多时间尺度的桉树人工林耗水及其对环境因子的响应

作     者：朱敏捷 

作者单位：海南师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵从举

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0829[工学-林业工程] 

主      题：TDP探针 尾叶桉 液流速率 环境因子 多时间尺度 

摘      要：桉树(Eucalyptus)是联合国粮农组织推荐的三大类速生造林树种之一,已经成为我国南方速生丰产林的战略性树种。热带海南岛的中西部地区为重要的桉树人工林分布区,这里属于半湿润、半干旱区;连片种植桉树林产生了较好的经济效益,但也引起了一系列的生态问题,其中水生态问题尤为突出。本研究以海南儋州林场桉树林为研究对象,利用茎流测量系统长期监测4～5a桉树树干液流速率,并同步监测光合有效辐射、大气温度、相对湿度、降水、土壤水分等环境因子,分析桉树人工林液流速率在时、日、月等不同时间尺度上的变化规律,揭示不同时间尺度上桉树液流速率与环境因子的相关关系,探讨不同时间尺度桉树液流的主要影响因素,并测算桉树群落年耗水量,为桉树人工林的水分管理、合理经营提供理论依据和实践指导。研究结果表明:(1)时、日和月时间尺度上,光合有效辐射、气温、相对湿度变化显著;降水和土壤水分在月尺度上有明显变化,不同深度土层的土壤水分变化幅度不同,但存在极显著相关和显著差异,且受光合有效辐射的影响较大。(2)桉树不同方位树干液流实时监测结果表明:晴、阴、雨天桉树不同方位树干液流速率日变化规律相似,晴天呈单峰型曲线,阴天和雨天呈多峰型或无峰型曲线;树干东、南方位液流启动与到达峰值时间分别较西、北方位要早20分钟左右;晴、阴、雨天桉树各方位液流速率均呈极显著正相关,且存在显著或极显著差异;晴天东、南、西、北侧较低液流速率比较高液流速率低13.7%,阴天低34.4%,雨天低9.4%。晴天北侧的液流速率与均值最为接近,阴、雨天北侧的液流经过校正可以减少整树蒸腾测算误差。(3)在时尺度上,桉树液流速率呈现昼高夜低的变化;晴、阴、雨天桉树液流速率日变化曲线有差异,晴天以单峰曲线为主,阴天以单峰或多峰为主,雨天变化特征不明显;晴、阴、雨天桉树液流全天日均值分别是5.58 mL·cm-2·h-1、3.97 mL·cm-2·h-1、1.41mL·cm-2·h-1。在日尺度上,桉树液流速率变化幅度较大,变化范围为4.86～145.12mL·cm-2·d-1;即使是相邻两天,液流速率差异也可很大,外界环境因子是影响其差异的主要原因。在月尺度上,桉树树干液流速率大小依次为:7月、6月、9月、8月、5月、10月、4月、11月、12月、3月、2月、1月;雨季(5～10月)树干液流显著高于旱季(1～4月和11～12月),前者月均值为2.82 L·cm-2·month-1,后者为1.47 L·cm-2·month-1。(4)在时尺度上,旱季,光合有效辐射对晴天与阴天的桉树液流速率影响最大,空气相对湿度影响次之,晴天光合有效辐射对桉树液流速率的影响较阴天更大;雨天,空气相对湿度和光合有效辐射对桉树液流速率影响较大,空气相对湿度的影响更大一些;气温与土壤水分对桉树晴、阴、雨天的液流速率影响都较小。雨季,晴、阴、雨天桉树液流速率均受光合有效辐射、空气相对湿度和气温的影响,以光合有效辐射影响最大;气温与土壤水分对桉树液流速率影响都较小。在日尺度上,旱季光合有效辐射是桉树液流速率的主要影响因子;雨季气温和光合有效辐射是日尺度上桉树液流速率的主要影响因子。在月尺度上,光合有效辐射是全年各月桉树液流速率变化的最主要影响因子,30-60cm土壤水分是液流速率变化的重要因子。(5)桉树液流日累积量因天气、胸径不同而不同。晴天最多,雨天最少;胸径越大,日累积量越大。不同径阶标准木月耗水量有相似的月变化特征,但桉树径阶越大,单木月蒸腾耗水量差异越大;雨季,7.51cm、9.39cm、12.45cm径阶的桉树单木蒸腾耗水量为223.86L、766.31L、2164.6L;分别占全年的61.72%、66.26%、65.95%。2016年4～5a桉树人工林群落蒸腾耗水3137543.78L·hm-2,约占当地多年降水的26.15～39.2%,日均蒸腾耗水0.86 mm,旱季日均蒸腾耗水0.61 mm;雨季日均蒸腾耗水1.1 mm。