明，不同土地利用类型水文要素的影响因子不同：降水、叶面积指数和相对湿度是森林水文动态的三个主要影响因子；草地和农田的水文要素主要受短波辐射、相对湿度、气温和LAI的影响；与草地和农田相比，叶面积指数对森林有效水的负面影响更大。

图二 生长季期间a）L_Class 和b）L_Pixel数值实验中的日平均蒸散发模拟结果，c)两组数值实验日平均蒸散发模拟结果的相对差异，d）MODIS日平均蒸散发值

图三 不同土地利用类型下蒸散发的影响因子空间分布

本研究将遥感叶面积指数与水文模型相耦合，一方面提高了模型的模拟效果，另一方面使得我们能够空间显示地分析叶面积指数对水文要素的影响，为从景观生态学的角度探究可持续的水资源管理措施提高了科学依据。

（供稿人：黄婷）