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杨树优良无性系生长规律与蒸腾耗水特性研究

陈安强  
【摘要】: 为探索不同杨树无性系生长规律与蒸腾耗水特性的关系,选择出适宜本地区优良的杨树无性系,并为杨树人工林的速生丰产、集约栽培和抚育管理提供理论依据和技术支持。应用植物生理生态学原理和林木生长量的测定技术,以高密市林业局苗圃内进行区域适宜性研究表现良好的5a生杨树无性系为试验材料,测定了不同杨树无性系的各生长指标,以及蒸腾速率、蒸腾耗水速率、蒸腾耗水量等生理参数的日动态和光合有效辐射、大气CO2浓度、土壤含水量等生态因子,探讨了11个杨树无性系各生理因子的日变化特征以及对各生态因子变化的响应,定量分析了各生理生态因子的数量关系,明确了不同测定方法下杨树无性系蒸腾耗水速率的差异特征,探明了各生理生态因子对林木生长量的影响,选择出适宜本地区优良的杨树无性系,取得了以下研究成果和结论: 1、1~5a生11个杨树无性系的树高、胸径、单株材积生长量呈持续上升趋势,L35的树高、胸径、材积最大,分别为18.04m、18.4cm、0.19753m3,NL1388的最小,分别为14.85m、14.45cm、0.10506m3;1~5a生11个杨树无性系树高、胸径的连年生长量和平均生长量呈凸曲线增长,材积的连年生长量和平均生长量都呈凹曲线增长,杨树无性系的树高生长要早于胸径生长;11个杨树无性系随着树高、胸径、单株材积的快速增长,各杨树无性系生长量间的差异越来越大,随着杨树无性系林龄的增长,生长量越大的无性系与其呈显著性差异的无性系数量就越多。各杨树无性系的胸径和冠幅、胸径与树高、树高与冠幅分别呈较好的线性关系、幂函数关系和对数函数关系。Logistic生长模型可以较好的模拟不同杨树无形系树高、胸径、单株材积的生长进程。 2、不同生长季节11个杨树无性系的Gs和Tr变化基本一致,说明Tr的变化与Gs的变化呈正相关。5月份和8月份Tr、Gs的变化趋势基本相同,均呈单峰型变化。11个杨树无性系两个月的平均Tr呈极显著性差异(F=22.91﹥F0.01=4.351,sig.=0.000),说明5月、8月份外部环境因子的变化造成了不同杨树无性系蒸腾速率的差异。对各影响因子与Tr的相关程度依次为:Gs﹥PAR﹥RH﹥Tc﹥TL﹥Ca,但是5月份各影响因子对Tr的影响程度的顺序没有8月份明显,说明环境因子的变化导致蒸腾速率的增加,增强了Tr与环境因子的相关性。11个杨树无性系Tr与各环境因子呈很好的线性函数关系,回归方程均达到极显著水平。各杨树无性系Tr对胸径的影响最明显,其次是单株材积和树高,表明Tr对胸径生长的影响要大于对树高生长的影响。 3、11个杨树无性系蒸腾耗水速率日动态变化均呈单峰曲线,从峰值来看,I-107最大为0.0346 kg·m-2·h-1,T26最小为0.0168kg·m-2·h-1,蒸腾耗水速率峰值大小排序为:I-107﹥L35﹥NL95﹥中林2025﹥NL895﹥NL80106﹥北抗杨﹥L323﹥NL1388﹥80-2-9﹥T26。11个杨树无性系蒸腾耗水速率与WC、RH、PAR、Tc、W的相关程度依次为:PAR﹥RH﹥Tc﹥WC﹥W。11个杨树无性系蒸腾耗水速率与各环境因子呈很好的线性函数关系,回归方程均达到显著水平以上。 4、单株蒸腾耗水量的大小取决于植物的蒸腾耗水速率和单株叶面积。11个杨树无性系单株蒸腾耗水量大小次序为L35(11.9127kg)﹥I-107(7.5168kg)﹥中林2025(5.5021kg)﹥NL895(4.0518kg)﹥NL80106(4.0439kg)﹥北抗杨(4.0435kg)﹥NL1388(3.5567kg)﹥T26(2.9235kg)﹥L323(2.5626kg)﹥NL95(2.5117kg)﹥80-2-9(1.9617kg)。因此,单株叶面积对单株蒸腾耗水量的影响要比蒸腾耗水速率的影响大。单株蒸腾耗水量和蒸腾耗水速率与单株材积的相关性最大,其次是胸径和树高,对蒸腾特性与单株材积的逐步回归表明, L35、NL95、I-107、80-2-9、北抗杨的单株蒸腾耗水量对单株材积的影响最大,而其余6个无性系蒸腾耗水速率对单株材积的影响最大。 5、稳态气孔计法测定的11个杨树无性系蒸腾耗水速率明显大于标准枝浸水法测定值。两种方法测定的蒸腾耗水速率之比看出,清晨或傍晚蒸腾耗水速率较低时,两者相差较小,而随着蒸腾耗水速率的增加,两者相差逐渐增大;两种方法测定蒸腾耗水速率的回归分析表明,T26呈较好的幂函数关系,NL1388和北抗杨呈较好的指数函数关系,其余杨树无性系都呈较好的线性关系,相关性均达到显著水平以上,说明根据回归方程可以利用稳态气孔计法测定的蒸腾耗水速率计算出标准枝浸水法测定的杨树无性系接近实际的蒸腾耗水速率。 6、通过对各气候因子对杨树无性系材积生长量的关联度分析表明,影响杨树材积生长量的主导气候因子是水分因子(年降水量、年蒸发量、年空气相对湿度),光照因子(年日照时数)次之,热量因子(年最高气温、年最低气温、年≥10℃的积温)的影响最小。而土壤因子中,土壤水分是影响杨树无性系最主要的因子,其次是土壤物理性状,最小的是土壤养分。 7、依据不同杨树无性系5a生单株材积、蒸腾耗水量、蒸腾耗水速率和蒸腾速率4个指标进行聚类分析表明,可将11个杨树无性系划分为6类。其中,A类L 35、C类I-107、D类中林2025杨树无性系生长迅速、耗水量大、耗水能力大;E类L323、80-2-9、T26杨树无性系生长快、耗水量低、而耗水能力较小;F类NL895、NL80106、NL1388、北抗杨杨树无性系生长较快、耗水量较大、耗水能力中等; E类NL95杨树无性系生长慢,虽然耗水量较低,但耗水能力较大。因此,在高密市选择出生长迅速的L35、I-107、中林2025杨树优良无性系在供水充足的沙壤土栽植;选择出生长快的L323、80-2-9、T26杨树优良无性系在天然降水条件的沙壤土栽植;选择出生长较快的NL895、NL80106、北抗杨、NL1388等杨树优良无性系在需水关键时期进行灌溉的沙壤土栽植。


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