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《中国林业科学研究院》 2007年
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北京延庆小叶杨与刺槐林的蒸腾耗水特性与水量平衡研究

叶兵  
【摘要】: 针对半干旱地区森林植被恢复、重建及经营管理中的森林植被耗水与林地水资源供需平衡的关键问题,于2003年雨季(7~10月)在官厅库区妫水河流域的北京延庆上辛庄小流域选定了小叶杨和刺槐2个当地主要造林树种的5个典型林分样地,利用热脉冲测定技术及水量平衡测定方法,在单株和林分尺度上研究了林木的蒸腾耗水规律、环境因子影响,以及典型林分的水量平衡组成。其结果可为该地区耐旱节水型树种选择及水源涵养林建设提供一定的科学依据,具有理论价值和实践意义。取得的主要结果如下: 1)蒸腾耗水规律 刺槐和小叶杨的树干边材液流速率均存在不同方位(东、西、南、北)的差异,但未发现这种差异与树冠结构和边材宽度存在相关;两树种树干不同位点的边材液流速率表现出由内向外增加的规律,深层位点的液流启动晚,关闭早;越靠近树皮,树干液流的活动时间越长。 刺槐和小叶杨树干边材液流速率和液流通量均表现出明显的昼夜和季节变化规律:树干液流在夜间非常微弱,白天出现明显的单峰曲线;树干液流速率与太阳辐射强度、空气温度、空气湿度、土壤温度和风速之间均存在着显著相关。 在7~9月份,树干液流保持较大峰值;而10月份则明显降低。刺槐的液流速率显著大于小叶杨,其生长季平均峰值分别为12.1cm/h和7.6cm/h;但由于刺槐边材面积小于小叶杨(边材率分别为14.8%和81.8%),所以相同径阶刺槐单株的液流通量和日耗水量均低于小叶杨。 不同径阶的小叶杨单株树干液流速率峰值存在显著差异,但规律性不明显;刺槐随径阶增大而树干液流速率有增高趋势,但并不明显。两个树种均可由胸径直接估算胸高处的边材宽度,从而估算出树干液流通量和日蒸腾耗水量;树干液流通量和日蒸腾耗水量表现出随树干胸径增大而增加的趋势。典型小叶杨林样地的日均蒸腾耗水量为1.37mm/d,刺槐林为1.46mm/d。 2)水量平衡研究 小叶杨和刺槐林的林冠截留和林地产流均受到降水特征和林分结构的显著影响。林冠截留量受降水量影响最大,其次为降雨强度;林冠截留率随郁闭度和叶面积指数增加而增大;林地产流量和降雨量及雨强存在显著正相关,但径流系数与降水特征相关性不显著:林地产流量和径流系数随地表盖度增加而减小,与土壤性质和地形(坡度和坡位)没有显著相关性。 乔木蒸腾耗水是林分水量平衡的最大分项,小叶杨和刺槐林样地在7~10月份的林木蒸腾量分别为128.2~138.4 mm和92.1~187.0 mm;各样地林下植被蒸腾量远远小于乔木蒸腾量,各月均不超过10 mm:刺槐林林下植被蒸腾量大于小叶杨林;各样地7~10月份的土壤水分蒸发量均未超过50 mm,表现随郁闭度增加而减小的趋势。 各林地土壤水分随土层深度变化而变化的趋势相同,0~20 cm土层变化幅度最大,为5%~28%,60 cm以下土层则多在7%~12%之间。各样地土壤含水量的时间排序为10月>9月>7月>8月,不同林地的土壤含水量排序为缓坡刺槐林>陡坡小叶杨林>陡坡刺槐林>缓坡小叶杨林>台地刺槐林。 2003年7~10月份的降雨量为231.8mm,少于当地多年同期平均值(约350mm),属于偏旱年。7~10月间各样地的水量平衡计算表明,自然降雨不能充分满足树木生长需要,尤其是台地刺槐林(20年生)0~100cm土层的土壤水分亏缺达到138.2 mm;小叶杨林的水分亏缺值也较大,缓坡小叶杨林和陡坡小叶杨林样地分别为37.0 mm和53.5mm。从整体上看,小叶杨林水分亏缺大于刺槐林,因此不宜选择小叶杨在该地区山地造林。刺槐林在幼龄阶段蒸散量不大,但随着林龄增加,其耗水量可能会高于降水量而出现水分亏缺,因此需要采取减少耗水和维持林地水分平衡及产流能力的营林措施。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S715

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