论文部分内容阅读
本文以北京生态涵养带常见树种的苗木、成林单株林木和林分为研究对象,采用小型蒸渗仪法和热扩散技术两种方法对7种盆栽苗木的耗水规律进行对比研究,同时采用热扩散技术对5种成林单株林木的树干液流规律进行研究,揭示了盆栽苗木和成林单株林木的耗水规律,并对成林单株林木树干液流与各微气象因子的关系分别进行拟合,建立了树干液流与各微气象因子关系的拟合模型。此外,为精确模拟林木树干的液流规律,建立了基于灰色关联分析与RBF人工神经网络的林木单株耗水预测模型。在此基础上,通过树干边材面积与胸径的关系研究,建立了基于树干液流的林分尺度耗水模型,为北京生态涵养带的森林建设、经营及改造提供了准确的基础数据和科学的理论支撑。研究结果表明：(1)小型蒸渗仪法具有操作简单并且便于应用的特点,包裹式茎流计法精度较高,但操作相对复杂且仪器较为贵重。采用小型蒸渗仪法和包裹式茎流计法均能揭示盆栽苗木的耗水规律,通过对两种方法求得的耗水量值进行两配对样本的T检验,发现结果并无显著差异。综合比较两种试验的研究结果,阔叶乔木苗木树种蒸腾速率大小为：盐肤木>元宝枫>刺槐>槲树；灌木苗木树种蒸腾速率大小为：荆条>黄栌；针叶乔木苗木树种采用小型蒸渗仪法测定蒸腾速率大小为：油松>侧柏。(2)通过包裹式茎流计对苗木的昼夜耗水特征研究发现,灌木树种的夜间耗水量占全天耗水量的比重最大,针叶乔木树种夜间耗水量占全天耗水量的比重次之,阔叶乔木树种夜间耗水量占全天耗水量的比重最小。(3)在对单株成林树干液流的研究中发现：针叶乔木中,油松和侧柏的液流速率在观测当日均呈现单峰型,且侧柏的树干液流速率在5个月中典型观测日中的表现均高于油松；阔叶乔木中,在典型晴朗天气条件下的日平均树干液流速率大小依次为：刺槐>槲树>栓皮栎。通过比较5个树种的耗水量发现,不仅是树干液流速率和蒸腾时间影响耗水总量,边材面积的大小也会直接对耗水的总量产生影响,油松的树干液流速率低于侧柏,但是因其边材面积较大,表现在耗水总量上,则是油松>侧柏。(4)在典型晴朗天气条件下,林木本身的生理结构和生态特性决定了其与各微气象因子的关系并不相同,但将林木的树干液流速率分别与空气温度、空气相对湿度、太阳辐射和土壤温度进行拟合,发现拟合方程相关系数很高,均在0.9以上,但与平均风速的关系均不显著。(5)选择在2008年8月份典型晴朗天气条件下,对油松的树干液流速率建立基于灰色关联分析与RBF人工神经网络的林木单株耗水预测模型,通过实测数据检验,该径向基函数网络模型预测的绝对误差最大为0.0577 cm／h,最小为0.0009 cm／h,平均为0.0111 cm／h；相对误差最大为1.6613%,最小为0.0557%,平均为0.6134%,显然预测效果较好。(6)本文从林木边材面积和胸径关系入手,建立了5个树种的边材面积和胸径关系的拟合方程,发现各树种的二者相关性很高。以油松为例,通过对不同胸径油松的树干液流速率进行研究,发现液流速率有随着胸径增大而增加的趋势,不同胸径油松的液流速率日变化趋势基本一致。此外,基于Richards生长模型,建立了不同胸径油松日累计耗水量的预测模型,并以此为基础,通过统计不同径级林木的株数,扩展到林分尺度耗水量的研究。通过对试验地的林分耗水量进行计算得出：油松林在典型晴朗天气条件下的日耗水量为17769.8 kg／hm2。