熱擴(kuò)散法液流誤差校正及其在林分水量平衡中的應(yīng)用.pdf

1、為實(shí)現(xiàn)植被生態(tài)需水與水資源合理配置的重大戰(zhàn)略，揭示華北石質(zhì)山地林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)過(guò)程中的水量供需關(guān)系。本文選擇太行山南麓主要造林樹(shù)種—栓皮櫟和側(cè)柏為研究對(duì)象，利用熱擴(kuò)散探針測(cè)定栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干液流速率，并以稱重法作為對(duì)照，分析Granier經(jīng)驗(yàn)公式測(cè)定樹(shù)木蒸騰量的精度，并對(duì)熱擴(kuò)散方法在測(cè)定過(guò)程中存在的潛在誤差進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的改進(jìn)方法；進(jìn)一步結(jié)合對(duì)栓皮櫟、側(cè)柏人工純林生態(tài)水文過(guò)程的觀測(cè)，探討兩個(gè)樹(shù)種林地的水量平衡，為實(shí)現(xiàn)森林植被與水資源

2、的協(xié)調(diào)管理提供理論依據(jù)。
　?。?）利用Granier原始公式計(jì)算的栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干液流通量密度平均值比稱重法測(cè)定的分別低80.63±0.02％、83.84±0.03%。而對(duì)5個(gè)水柱高度下，稱重法測(cè)定的液流通量密度與熱擴(kuò)散法測(cè)定的溫差系數(shù)（K值）進(jìn)行冪指數(shù)函數(shù)關(guān)系擬合，得到的栓皮櫟和側(cè)柏校正公式分別為：Fd=0.0819K1.4559（R2=0.8269）和Fd=0.0115K0.5581（R2=0.8319）。對(duì)以上校正的公式進(jìn)

3、行驗(yàn)證表明，基于栓皮櫟、側(cè)柏校正的Granier公式計(jì)算的平均液流通量密度與實(shí)際液流通量密度分別相差12.14±3.68%和6.70±0.02%，這說(shuō)明基于栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)種校正的公式計(jì)算其相應(yīng)樹(shù)種的液流通量密度具有較高的精度。
　?。?）栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干液流通量密度在晴天具有一致的變化趨勢(shì)，其曲線呈單峰變化，且不同方位的樹(shù)干液流通量密度峰值均表現(xiàn)為：南向﹥西向﹥東向﹥北向。而受陰雨天氣的影響，兩個(gè)樹(shù)種樹(shù)干液流通量密度變化規(guī)律性較差

4、。栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干相同方位不同高度的液流通量密度存在明顯差異，兩個(gè)樹(shù)種樹(shù)干不同方位的液流通量密度峰值均表現(xiàn)為：上部﹥中部﹥下部。其樹(shù)干上部液流通量密度以尖窄式曲線變化為主，而下部液流通量密度曲線變化相對(duì)平緩。兩個(gè)樹(shù)種的樹(shù)干相同高度不同方位，以及相同方位不同高度的液流通量密度間均具有極顯著正相關(guān)關(guān)系（P﹤0.001），栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干的不同高度不同方位間液流通量密度具有相同的變化趨勢(shì)。
　　選取1天內(nèi)max?T，利用本文校正的Gra

5、nier公式計(jì)算栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干中部南向測(cè)定的日夜流量與日蒸騰量?jī)H相差4.39%和4.78%，處于校正的Granier公式計(jì)算的正常測(cè)量范圍?；诒疚男Ｕ腉ranier公式，選取1天內(nèi)的max?T計(jì)算栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干中部南向測(cè)定的日夜流量，除以日夜流量與日蒸騰量的平均差值（栓皮櫟為4.39%，側(cè)柏為4.78%）即可得到栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干的實(shí)際日蒸騰量。
　?。?）栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干液流速率在晴天均表現(xiàn)為典型“單峰型”曲線。在陰天，兩

6、個(gè)樹(shù)種的液流速率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于晴天的，其中，栓皮櫟液表現(xiàn)出多峰曲線變化，而側(cè)柏以陡峭的尖窄型“單峰”曲線變化為主；兩個(gè)樹(shù)種樹(shù)干液流速率在雨天的變化并無(wú)規(guī)律可循。在生長(zhǎng)季（4—10月），栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干液流速率均表現(xiàn)為先增加后減小的變化趨勢(shì)。
　　栓皮櫟、側(cè)柏樹(shù)干液流速率除與降水量未達(dá)到顯著相關(guān)以外，與氣溫、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速、相對(duì)濕度、氣壓均具有極顯著相關(guān)關(guān)系。以樹(shù)干液流速率作為因變量，以其他氣象因子作為自變量建立的多元線性回歸方程，能夠

7、很好地利用氣象因子預(yù)測(cè)兩個(gè)樹(shù)種樹(shù)干液流速率的變化。
　?。?）栓皮櫟、側(cè)柏林內(nèi)降水量、樹(shù)干流量與林外降水量建立的相關(guān)方程具有很好的擬合效果，而林冠截留量與林外降水量擬合方程的效果較差。栓皮櫟、側(cè)柏樣地土壤各層次含水量的逐月變化與降水量的變化具有同步性，各土層含水量均表現(xiàn)為：40-60 cm﹥20-40 cm﹥0-20 cm。
　　林分蒸騰量作為各樣地耗水的主要途徑，栓皮櫟、側(cè)柏在2010年和2011年生長(zhǎng)季內(nèi)的總蒸騰量分別占