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《北京林业大学》 2016年
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毛乌素沙地混交灌木林蒸腾耗水与水量平衡特征

钱多  
【摘要】:植物蒸腾耗水特征及林地水量供给间平衡问题在生态恢复过程中被广泛关注,由于干旱半干旱过渡地区生态系统较为脆弱,该区水量平衡量化估算存在一定的特殊性,目前不同物候期林地水分状况及其影响因子尚不明确。本文通过2012-2014年连续3年野外观测试验,对宁夏盐池杨柴-油蒿-沙柳(Hedysarum mongolicum-Artemisia ordosica-Salix psammophila)混交灌木林地三种沙生灌木不同物候期蒸腾特征及其对环境因子变化的响应进行研究,同时通过尺度上推估算灌木林地水量平衡状况。从植物蒸腾耗水特性及水量平衡角度,为干旱半干旱过渡地区生态管理提供指导。主要研究结果如下:(1)三种灌木茎流均存在明显的日动态特征,与太阳辐射日动态一致性最好,呈单峰曲线。杨柴、油蒿和沙柳茎流开始时间基本一致,约为6:00-7:00,日间茎流峰值时间分别在10:00-13:00,10:00-12:00和11:00-14:00。杨柴和沙柳有夜间茎流,油蒿无夜间茎流。(2)三种灌木茎流存在明显的季节性特征,不同物候期调控灌木茎流的主要环境因子不同。茎流在展叶期快速增长,完全展叶期达到最大值,落叶期持续降低,直至停止。2012年7月杨柴、油蒿和沙柳茎流通量最高,分别为0.74,0.66和0.54 kg cm-2 d-1。展叶期影响灌木茎流的主要因子是饱和水汽压差和空气温度;完全展叶期是土壤含水率;落叶期太阳辐射和空气温度分别是影响杨柴和沙柳茎流的主要环境因子,土壤含水率则是影响油蒿茎流的主要环境因子。(3)三种灌木中油蒿茎流通量最低,年际间变异最大。杨柴、油蒿和沙柳2012-2014年茎流通量日均值分别为0.45、0.22和0.35 kg cm-2 d-1,年际间变异系数分别为0.24、0.50和0.17。(4)混交灌木林地(杨柴:油蒿:沙柳=33%:35%:13%)蒸散发组分存在明显的年际差异,且对环境因子响应不同。2012-2014年生长季灌木灌木林蒸腾量分别为260mm,145mm和59mm,分别占林地蒸散发量的78.7%,66.9%和46.5%。林地土壤蒸发量分别为65.5、62.4和61.6mm。整个生长季冠层截留量大约占灌木林外降雨量的18%。叶面积指数是影响灌木林蒸腾量的重要因子,2014年叶面积指数显著下降导致灌木林蒸腾量显著降低。空气温度是影响蒸腾蒸散比(T/ET)的主要气象因子。30cm土壤含水率和太阳辐射是影响土壤蒸发量的主要环境因子。饱和水汽压差、10cm土壤温度和叶面积指数均显著影响林地蒸散发量。(5)降雨量是研究区水量平衡的主要收入项,林地蒸散发量是主要支出项,两者差值能够表征林地水分供需情况。2012年林地蒸散发量大于降水量,水量亏缺为38.3mm;2013年和2014年降雨量基本满足蒸散发量。除2012年完全展叶期降雨量小于蒸散发量(水量亏缺为63.7mm)外,不同物候期降雨量基本能满足蒸散发量。降雨的季节性变化是完全展叶期水量平衡较差的主要原因。展叶期土壤储水量最低,落叶期最高。研究结果表明,相同的生境条件下,油蒿耗水量更低,应对干旱环境变化的自身调节能力更强,建议在生态恢复前期或严重水分亏缺地区可选择油蒿作为主要固沙植被。从水量平衡的角度看,林地蒸散发耗水与土壤水分供给矛盾逐渐突显,该区水分条件对植被承载力有限,在生态恢复过程中应该充分考虑水分供给和水分消耗的平衡问题,做好生态恢复过程中水资源管理工作。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S715.5

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