京西山区油松、侧柏单木耗水环境影响因子评价与模拟

论文摘要

森林生态系统在发挥其巨大水文生态功能的同时，为了满足自身生长的需要，常常需要消耗林地的一部分水分，从而使有林流域的产流减少，影响了水资源的综合利用。为此，本篇论文以北京市水源保护林主要造林树种油松和侧柏为研究对象，利用热扩散式边材茎流测定系统和自动气象站对北京西山地区油松和侧柏林木的边材液流及其环境影响因子进行了为期一年的连续同步监测，在树干边材液流活动规律分析的基础上，对其环境影响因子进行综合评价，找到了树干边材液流年变化过程中影响液流年启动、年停止、瞬态变化、日平均值变化和月平均值变化的主导环境因子，并建立了相应边材液流速率的简易环境因子制约模型。在对北京市连年降雨特征分析以及树木蒸腾耗水尺度扩展的基础上，对油松和侧柏单木的年耗水量进行了推算，提出了特定立地条件下的油松和侧柏的合理造林和经营密度，以期为水源保护林低耗水造林树种选择和林分结构优化和调整提供一定的理论依据。 太阳辐射强度、空气温湿度、土壤温湿度、风速等主要环境因子对边材液流速率变化的作用：太阳辐射强度是影响液流活动最主要的因子，决定着液流日变化的启动、停止时刻以及日变化格局，边材液流的日变化整体要滞后于太阳辐射3h左右或更长的时间。在太阳辐射强度、空气温度、空气湿度以及大气饱和水汽压亏缺等环境因子各自的不同计算和测定参数中，林冠上层参数的作用最大。不同土层温度对液流速率的作用，春季表层土壤最大，夏季深层土壤最大，秋季的最大影响土层间于春夏之间；土壤温度对树干液流活动的影响与靠近植物最适吸水温度的土层和树种的根系分布特征有关。在限定土壤含水量的前提下，空气温度、空气湿度和大气饱和水汽压亏缺均为影响树干边材液流活动最主要、最直接的因子。风速对液流活动的作用较为复杂，大风抑制蒸腾，减缓液流活动，弱风和微风加快植物蒸腾，加快液流运转速率。 影响液流速率日时间进程特征变化的主导环境因子：液流的启动时刻和停止时刻主要受太阳辐射强度影响；液流上升和下降的快慢、所需要的时间以及达到高峰的时刻，则主要受空气温湿度和大气饱和水汽压亏缺的影响。 影响液流速率瞬态、日平均值和月平均值变化的主导环境因子：影响年液流启动和停止的最主要的因子是温度，即土壤温度和空气温度。年内影响油松和侧柏液流速率瞬态变化的主导环境因子主要为大气饱和水汽压亏缺和太阳辐射，春季空气温度和土壤温度的作用要比大气饱和水汽压亏缺更强一些。不同季节影响液流速率日平均值

论文目录

• 独创性声明
• 关于论文使用授权的声明
• 中文摘要
• 英文摘要
• 论文中引用的符号及其中英文含义
• 1 概述
• 1.1 树木蒸腾耗水研究的意义
• 1.1.1 森林的水文效应
• 1.1.2 森林的耗水性
• 1.2 树木蒸腾耗水评价与模拟的研究进展
• 1.2.1 树木蒸腾耗水影响因子评价的研究进展
• 1.2.2 树木蒸腾耗水模拟的研究进展
• 1.3 树木耗水尺度扩展理论与方法的研究进展
• 1.4 北京市低耗水水源保护林建设的意义
• 1.4.1 北京市水资源现状
• 1.4.2 北京市水源保护林建设目标
• 1.5 本研究的目的
• 2 树木蒸腾耗水研究的理论基础
• 2.1 树木耗水性的概念及其研究的局限性
• 2.2 树木蒸腾耗水评价与模拟的理论基础
• 2.2.1 树木蒸腾耗水的影响因子
• 2.2.1.1 生物学因子
• 2.2.1.2 树木形态学因子
• 2.2.1.3 环境因子
• 2.2.2 树木蒸腾耗水实测与模拟方法分析
• 2.2.3 耗水尺度扩展的原理
• 3 试验区概况与研究方案
• 3.1 试验区概况
• 3.2 试验林概况
• 3.3 研究方案
• 3.3.1 边材液流时空变化规律研究
• 3.3.2 树木蒸腾耗水的环境影响因子研究
• 3.3.3 单木耗水模型研究
• 3.3.4 单木耗水模型的应用研究
• 3.4 研究指标的测定方法与数据处理
• 3.4.1 林分调查
• 3.4.2 土壤含水量的测定
• 3.4.3 边材液流速率和环境影响因子的测定
• 3.4.4 内业数据处理
• 3.5 技术路线
• 4 树木蒸腾耗水环境影响因子评价
• 4.1 树木蒸腾耗水的评价原则、内容及指标体系
• 4.1.1 评价原则
• 4.1.2 评价指标体系
• 4.1.3 评价内容体系
• 4.1.4 本文的评价内容
• 4.2 各主要环境因子对液流活动的影响
• 4.2.1 太阳辐射强度
• 4.2.1.1 太阳辐射和边材液流的时间进程
• 4.2.1.2 太阳辐射与边材液流的统计关系
• 4.2.2 空气温度
• 4.2.2.1 日时间进程特征量间的相关性分析
• 4.2.2.2 季节（年）变化间的相关性分析
• 4.2.3 空气相对湿度
• 4.2.3.1 日时间进程特征量间的相关性分析
• 4.2.3.2 季节（年）变化间的相关性分析
• 4.2.4 饱和水汽压亏缺
• 4.2.4.1 日时间进程特征量间的相关性分析
• 4.2.4.2 季节（年）变化间的相关性分析
• 4.2.5 土壤温度
• 4.2.6 水环境
• 4.2.7 风速
• 4.3 影响树干液流活动的主要环境因子
• 4.3.1 树干液流的季节变化和年变化
• 4.3.1.1 液流量（耗水量）的季节变化和年变化
• 4.3.1.2 液流速率的季节变化和年变化
• 4.3.2 影响树干液流活动的主要环境因子分析
• 4.3.2.1 影响液流年启动的主导环境因子
• 4.3.2.2 影响液流年停止的主导环境因子
• 4.3.2.3 影响液流速率瞬态变化的主导环境因子
• 4.3.2.4 影响液流速率日平均值变化的主导环境因子
• 4.3.2.5 影响液流速率月平均值变化的主导环境因子
• 4.4 小结
• 5 单木耗水模型的建立
• 5.1 模型选择
• 5.2 日液流速率模型的建立
• 5.2.1 晴天液流速率模型的求解与验证
• 5.2.1.1 模型求解与比较
• 5.2.1.2 最优模型验证
• 5.2.2 阴天液流速率模型的求解与验证
• 5.2.2.1 模型求解
• 5.2.2.2 模型验证
• 5.2.3 晴天日液流速率模型模拟阴天液流的可能性
• 5.2.3.1 模拟效果
• 5.2.3.2 模型修正与检验
• 5.3 季节和年液流速率模型的建立
• 5.3.1 季节液流速率模型的求解与验证
• 5.3.2 年液流速率模型的求解与验证
• 5.4 单木耗水量的推算
• 5.5 不同耗水模型的比较
• 5.5.1 日耗水模型与季节耗水模型的比较
• 5.5.2 季节耗水模型和年模型的比较
• 5.6 小结
• 6 单木耗水模型的应用
• 6.1 单木耗水量的季节分配
• 6.1.1 北京市年气象特征分析
• 6.1.2 单木耗水量的季节分配
• 6.2 单木耗水量与树木胸径的关系
• 6.2.1 不同胸径油松和侧柏边材液流的日变化
• 6.2.2 单木耗水量沿胸径变化的关系模型
• 6.3 林分耗水与适宜密度的理论推算
• 6.3.1 林分耗水量的理论推导
• 6.3.2 油松侧柏林分理论密度的推算
• 6.3.3 油松侧柏林分合理经营密度的确定
• 6.4 小结
• 7 结论
• 7.1 各主要环境因子对液流速率变化的作用
• 7.2 影响液流速率日时间进程特征变化的主导环境因子
• 7.3 影响液流速率瞬态、日平均值和月平均值变化的主导环境因子
• 7.4 油松、侧柏液流速率和年耗水量的比较
• 7.5 单木液流速率模型和耗水模型的建立与比较
• 7.6 单木耗水模型的应用
• 本文特色与缺憾
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 博士期间发表学术论文清单
• 致谢