我校余新晓教授团队以京津冀地区生态建设需求为导向，以水源涵养功能提升与生态功能稳定发挥为目标，系统诊断分析京津冀地区土地覆被状况，经过20年的持续研究，探明了京津冀地区水源涵养关键区域适度覆被区域；构建了水源涵养林近自然营建技术；确定了水源涵养林优化配置结构；实施了水源涵养林生态效益综合评价技术等。相关技术累计推广面积达909万亩，在试验示范推广区，林木成活率达到95%以上，区域土壤含水量提高6%至8%，植被生态用水量减少5%至10.3%，流域有效用水量增加5.7%至31.6%。成果的应用为京津冀地区水源涵养林构建提供了实践经验和科技支撑，荣获教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）科学技术进步奖二等奖。
（一）水源涵养林近自然营建技术
水源涵养林近自然营建技术主要针对地块尺度水源涵养林树种筛选、结构配置、营林措施等方面，构建了林木耗水模型，提出了抗旱低耗水水源涵养树种筛选技术；在改进土壤水分承载力模型的基础上，量化水源涵养林适宜密度和混交比；同时研发了充分保护原生植被、低干扰不规则小破土面整地技术，实现保墒抗旱的精准栽植。技术实施后，林木成活率达到95%以上，林地蒸散耗水降低15-20%。
图1 单株乔木耗水模型验证结果与实测对比分析图
抗旱低耗水水源涵养林树种筛选技术以水分利用效率2.0 μmol CO2/mmol H2O为临界值，筛选出侧柏、栓皮栎、刺槐、油松、五角枫等35种抗旱低耗水适宜乔木树种以及大叶黄杨、小叶黄杨、矮紫杉等15种抗旱低耗水适宜灌木树种。
低耗水适宜密度和混交比确定技术以土壤水分承载力、水量平衡和水分竞争原理为基础，筛选出25种典型密度和混交比的林分，探明确定了水源涵养功能提高的最优植被结构是：针叶林13.1%，阔叶林25.3%，混交林41.7%，经济林6%，灌草地13.9%。
近自然低干扰不规则微整地技术划分确定了60余种平方米级微立地类型，提出了对土层破坏小的小坡面自然整地和穴状整地技术和以保墒抗旱为目的多环节、多手段精准抗旱栽植技术，不仅可以充分保护原生植被，而且不用清理灌草，施工量小、经济适用、见效快。
图2 低干扰不规则整地示意图
（二）水源涵养林精准对位配置技术
水源涵养林精准对位配置技术针对小流域水源涵养林水平和垂直结构配置，利用大数据和云计算为基础数据，综合考虑海拔、坡向、坡度、坡位、裸岩率、土壤类型、土壤厚度、土壤质地等因子，对影响水源涵养林建群种环境阈值进行分析，精准确定了水源涵养林精准对位配置结构，明确了不同梯度下的最佳水源涵养林植被类型分布，实现立地、土壤与水源涵养林间的精准对位配置，为防护林规划和对位配置提供了理论参考。技术实施后，植被生态用水量减少5%-10.3%，流域有效用水量增加5.7%-31.6%。
图3 水源涵养林精准对位配置技术
（三）水源涵养林功能提升高效经营技术
水源涵养林功能提升高效经营技术主要针对水源涵养林经营、调控等方面，创建了主要树种水源涵养功能指数模型，完成了基于水源涵养功能模型的林分密度系列调控图表和数据库，促进了水源涵养林全生命周期生态功能持续高效，为防护林经营及质量提升提供了技术支持。技术实施后，研究区域0-40cm土壤储水量提高10-20%，林地蒸散耗水量降低12-15%，林分生物量提高5-10%。
图4 水源涵养功能不同控制变量与林分密度调控图
水源涵养林全生命周期结构动态调控技术构建了以林冠截留量、土壤蓄水量、枯落物持水量、郁闭度、土壤含水率为控制变量的主要树种水源涵养功能指数模型，并以此为基础构建了水源涵养林分密度系列调控图表和数据库，确定了全生命周期水源涵养林适宜密度动态调控方案，明确密度大时的间伐措施以及密度小的补植技术。
