北京延慶小葉楊與刺槐林的蒸騰耗水特性與水量平衡研究.pdf

1、針對(duì)半干旱地區(qū)森林植被恢復(fù)、重建及經(jīng)營(yíng)管理中的森林植被耗水與林地水資源供需平衡的關(guān)鍵問(wèn)題，于2003年雨季(7～10月)在官?gòu)d庫(kù)區(qū)媯水河流域的北京延慶上辛莊小流域選定了小葉楊和刺槐2個(gè)當(dāng)?shù)刂饕炝謽?shù)種的5個(gè)典型林分樣地，利用熱脈沖測(cè)定技術(shù)及水量平衡測(cè)定方法，在單株和林分尺度上研究了林木的蒸騰耗水規(guī)律、環(huán)境因子影響，以及典型林分的水量平衡組成。其結(jié)果可為該地區(qū)耐旱節(jié)水型樹(shù)種選擇及水源涵養(yǎng)林建設(shè)提供一定的科學(xué)依據(jù)，具有理論價(jià)值和實(shí)踐意義。取

2、得的主要結(jié)果如下： 1)蒸騰耗水規(guī)律 刺槐和小葉楊的樹(shù)干邊材液流速率均存在不同方位(東、西、南、北)的差異，但未發(fā)現(xiàn)這種差異與樹(shù)冠結(jié)構(gòu)和邊材寬度存在相關(guān)；兩樹(shù)種樹(shù)干不同位點(diǎn)的邊材液流速率表現(xiàn)出由內(nèi)向外增加的規(guī)律，深層位點(diǎn)的液流啟動(dòng)晚，關(guān)閉早；越靠近樹(shù)皮，樹(shù)干液流的活動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)。 刺槐和小葉楊樹(shù)干邊材液流速率和液流通量均表現(xiàn)出明顯的晝夜和季節(jié)變化規(guī)律：樹(shù)干液流在夜間非常微弱，白天出現(xiàn)明顯的單峰曲線(xiàn)；樹(shù)干液流速率與太

3、陽(yáng)輻射強(qiáng)度、空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度和風(fēng)速之間均存在著顯著相關(guān)。 在7～9月份，樹(shù)干液流保持較大峰值；而10月份則明顯降低。刺槐的液流速率顯著大于小葉楊，其生長(zhǎng)季平均峰值分別為12.1 cm/h和7.6 cm/h：但由于刺槐邊材面積小于小葉楊(邊材率分別為14.8％和81.8％)，所以相同徑階刺槐單株的液流通量和日耗水量均低于小葉楊。 不同徑階的小葉楊單株樹(shù)干液流速率峰值存在顯著差異，但規(guī)律性不明顯；刺槐隨徑階增大而

4、樹(shù)干液流速率有增高趨勢(shì)，但并不明顯。兩個(gè)樹(shù)種均可由胸徑直接估算胸高處的邊材寬度，從而估算出樹(shù)干液流通量和日蒸騰耗水量；樹(shù)干液流通量和曰蒸騰耗水量表現(xiàn)出隨樹(shù)干胸徑增大而增加的趨勢(shì)。典型小葉楊林樣地的日均蒸騰耗水量為1.37mm/d，刺槐林為1.46 mm/d。 2)水量平衡研究 小葉楊和刺槐林的林冠截留和林地產(chǎn)流均受到降水特征和林分結(jié)構(gòu)的顯著影響。林冠截留量受降水量影響最大，其次為降雨強(qiáng)度；林冠截留率隨郁閉度和葉面積指數(shù)增

5、加而增大；林地產(chǎn)流量和降雨量及雨強(qiáng)存在顯著正相關(guān)，但徑流系數(shù)與降水特征相關(guān)性不顯著；林地產(chǎn)流量和徑流系數(shù)隨地表蓋度增加而減小，與土壤性質(zhì)和地形(坡度和坡位)沒(méi)有顯著相關(guān)性。喬木蒸騰耗水是林分水量平衡的最大分項(xiàng)，小葉楊和刺槐林樣地在7～10月份的林木蒸騰量分別為128.2～138.4 mm和92.1～187.0 mm；各樣地林下植被蒸騰量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于喬木蒸騰量，各月均不超過(guò)10 mm；刺槐林林下植被蒸騰量大于小葉楊林；各樣地7～10月份的土壤

6、水分蒸發(fā)量均未超過(guò)50 mm，表現(xiàn)隨郁閉度增加而減小的趨勢(shì)。 各林地土壤水分隨土層深度變化而變化的趨勢(shì)相同，0～20 cm土層變化幅度最大，為5％～28％，60 cm以下土層則多在7％～12％之間。各樣地土壤含水量的時(shí)間排序?yàn)?0月>9月>7月>8月，不同林地的土壤含水量排序?yàn)榫徠麓袒绷?陡坡小葉楊林>陡坡刺槐林>緩坡小葉楊林>臺(tái)地刺槐林。 2003年7～10月份的降雨量為231.8mm，少于當(dāng)?shù)囟嗄晖谄骄?約350

7、mm)，屬于偏旱年。7～10月間各樣地的水量平衡計(jì)算表明，自然降雨不能充分滿(mǎn)足樹(shù)木生長(zhǎng)需要，尤其是臺(tái)地刺槐林(20年生)0～100cm土層的土壤水分虧缺達(dá)到138.2 mm；小葉楊林的水分虧缺值也較大，緩坡小葉楊林和陡坡小葉楊林樣地分別為37.0 mm和53.5mm。從整體上看，小葉楊林水分虧缺大于刺槐林，因此不宜選擇小葉楊在該地區(qū)山地造林。刺槐林在幼齡階段蒸散量不大，但隨著林齡增加，其耗水量可能會(huì)高于降水量而出現(xiàn)水分虧缺，因此需要采取