祁连山青海云杉林蒸腾耗水特征研究

摘要

干旱与半干旱地区树木蒸腾耗水对流域生态水文过程有着重要影响，近年来全球气温升高，降水格局改变，势必对树木生长造成影响。深入了解树木的蒸腾耗水规律，能为干旱半干旱地区林木健康生长和森林生态系统管理提供技术支持。本论文首先探究测定树干液流的方法，将五针热脉冲探针与热扩散探头测定树干液流进行比较，为树干液流测定提供技术支持。随后在小流域尺度上调查了祁连山青海云杉（Picea crassifolia）林生理生长与土壤水分关系，并利用热扩散方法从单株尺度上分析青海云杉树干液流特征及其影响因素，并通过人工改变降水量，对比分析土壤储水变化和林地水分循环特征。具体研究结果如下： （1）选用了一种新型五针热脉冲多功能数字探头（PHPP），运用热脉冲理论，测量小叶杨树干液流，并与热扩散探针（TDP）进行对比分析，探究五针热脉冲探头测量树干液流的适用性和准确性。结果表明：PHPP与TDP均能够准确反映小叶杨树干液流昼夜变化规律，并且二者测量结果呈显著的线性相关关系，R2达到0.90，均方根误差为2.75，平均相对误差为11%。PHPP探头能较为精确地识别低液流和逆液流，可以快速准确地拟合热参数，直接测得树干液流速率，而TDP方法具有探头简单的优势。 （2）祁连山寺大隆小流域内青海云杉林地发现了林木退化现象，在退化林地内能观察到明显的顶梢枯死和枝条干枯现象。退化林区内根区土壤储水量较高，未表现缺水现象。然而青海云杉光合速率和蒸腾速率都显著小于健康林区。退化区云杉枝条水势为-4MPa，超过阈值，导致水力传导损失。林区内青海云杉密度过大，树木生长存在明显的竞争关系。树龄老化，病虫害和风害等综合影响导致林区内青海云杉生理调节能力下降，影响了青海云杉的健康生长。 （3）青海云杉液流启动和结束时间与太阳辐射和气温变化存在一定的时滞性。树干液流速率日变化曲线在阴雨天气呈现无峰型曲线，变化幅度较小、在晴天液流变化幅度较大，因太阳辐射差异呈现多峰型或单峰型曲线。晴天青海云杉液流启动较早，结束较晚，峰值也较大。青海云杉平均液流密度除受太阳辐射、饱和水汽压差、空气温度和风速等气象因子影响外还与土壤温度和土壤含水量密切相关。人工模拟增雨处理林内0-100cm储水量显著增大20%，云杉蒸腾耗水量增加22.2%，而减雨与对照相比0-100cm土壤储水量和云杉蒸腾量无显著差异。青海云杉有较强的适应性，短期干旱对祁连山青海云杉植被生长和蒸腾耗水无影响。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 林木蒸腾耗水测定研究

1.2.2 树干液流特征与环境因子关系研究

1.2.3 林地土壤水分特征和植被生长研究

第二章 研究内容和研究方法

2.1 研究内容

2.1.1 热脉冲与热扩散方法在测定树干液流中的对比

2.1.2 青海云杉不同退化林区云杉生理特征和土壤水分关系

2.1.3 青海云杉树干液流特征及其影响因素

2.2 研究方法

2.2.1 试验区概况

2.2.2 试验设计

2.2.3 观测方法

2.3 数据分析与处理

第三章 热脉冲与热扩散方法在测定树干液流中的对比

3.1五针热脉冲探头和热扩散探针测量液流密度动态分析

3.2两种不同方法液流密度测量结果相关性

3.3探头重现性及误差分析

3.4本章小结

第四章 青海云杉不同退化林区云杉生理特征和土壤水分关系

4.1 青海云杉林地土壤水分分布特征

4.2 青海云杉枝条水力学特征

4.3 青海云杉光合特征

4.4讨论

4.41青海云杉生长与土壤水分关系

4.42青海云杉林退化原因

4.5 本章小结

第五章 青海云杉树干液流特征及其影响因素

5.1 祁连山气象特征

5.2 祁连山青海云杉树干液流特征

5.3 祁连山青海云杉林地土壤水分和土壤温度变化特征

5.4 祁连山青海云杉液流密度及与环境因子关系

5.5降水量变化对青海云杉蒸腾和土壤水分的影响

5.6降水量变化对青海云杉林地水循环影响

5.71青海云杉液流特征

5.72液流特征与环境因子的关系

5.8 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.1.1 热脉冲与热扩散方法在测定树干液流中的对比

6.1.2 青海云杉不同退化林区云杉生理特征和土壤水分关系

6.1.3 青海云杉树干液流特征及其影响因素

6.2 展望

参考文献

致谢

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