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《西北农林科技大学》 2002年
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土壤水分对黄土高原主要造林树种作用规律的研究

刘淑明  
【摘要】: 黄土高原是我国目前所面临的环境极其脆弱并亟待治理的地区之一,干旱和水土流失严重地制约着该地区经济的发展。多年来的理论研究和生产实践证明,植被的恢复和建设是黄土高原地区水土保持、生态环境建设、农林牧业持续发展的根本措施。但是,该地区由于水分资源不足,在植被恢复过程中,林木、植物与土壤水分之间的供需矛盾表现得愈来愈明显。因此,如何利用有限的水资源,提高植被覆盖率,已成为亟待解决的问题。 本文以黄土高原主要造林树种油松、侧柏、刺槐为研究对象,研究了不同水分条件下林木的生理反应规律、耗水规律、水分利用效率、林地土壤水分变化,提出了不同降水条件下人工林较为适宜的灌水水平,并初步确定了各树种造林的集流面积及造林保留密度。经过3年的试验研究,取得了以下成果: 1 林木抗旱稳定性 通过对油松、侧柏、刺槐根际的包埋处理,形成持续干旱环境。测定结果表明,在相同干旱的条件下,侧柏的净光合速率始终大于油松,而蒸腾速率则相反,在干旱胁迫的第2年,油松光合速率比第一年降低了55.1%,侧柏降低了45.6%,刺槐降低了56.2%。水分利用效率方面,侧柏较油松高40%左右。中度水分胁迫一年后,油松、侧柏、刺槐的叶量分别为对照的76.1%、81.7%和78.5%,两年后分别为55.2%、61.6%、23.8%,第三年刺槐叶面积已缩小为对照的75%,并出现大量落叶,油松、侧柏也有此现象,同时,持续干旱一年后,油松、侧柏的枝长分别为对照的64.3%和66.7%。持续两年后分别为37.8%和46.1%。试验表明,各树种忍耐长期干旱的能力不同,侧柏最强,油松次之,刺槐最差,表明了各树种林分抗旱稳定性的不同。 2 不同水平水分处理下林木的生理反应特性 采用人工供水的方法,分别对油松、侧柏、刺槐进行1.5倍、1.0倍、0.5倍降水量的灌水处理,形成一定的土壤含水量梯度,测定其生理指标。结果表明:1.5倍、1.0倍、0.5倍灌水处理后,油松、侧柏、刺槐的净光合速率分别比对照提高了60.2%、63.3%、25.0%,63.5%、27.9%、5.1%和57.7%、27.0%、4.9%。供水对油松的促进作用最为明显。生长季中,各树种的光合速率和蒸腾速率的 ——习 变化是有双峰型的特点。油松、侧柏、刺槐在生长季中,1.5倍、l刀倍、0.5倍 处理及对照蒸腾速率平均为 0.416 X 10“、0.383 X 10’‘、0.345 X 10“、0.308X 10“mol/g·s,0.352X10“、0.322X10“、0.302X10“、0*27X10“mol/g*和0*09、 0刀09、0刀08、0刀07mol/m’.s。油松的蒸腾速率与土壤含水量、光合强度、空 气湿度有密切关系。通过对各处理叶水势的测定,表明随土壤含水量的增大, 树木叶水势随之升高,且油松的水势高于侧柏,但各处理间变化较缓慢。 3林地土壤水分特性及适宜灌水水平的确定 通过不同水平的供水处理,研究了林地土壤水分的变化规律,及各处理对 树木生长的影响,确定了在该气候条件下,较为适宜的灌水指标。在降水正常 的年份,油松、侧柏人工林地年际间土壤储水量基本稳定。1.Zm土层内,4~10 月份1.5倍、1刀倍、0.5倍供水及对照条件下,油松林地土壤储水量分别为298.1。 272.2、253.6和 206.6mm,侧柏分别为 334.3、276.9、261.8和 247.smm,刺 槐林地受年际间降水量的影响较大,土壤储水量有波动,5~10月份平均为 268.9、236.6、199.2、m2.sim,分别比油松低9.8%、13.1%、21.2%、19.4%, 比侧柏低14.4%、16.10、30.9%、25.2%。该地区,不同供水处理下,土壤水分 可渗透到1.Zm以下土层中,且存在一个最湿层,位于地表下0.4~1.om处,随 季节而移动。同时,各树种耗水量与供水水平呈正相关,5~10月份,1.5倍、 1刀、倍、0.5倍和对照条件下,油松耗水量分别为 1036刀、893石、645石、469.4mm, 侧柏为959.8、797.1. 647二l、455.smm,刺槐5~9月份分别为1034.4、880.4、 735石、499.sffiffi。 灌水促进了树高和胸径的生长。油松在1刀倍处理时树高和胸径增加最大, 侧柏分别在1刀倍和1.5倍处理时树高和胸径增幅最大,而刺槐在1.5倍处理下 胸径生长最大。试验表明,油松、侧柏、刺槐分别在1刀倍、1.5倍、1.5倍处 理时材积增幅最大。1998~1999年,其年材积平均增长量分别比对照增加 120刀%、142.8%、150刀%。通过对水分利用率的测定,表明油松、刺槐在1刀 倍供水,侧柏在1刀~1.5倍供水处理时水分利用率最高。综合分析认为,4~10 月份,油松、刺槐的灌水标准应为2.1~2.4m’/株,侧柏为1.2~2刀m’/株。灌水 次数二~3次。 4不同造林树种集流面积的确定
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:S714

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