黑河上游青海云杉树干径向变化及液流监测研究

摘要

青海云杉（Picea crassifoliaKom.）是祁连山区的优势乔木树种，在该地区承担着涵养水源、调节气候、固碳释氧等重要的生态服务功能，是该地区森林生态系统发挥生态效益的主要承载者，对祁连山区成为我国西北地区重要的生态安全屏障起着举足轻重的作用。而且，青海云杉树龄较长，是已知的适合且能够用来构建长时间树轮序列研究过去气候变化的天然树种之一。目前，关于青海云杉的研究多集中在树木年轮学及水文学方面，对其年内径向变化动态及树干液流变化的研究较少，在全球气候变化条件下，研究青海云杉的树干径向变化及液流，可以为青海云杉的树轮气候学研究提供理论支撑，对青海云杉林有效发挥水源涵养生态功能有一定的理论指导意义，也可以为该区域青海云杉林的可持续发展提供科学依据。
　　本研究选取祁连山中部黑河上游的天老池小流域为研究样地，利用树木径向生长仪、微树芯法及探针式液流计监测研究青海云杉的树干径向变化及液流速率，主要得到了以下结论：
　　（1）青海云杉的树干径向变化具有明显的昼夜循环模式，每个循环包括收缩阶段、膨胀阶段和生长阶段。其循环模式可以分为截然相反的生长季模式和非生长季模式，4-9月呈现生长季模式，1-2月、11-12月呈现非生长季模式，3月和10月为两种模式转换的过渡阶段。一年内树干径向变化的季节动态可以划分为与空气温度特征密切相关的强变化、弱变化、中等变化三个阶段。
　　（2）微树芯法测得青海云杉在2014年的生长季为5月30日至8月31日，与季节动态中的中等变化阶段（年积日148-259）相对应，日均温度持续高于5℃的阶段可以看作是青海云杉的主要生长阶段。
　　（3）日最大值法和日平均值法提取的青海云杉径向生长序列基本一致。青海云杉的径向生长与降雨和相对湿度呈正相关，与日最高温度、光合有效辐射、太阳辐射、饱和汽压差、日均气温、土壤含水量呈负相关。
　　（4）树干南北面的径向日最大收缩量（MDS）存在显著差异，南面MDS大于北面。温度是影响青海云杉MDS最主要的环境因子，MDS与空气温度、太阳辐射、饱和汽压差、土壤温度呈正相关，与土壤水势呈负相关。北面的MDS对环境因子的敏感性高于南面。
　　（5）青海云杉树干液流速率日变化曲线在连续阴雨天气呈现无峰型曲线、在干燥高温天气条件下呈现多峰型曲线、在空气湿润的晴天或多云天气呈现单峰型曲线。在活枝下高以下高度，树干液流速率随树干高度的升高而加快，而在活枝下高以上高度则变化比较复杂。
　　（6）太阳辐射、饱和汽压差、温度、相对湿度、风速是影响青海云杉树干液流速率的主导环境因子。小时平均和日平均的树干液流速率与环境因子的关系略有不同。
　　（7）青海云杉树干液流速率的日变化曲线和树干径向日变化曲线呈现相反的变化趋势。不同时间尺度上，树干液流速率与树干径向变化的相关关系不同，其中在日尺度上，二者相关性最好。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 立论依据及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3研究内容及技术路线

第二章 研究区概况与实验设计

2.1 黑河上游流域基本概况

2.2 天老池小流域基本概况

2.3 研究树种概况

2.4 实验设计与方法

第三章 青海云杉树干径向变化模式

3.1 实验设计

3.2 数据处理与分析

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 树干径向增长对环境因子的响应

4.1 实验设计

4.2 数据处理与分析

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 树干径向日最大收缩量对环境因子的响应

5.1 实验设计

5.2 数据处理与分析

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 液流变化规律及其与树干径向变化的关系

6.1 实验设计

6.2 数据处理与分析

6.3 结果与讨论

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 不足与展望

参考文献

附表

在学期间的研究成果

致谢