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黄土半干旱地区是我国重要的生态脆弱地区。本研究针对该区植被建设与水资源供应不协调的矛盾,从树木耗水角度出发,比较和评价黄土半干旱地区主要造林树种苗木的耗水规律以及影响树木耗水的主导因子,讨论和揭示林木耗水的机理,为该地区植被建设和综合治理提供理论和方法依据。
研究选取黄土半干旱地区6种常用的造林绿化及经济林树种(油松、侧柏、刺槐、新疆杨、核桃、枣),在2004年苗木生长期的5~10月,使用SR64000精密天平、LI-6200光合仪、LI-1600气孔计、HOBO气象站等仪器,进行不同水分梯度下盆栽称重与蒸腾、光合定点观测试验,重点研究了主要造林树种苗木蒸腾耗水生理生态特性、苗木生长和与水分利用效率、耗水量与耗水规律等,得出结论如下:
苗木蒸腾水分生理生态特性6树种日蒸腾速率变化都呈中午高、早晚低的单峰型变化曲线,随着气象因子和土壤含水量的变化,有双峰型出现;同一树种在不同土壤水分条件平均蒸腾速率大致随土壤水分梯度的下降而降低;不同树种在相同土壤水分条件下平均蒸腾速率大小排序依次为:新疆杨>刺槐>核桃>枣>侧柏>油松。各树种夜间蒸腾速率远小于白天,夜间蒸腾量占全天蒸腾量的21-35%左右。影响蒸腾速率大小的四个环境因子依次为:光合有效辐射、风速、温度和相对湿度。
苗木生长与水分利用效率土壤含水率的高低使得苗木生长受到不同程度的影响,主要表现为株高、地径的增长、叶面积的增大和叶量增多。不同树种在生长季株高增长变化差异明显,地径增长大致呈抛物线型,增长峰值多出现于7月。光合速率变化多出现双峰型,峰值一般都出现在上午10:00和下午14:00。水分利用效率日变化大致呈早晚高,午间低的“U”型曲线。
苗木蒸腾耗水规律各树种在不同土壤水分条件下日变化曲线与气象因素变化曲线相近,节律相同。各树种日蒸腾耗水量随水分梯度变化形成由高到低的的明显梯度;在同一水分梯度下不同树种生长季日平均耗水量差别很大,依次排序为:新疆杨>侧柏>刺槐>油松>核桃>枣。生长季各月份平均耗水量大小依次为7月>6月>8月>5月>9月。在晴天和阴天平均耗水量相差较大。生长季各树种耗水速率变化差异也较大,大小排序依次为枣树>核桃>新疆杨>刺槐。
苗木蒸散耗水规律采用四种经验公式计算的各月潜在蒸散结果均可反映潜在蒸散变化规律,但数值相差很大。称重法实测得出的土壤蒸发、植株蒸腾和蒸发散变化趋势相近,与彭曼法模拟的潜在蒸散过程线较接近。以彭曼法和综合值计算植物系数值除新疆杨和核桃之外,均接近于1和0.85。