发表时间：2024年5月
补给量随间伐强度的增加呈先增后减的趋势。
35 %的间伐强度提高了降雨对土壤水分的补给。
叶面积指数和土壤初始含水量控制着补给量。
合理的间伐强度由补给量和保留量决定。
【目的】土壤水在植被生长和恢复过程中起着关键作用，在水分限制地区主要靠降雨补给。抚育间伐是森林重建和土壤水分调控的重要措施。然而，不同间伐强度对土壤水动态及其降雨补给的影响尚未得到充分量化，这从水文学角度为高密度林分合理间伐强度的确定提供了指导。
【方法】本研究在黄土高原广泛种植的刺槐人工林中设置1个非细化样地和5个不同间伐强度的样地，即35% (轻度)、45% (中度)、55% (中度)、65% (重度)和80 % (极重度)。对0~200 cm土壤体积含水量(SWC)和降雨量进行了连续2年的同步观测。同时定期测定各样地的土壤性质和植被结构。
【结果】结果表明：(1)所有间伐样地的SWC均显著大于未间伐样地(P<0.05)。(2)补给量随间伐强度的增加而增加，除轻度事件外，大部分降雨事件下补给量在T35 %时达到最大值后减小。(3)不同间伐强度样地土壤水分响应特征的变化主要与初始土壤含水量(ISWC)、叶面积指数(LAI)和林下植被特征(P<0.05)显著相关。(4)根据土壤水分补充和保持量与间伐强度和林分密度的关系，拟合定量方程，分别确定合理的间伐强度(22~28%)和保留林分密度(1019~1091株/公顷)。本研究表明，间伐能有效改善土壤水分状况，尤其是轻度间伐，能明显增强刺槐人工林降雨对土壤水分的补给作用。本研究可为确定森林间伐强度或林分保留密度提供参考，有利于水分限制地区的水分和造林管理。
【结论】本研究以黄土高原丘陵区不同间伐强度的刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林为研究对象，探讨了土壤水分的时空变异特征及其对不同降雨分组的响应。研究发现，间伐措施有效改善了土壤水分状况。更为重要的是，在不同间伐强度中，轻度间伐林分的土壤贮水量和土壤贮水补给量均为最高，说明轻度间伐比其他间伐强度能更有效地促进降雨对土壤水分的补给，尤其是在中雨、大雨和连阴雨下。本研究还发现，不同间伐强度人工林土壤水分补给量的变化主要与LAI、ISWC和林下特征有关。此外，我们根据土壤水分的补给和保持与间伐强度和林分密度之间的关系建立了定量方程，并认为轻度间伐有利于SWS和降雨的补给。我们的研究可以为半干旱地区植被吸收水分的来源提供见解，并提高降雨利用效率和增加水分补给。本研究也为世界其他水分胁迫地区，特别是极端降雨变异模式下，通过合理的间伐强度来减缓植被退化、土地退化和水分胁迫的风险提供了参考。然而，未来需要研究该地区不同间伐强度后人工林冠层对降雨的再分配，因为它影响到达地面的降雨量，从而影响降雨对土壤水分的补给。
https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.131408
