黄土 丘陵 区两典型森林群落蒸腾耗水特性研究

Abstract

半干旱黄土丘陵区，水资源有限，降雨少且集中，土壤侵蚀严重，生态环境 脆弱，改善生态环境是该地区当前首要解决的问题之一。研究分析该区域主要群 落的蒸腾耗水，对于理解其水分利用特性、区域植被重建规划及低耗水适宜造林 树种的选择都至关重要。本文以该地区两典型森林群落-辽东栎天然次生林和刺 槐人工林为研究对象，利用 Granier 热扩散探针连续监测群落优势种和伴生树种 的树干液流通量密度，并同步监测环境因子（太阳辐射、空气温度、空气湿度、 风速等），分析了树干液流通量密度对主要环境因子的响应特征，同时研究了树 干液流通量密度的空间变化规律，估算了辽东栎天然次林和刺槐人工林生长季内 林分蒸腾耗水量及其年际变化，为半干旱地区植被恢复和重建提供了理论依据。 主要结论有以下几个方面： （1）辽东栎和刺槐液流日变化总体上与太阳辐射和空气水气压亏缺呈相同 趋势，但液流峰值出现时间较早。随着生长季内物候变化，液流通量密度总体表 现为前期（4-6 月）较低、中后期（7-9 月）较高、末期（10 月）迅速下降的变 化趋势。采用指数饱和曲线函数对液流通量密度和空气水气压亏缺进行拟合，有 效地反映了各月份液流通量密度对水气压亏缺的响应特征。各月份的曲线特征和 拟合参数的差异表明，蒸腾耗水过程同时受到林木生长状况和土壤水分状况等的 影响。 （2）辽东栎和刺槐不同方位液流通量密度之间存在显著的线性关系。辽东 栎采用 2 个方位和 1 个方位树干液流通量密度测算的整株蒸腾耗水量与采用 4 个方位的测算值分别相差约 18%和 30%。刺槐采用采用 3 个方位、2 个方位和 1 个方位树干液流通量密度测算的整株蒸腾耗水量与采用 4 个方位均值测算的整 株蒸腾耗水量分别相差 9.00%、16.21%和 24.50%。辽东栎和侧柏不同径向边材 深度液流通量密度之间同样存在显著的相关关系，忽略液流径向差异对整株耗水的测算会产生很大的误差。采用外侧边材液流计测的蒸腾耗水量可推算辽东栎整 株耗水量。侧柏可采用径向两个深度液流通量密度的均值估算的耗水量来推算单 株耗水量。 （3）单木水平，月尺度上，辽东栎和刺槐单株耗水量与其胸径之间存在显 著的相关关系。生长季月尺度上，两群落日均林分耗水量与太阳辐射和日均白天 水气压亏缺之显著相关。2009 年，辽东栎天然次生林生长季监测期内林分蒸腾 耗水量为 97.38 mm。刺槐人工林生长季内实测总蒸腾耗水量为 61.7 mm。两典 型林分相对偏低的林分蒸腾耗水量可能与林分的叶面积指数和林分边材面积密 度较小有关。 （4）2008 -2010 年各年份辽东栎次生林林分耗水分别为 127.85 mm、97.37 mm 和 94.86 mm。辽东栎和山杏耗水量在林分耗水量中所占的比例基本保持稳 定水平，表明辽东栎次生林处于稳定的生长阶段。2008-2010 年刺槐人工林林分 总耗水量分别为 92.3、61.7 和 66.1mm。两林分月总蒸腾耗水量与林分叶面积指 数（LAI）之间存在明显的相关关系，可以采用 LAI 作为标量，推导林分蒸腾耗 水量。两林分月蒸腾耗水量与月总降雨量和土壤含水量之间无明显关系；辽东栎 次生林林分当年逐月累计蒸腾耗水量与逐月累计降雨量之间存在显著的线性关 系，不同年份线性斜率的不同可能与当年降雨总量和降雨时间分配的差异有关； 刺槐人工林年蒸腾耗水量与林地年均土壤含水量之间存在线性关系。 关键词： 黄土高原，辽东栎，刺槐，树干液流，热扩散探针，方位和径向差异，， 林分蒸腾耗水，年际变化.</p