桉树幼树蒸腾和林地土壤蒸发及入渗研究

摘要

植被变化对生态水文过程的影响主要表现在通过对森林蒸散发和土壤入渗、坡面径流的再分配，从而影响到森林的水量平衡。森林蒸散发一直是生态水文过程研究的重点，但以往研究无法完全区分土壤蒸发量与植被蒸散量。土壤入渗是森林雨水再分配中一个极为重要的水通量，直接影响到产流过程，是影响森林地表径流最为重要的水文过程，而有关长轮伐周期人工林转为短周期桉树人工林后的土壤入渗变化未见有报道。
　　为了探讨桉树人工林对主要生态水文过程的影响过程与特征，为区域水资源的综合调度与管理以及桉树人工林生态需水研究提供科学依据，本文采用盆栽试验研究了太阳照度、风速、叶龄对桉树幼树蒸腾速率的影响;采用小型蒸发仪研究了土壤水分含量和除草方式对桉树人工林土壤蒸发的影响特征;采用单环入渗法研究了不同林龄桉树人工林及其造林前林分的土壤水分下渗特性，取得以下主要进展:
　　(1)桉树随光照强度增加，蒸腾作用增强;当光照强度超过720μmol·m-2·s-1时，桉树蒸腾速率开始下降;在17:00后光照强度降低情况下，空气饱和水气压差和温度对桉树蒸腾起补偿作用。在不同光照强度处理下，桉树蒸腾速率的峰值出现时间不同，都在500-720μmol·m-2·s-1间达到日蒸腾速率最大值，峰值区间为0.018-0.024 g·cm-2·h-1。桉树蒸腾速率与叶面积呈正相关，且1-2月龄级叶片在低光强下有较好蒸腾表现。
　　(2)风速对蒸腾无直接作用，而是通过增加大气-叶片间温差来影响蒸腾速率。
　　(3)桉树蒸腾速率与饱和水气压差、光照强度和空气温度呈正相关关系，与空气相对湿度负相关。在极端光强下，其他气象因子对桉树蒸腾速率作用更显著。
　　(4)桉树人工林土壤蒸发强度随降雨强度增加而增大，日均蒸发量与降雨量的增长呈极显著的指数函数增长，其拐点大约在雨强10mm。随着土壤水分含量的增加土壤蒸发强度与太阳辐射和风速间的相关性增强，但当模拟雨量达20mm时，土壤蒸发强度与各气象因子相关性减弱。
　　(5)桉树人工林除草显著加快林地土壤蒸发速率，除草方式对土壤蒸发的影响受季节和降雨等条件调控。机械除草能使地表快速裸露从而加快除草后短期内土壤蒸发的强度，除草剂除草后短期内土壤蒸发速率增加幅度较机械除草小，但在喷药30天后能大幅度加快土壤蒸发速率，并能维持较长的时间。除草剂除草日均蒸发量最大，为1.039±0.424mm·d-1，其次为机械除草0.997±0.395 mm·d-1，未除草处理最小，为0.747±0.260 mm·d-1。
　　(6)经营周期长的人工林改植短周期桉树林后，土壤饱和导水率增加20％-467％，累计入渗量增加，土壤入渗能力增强;随着桉树连栽代次增加，饱和导水率增加，但随着桉树林龄增加土壤饱和导水率反而下降;同龄级人工林土壤饱和导水率的大小关系为杉木-米老排混交林＞马尾松林＞杉木林。

目录

声明

摘要

前言

第一章 国内外研究概况

1．1 桉树人工林蒸散发及其影响因素

1．1．1 桉树人工林的蒸腾耗水特性研究

1．1．2 桉树人工林的土壤蒸发研究

1．2 植被变化对土壤层水分调蓄功能的影响

1．3 研究发展趋势

1．4 本研究的目的与意义

第二章 材料和方法

2．1 研究区基本概况

2．2 研究样地设置

2．3 试验设置

2．3．1 不同光温和风速下桉树幼树蒸腾速率试验

2．3．2 模拟雨强下土壤蒸发试验

2．3．3 不同除草方式桉树林地土壤蒸发试验

2．3．4 不同林分林地土壤水分下渗试验

2．4 观测项目与方法

2．4．1 气象观测

2．4．2 桉树幼树蒸腾观测

2．4．3 不同除草措施下桉树林地土壤水分蒸发观测

2．4．4 植被变化对土壤水分下渗影响观测

2．4．5 土壤粒径测定

2．5 计算方法

2．5．1 土壤物理性质

2．5．2 饱和蒸气压差

2．5．3 入渗特征参数Ks和α的计算方法

2．6 统计方法

第三章 光温和风速对桉树幼树蒸腾速率的影响

3．1 不同光照强度对桉树幼树蒸腾的影响

3．1．1 桉树蒸腾速率对光照强度变化的响应

3．1．2 不同光照强度下桉树蒸腾速率的日变化

3．1．3 不同光照强度下桉树蒸腾速率与气象因子的相关性

3．2 不同风速对幼龄桉树蒸腾的影响

3．2．1 桉树蒸腾速率对风速变化的响应

3．2．2 不同风速条件下桉树蒸腾速率与气象因子的相关性

3．3 讨论

3．3．1 桉树幼树蒸腾速率与光照强度变化

3．3．1 桉树人工林蒸腾速率与风速变化

3．4 小结

第四章 雨量和除草方式对桉树人工林土壤蒸发的影响

4．1 降雨强度对桉树人工林土壤蒸发的影响

4．2 桉树人工林土壤蒸发与主要环境因子的相关性

4．3 除草方式对桉树人工林土壤蒸发的影响

4．3．1 桉树人工林土壤日均蒸发量变化特征

4．3．2 桉树人工林土壤日均蒸发量月变化特征

4．4 讨论

4．4．1 桉树人工林土壤蒸发与降雨强度

4．4．2 桉树人工林土壤蒸发与除草方式

4．6 小结

第五章 桉树造林对土壤入渗的影响

5．1 不同林分土壤基本物理性质

5．2 不同林分土壤入渗特征

5．3 讨论

5．3．1 植被变化对林地土壤水文特性的影响

5．3．2 不同林分的土壤水文特性

5．4 小结

第六章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况