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长江滩地抑螺防病林生态系统能量平衡与水汽通量研究

王昭艳  
【摘要】: 长江流域丰富的土地资源——滩地,因其适宜的气候条件和生态环境,利于钉螺的孳生,导致血吸虫病流行,严重危害当地人民的身体健康,影响经济发展。多年实践证明抑螺防病林可以有效地抑制钉螺生长,防止血吸虫病的流行,越来越得到大家认同,已经成为积极响应的滩地开发模式,但是其抑螺防病林的抑螺机理目前尚未明确。有学者认为滩地环境改变,特别是滩地水分条件改变是其抑螺的根本原因。本论文以湖南岳阳市君山区“兴林抑螺”林业生态重点试验示范的抑螺防病林生态系统为研究对象,从土壤-植被-大气系统的角度出发,在典型调查的基础上,采用运用涡度相关法(Eddy covariance,EC)开路系统、树干液流(Sapflow)法进行定位观测,结合定量与定性分析方法,开展长江滩地抑螺防病林生态系统能量平衡、土壤水分动态变化、蒸腾耗水和水汽通量研究,旨在掌握抑螺防病林土壤水分动态变化特征、蒸腾耗水规律以及水汽通量格局,为全面深入探讨抑螺防病环境机制,揭示其抑螺防病机理奠定基础。主要研究结论如下: (1)长江滩地抑螺防病林生态系统,能量各平衡组分具有相似的日均变化过程规律,但不同时间尺度上,该生态系统能量平衡各组分分配比例不同,不同的季节收入量差异明显,年内的变化过程主要受季节气候的变化影响。2006年,净辐射通量全年共2471.81 MJ/m2,潜热年通量大约消耗77%的净辐射能,显热年通量占净辐射能19.79%,土壤热通量全年为负值,表现为土壤释放热量,植物体储能等部分大约占净辐射能的3.21%。不同时间尺度的能量闭合水平都较高,说明该站点的涡度相关法观测数据通量数据质量可靠,依然存在能量16%不闭合现象。 (2)土壤水分具有显著的时空尺度特征,不同层次土壤水分含量变化差异显著。各层土壤水分月动态变化趋势基本一致。土壤含水量主要受3个典型因素(Vi,Ui)(i=1,2,3)的影响。在较强的降水的时候,表层在土壤水分变化中起着较为重要的作用;空气温度和土壤温度所起的作用相反,影响蒸发、蒸腾作用的辐射、降雨量、空气温湿度、风速等环境因子都可以明显改变土壤水分的状况。土壤蓄水量不仅与降水有关,而且跟林分的蒸散密切相关,进入林分生长期以后,随着林分生长活跃,林分蒸散的增强,土壤蓄水量持续减少。 (3)不同生长时期、天气条件以及树干不同方向上液流速率的差异。晴天杨树液流速率日变化呈现规律的单峰曲线,表现为白天高,夜间低的昼夜节律变化趋势。雨天杨树液流速率日变化规律性不明显,不同的环境因子对树干液流的响应程度不同,光合有效辐射、空气温度与树干液流速率呈正相关,而空气湿度则与树干液流速度呈负相关。抑螺防病林生长初期(4月上旬)日蒸腾量较低,基本上在1mm以下,到7月上旬日蒸腾均值最高可达到3.0mm以上。蒸腾量季节变化过程与降雨分布时间紧密相关。 (4)水汽通量具有规律的日变化进程,不同天气条件下(晴天和多云)水汽通量的日变化有明显区别。晴天水汽通量值要明显大大高于多云天气。各季节水汽通量大都为正值,表现为水汽源,且夏季大于春秋两季,冬季最小。2006年全年蒸散量占全年降水量的48.45%。环境因子在很大程度上制约着水汽通量的变化,以净辐射和土壤热通量地温对水汽通量的影响最大。晴天和多云影响水汽通量的环境因不完全相同,相同因子影响程度也不一样,晴天的相关性高于多云天气,晴天的逐步回归分析建立模型相关系数为0.92,而多云天气的为0.81。


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