油松栓皮栎混交林土壤—植物—大气系统水分特征研究

论文题目: 油松栓皮栎混交林土壤—植物—大气系统水分特征研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 森林培育学

作者: 聂立水

导师: 李吉跃

关键词: 土壤水势,叶水势,树干液流速率,大气水势

文献来源: 北京林业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本篇论文通过田间定位观测的方法对我国北方地区的典型的油松栓皮栎混交林在不同生长时期不同水分供应情况下实际耗水量和耗水速率的研究,得到林分在水分正常条件下和干旱胁迫过程中的蒸腾耗水规律和影响因素。通过分析水分在林地中SPAC系统中的运动规律探讨干旱半干旱地区在水量平衡基础上进行植被建设的重要性、可行性和合理密度,旨在为我国干旱半干旱地区进行植被建设与恢复的抗旱树种选择、提高造林成活率、维持林地水分平衡基础上的森林营造提供理论依据。研究表明土壤水分物理性质相对良好,林地的总持水量为418.77mm,土壤有效水潜在贮量314.61mm。土壤的实际有效含水量只占最大有效贮水量的30%上下。土壤含水量变动在5%～30%,五月份最少,7、8月份最多。0～20厘米土层土壤含水量明显最高,其它土层相对一致。2002年降水量为470mm,4～10月总的有效降水为378.8mm,总的蒸发散为391.4mm,土壤贮水量减少12.4mm。油松、栓皮栎月平均树干液流速率与土壤月平均容积含水量和土壤月平均水势呈明显线性相关关系。在土壤相对湿润时期,油松树干液流速率的波形与太阳总辐射的波形一致,呈单峰状,其值变动在0.0004-0.0015cm/s,是干旱时期的4-10倍。而栓皮栎的呈多峰状,最高值约为0.0015cm/s,是干旱时期的2.5倍。栓皮栎月平均树干液流速率较油松的月平均树干液流速率高5-10倍。油松树干液流速率在7、8月份明显受气象因素影响,在5月份则主要受土壤水分影响。整个生长季内,油松蒸腾耗水208.48mm,栓皮栎蒸腾耗水139.2mm,林分蒸腾耗水347.68mm(总蒸发散的88.8%)。试验期间大气水势变动在-300MPa～-5MPa。5月份表现为最干燥的月份,典型晴天天气中,大气水势变动在-300MPa～-100MPa,几乎无降水。7、8月份大气水势高,呈多峰状,大部分时段变化在-50MPa～-5MPa,有几次强的降水,表现为最湿的月份。土壤水势在-0.5MPa～-3.0MPa的范围内。在7、8月份土壤水势最高,多变动在-0.5到-1.0MPa,其均值为-1.2MPa。而5月份土壤水势最低。各土层土壤水势日变化不明显。在干旱时期通常不同土层的水势趋于一致,多在-1.5MPa上下。油松叶水势变动在-1.0～-2.0MPa,栓皮栎叶水势变动在-2.2～-2.7MPa。在SPAC系统中土壤-植物-大气中水势的梯度明显不同,土壤到叶片水势降低约为2.0MPa或更少,叶片到大气则降低几百MPa。大气水势远远低于土壤水势和植物水势是土壤蒸发和植物蒸腾的总动力源。油松小枝月平均水势与土壤月平均水势呈极显著直线相关(P<0.001,相关系数R为0.971);栓皮栎小枝月平均水势与大气水势则呈极显著直线相关(P<0.003,相关系数R为0.957)。大气月平均水势与土壤月平均水势有一定相关性,相关系数为0.599。

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摘要

Abstract

1引言

1．1水分在SPAC中运移研究历史及现状

1．2 SPAC基本理论

1．3土壤与水分运动

1．3．1土壤结构和孔隙

1．3．2 土壤水的一些基本概念

1．3．2．1土水势

1．3．2．2田间持水量

1．3．2．3永久凋萎湿度

1．3．3关于土壤水分对植物有效性的三种传统假设

1．3．4植物根系对水分的吸取

1．3．5在SPAC系统中土壤水有效性的新概念

1．4植物与水分运动

1．4．1蒸腾

1．4．1．1蒸腾的意义

1．4．1．2蒸腾过程

1．4．1．3树木蒸腾的测定方法及研究进展

1．4．2植物运输水分的机理与研究现状

1．4．2．1植物水分运输机理

1．4．2．2欧姆定律的类推

1．4．2．3 POISEUILLE定律

1．4．3森林土壤水量平衡研究进展

1．5土壤水的研究方法

1．5．1土壤水含量的研究方法

1．5．2 TDR法测定土壤水分原

2研究区的概况及研究方法

2．1西山地区的自然条件

2．2研究区的概况

2．3研究技术路线

2．4 研究方法

2．4．1 实验地的布置

2．4．2 仪器及方法

2．4．2．1 在林冠层面和大气层面的测定

2．4．2．2 在土壤层面上的测定

2．5 数据处理及方法

3 土壤水的研究

3．1 土壤的持水性能

3．1．1 土壤的物理性质

3．1．2 土壤水分特征曲线

3．2 土壤的比水容量

3．3 土壤含水量的动态变化

3．3．1 土壤含水量和土壤贮水量的变化

3．3．2 土壤含水量的垂直分布

3．4 林地水量平衡

3．4．1 土壤有效降水

3．4．2 林地水量平衡的季节变化

3．5 本章小结

4 植物耗水研究

4．1 油松树干液流速率的动态变化

4．1．1 油松树干液流速率、土壤湿度和土壤水势在整个生长季的变化

4．1．2 水分充足时期油松树干液流速率与太阳总辐射、风速、大气相对湿度、绝对温度及大气水势关系

4．1．3 干旱时期油松树干液流速率与太阳总辐射、风速的关系

4．1．4 小结

4．2 栓皮栎树干液流的动态变化

4．2．1 栓皮栎树干液流速率在整个生长季的变化

4．2．2 栓皮栎树干液流速率与土壤容积含水量、土壤水势及降水量的关系

4．2．3 土壤水分供应充足时期栓皮栎树干液流速率的日变化

4．2．4 土壤干旱时期栓皮栎树干液流速率的日变化

4．2．5 小结

4．3 油松、栓皮栎树干液流比较研究

4．3．1 油松、栓皮栎树干液流速率在整个生长季的日变化比较

4．3．2 土壤水分供应充足时期油松、栓皮栎树干液流速率的变化比较

4．3．3 土壤干旱时期油松、栓皮栎树干液流速率的日变化比较

4．3．4 水分充足时期与干旱时期树干液流的比较

4．3．5 小结

4．4 油松栓皮栎混交林蒸腾耗水研究

4．5 油松、栓皮栎小枝水势、树干液流速率、叶蒸腾关系

4．5．1 油松、栓皮栎叶水势与树干液流速率关系

4．5．2 油松、栓皮栎叶水势与叶蒸腾速率关系

5 大气水的研究

5．1 不同月份大气湿度和大气水势的动态变化

5．1．1 4月份大气湿度和大气水势的日变化

5．1．2 5月份大气湿度和大气水势的日变化

5．1．3 6月份大气湿度和大气水势的日变化

5．1．4 7月份大气湿度和大气水势的日变化

5．1．5 8月份大气湿度和大气水势的日变化

5．1．6 9月份大气湿度和大气水势的日变化

5．1．7 10月份大气湿度和大气水势的日变化

5．2 大气湿度的变化规律

5．3 大气水势的变化规律

5．4 大气干旱分期

6 水分在SPAC中的势能梯度研究

6．1 SPAC中土壤水势的日、季变化规律

6．1．1 土壤水势的日变化规律

6．1．2 土壤水势的季节变化规律

6．2 叶水势的日、季变化规律

6．2．1 叶水势日变化规律

6．2．2 叶水势的季节变化规律

6．3 SPAC中大气水势的日、季变化规律

6．3．1 大气水势的日变化规律

6．3．2 大气水势的季节变化规律

6．4 SPAC中土壤-植物-大气水势梯度分析

6．4．1 SPAC中土壤-植物-大气水势的日变化规律

6．4．2 SPAC中土壤-植物-大气水势的季节变化规律

6．5 小结

6．5．1 土壤水势的变化规律

6．5．2 植物水势的变化规律

6．5．3 大气水势的变化规律

6．5．4 SPAC水势的变化规律

7 结与论与讨论

7．1 土壤的水分物理性质

7．2 树木蒸腾耗水

7．3 大气水

7．4 SPAC水势梯度变化规律

主要参考文献

个人简介

导师简介

博士期间己经发表和已确定发表的论文

致谢

发布时间: 2005-07-12

参考文献

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