【摘要】：水资源短缺已经成为人类发展所要面对的世界性问题,森林中乔木蒸腾耗水对土壤-植被-大气循环系统中水资源的重新分配起至关重要的作用,也是生理生态学和水文生态方面的专家学者一直关注的科学问题,而了解森林中优势树种的耗水特征及影响因素是解决这一科学问题的关键。位于西南的贵州茂兰喀斯特森林是目前世界上同纬度地区残存仅有的原生性强的喀斯特森林生态系统,也是喀斯特地区原生性森林分布面积最大的地区。为揭示喀斯特森林蒸腾耗水特征及其影响因素,本研究以贵州茂兰喀斯特森林四个优势树种为研究对象,通过热扩散探针法测定样树的蒸腾耗水,依托贵州荔波喀斯特森林生态系统定位观测研究站观测塔上的Campbell自动气象站监测环境因子,定时定点测量样树的一系列生理指标,结合样品室内测试与分析,采用了相关分析、逐步回归法、主成分分析法,分析了茂兰喀斯特森林四个优势树种小果润楠(Machilus microcarpa)、裂果卫矛(Euonymus dielsianus)、云贵鹅耳栎(Carpinus pubescens)、朴树(Celtis tetrandra)的蒸腾特征及其影响因素,阐释了样树生物学结构的基本特征,比较了四个树种的耗水策略及抗旱性能差异。主要结果如下:1)小果润楠不同天气条件下的蒸腾速率为晴天阴天雨天,且差异极显著(P0.01),晴天的日平均蒸腾速率(62.2 g·m~(-2)·s~(-2))是阴天(14.8g·m~(-2)·s~(-2))的4.2倍,是雨天(2.7 g·m~(-2)·s~(-2))的23.04倍,阴天是雨天的5.48倍。小果润楠单株年平均蒸腾速率为17.93 g·m~(-2)·s~(-2)。各季节的单株日均蒸腾速率依次为秋季(25.24g·m~(-2)·s~(-2))夏季(19.3 g·m~(-2)·s~(-2))春季(16.49 g·m~(-2)·s~(-2))冬季(10.7 g·m~(-2)·s~(-2)),最高月的蒸腾耗水速率出现在10月,平均日蒸腾耗水速率达44.62 g·m~(-2)·s~(-2)。小果润楠单株年日均蒸腾量为2.87 kg/d。各季节的单株日均蒸腾量依次为秋季(3.97kg/d)夏季(3.04 kg/d)春季(2.60 kg/d)冬季(1.68 kg/d)。2)裂果卫矛的蒸腾曲线晴天表现为典型的单峰型曲线,蒸腾曲线较“窄”,阴天表现为双峰型和单峰型曲线,雨天表现双峰型和单峰型曲线,蒸腾曲线较“宽”。在三种不同天气条件下,晴天和其他条件下相比,裂果卫矛的日平均蒸腾速率差异显著(P0.05)。裂果卫矛单株年平均蒸腾速率为27.3 g·m~(-2)·s~(-2),范围为(0.97~61.85)g·m~(-2)·s~(-2)。各季节的单株平均蒸腾速率依次为秋季(46.01g·m~(-2)·s~(-2))夏季(37.52 g·m~(-2)·s~(-2))冬季(19.8 g·m~(-2)·s~(-2))春季(5.85 g·m~(-2)·s~(-2))。裂果卫矛单株年日均蒸腾量为4.24 kg/d。裂果卫矛各季节的单株日均蒸腾量依次为秋季(6.64kg/d)夏季(5.41 kg/d)春季(2.86 kg/d)冬季(0.84 kg/d)。3)朴树的蒸腾曲线晴天表现为典型的单峰型曲线,蒸腾曲线较“窄”,阴天表现为双峰型,雨天表现双峰型和单峰型曲线,蒸腾曲线较“宽”。在三种不同天气条件下,晴天和其他条件下相比,朴树的日平均蒸腾速率差异显著(P0.05)。朴树单株年平均蒸腾速率为32.21 g·m~(-2)·s~(-2),范围为(1.39~66.38)g·m~(-2)·s~(-2)。各季节的单株平均蒸腾速率依次为夏季(60.57 g·m~(-2)·s~(-2))秋季(38.16 g·m~(-2)·s~(-2))春季(28.29 g·m~(-2)·s~(-2))冬季(1.83 g·m~(-2)·s~(-2))。朴树单株年日均蒸腾量为4.61 kg/d。朴树各季节的单株日均蒸腾量依次为夏季(8.67 kg/d)秋季(5.46 kg/d)春季(4.05 kg/d)冬季(0.26 kg/d)。4)云贵鹅耳枥的蒸腾曲线晴天和阴天表现为双峰型和单峰型并存,雨天表现单峰型曲线。在三种典型天气中,晴天和其他条件下相比,云贵鹅耳枥的日平均蒸腾速率差异极显著(P0.01)。晴天的日平均蒸腾速率(60.00 g·m~(-2)·s~(-2))是阴天(4.34 g·m~(-2)·s~(-2))的13.82倍,是雨天(2.31 g·m~(-2)·s~(-2))的25.97倍,阴天是雨天的1.88倍。三种天气条件下的蒸腾峰值均滞后于太阳辐射。云贵鹅耳枥单株年均蒸腾速率为43.82 g·m~(-2)·s~(-2),范围为(1.2~88.73)g·m~(-2)·s~(-2)。各季节的单株平均蒸腾速率依次为夏季(77.84 g·m~(-2)·s~(-2))秋季(57.14 g·m~(-2)·s~(-2))春季(35.82g·m~(-2)·s~(-2))冬季(4.49 g·m~(-2)·s~(-2))。云贵鹅耳枥单株年日均蒸腾量为4.19 kg/d。云贵鹅耳枥各季节的单株日均蒸腾量依次为夏季(7.45 kg/d)秋季(5.47 kg/d)春季(3.43 kg/d)冬季(0.43 kg/d)。5)环境因子与蒸腾速率具有较强的相关性。无论是按照何种条件划分,Solar和VPD与蒸腾速率都有很强的相关性,且都对蒸腾有促进作用,太阳辐射在晴天对蒸腾的影响程度:晴天阴天雨天。晴天各环境因子对蒸腾速率的最高,降雨和蒸腾呈现负相关,对蒸腾有一定的抑制作用,土壤温度和土壤水分在不同天气条件下因土壤深度不同对蒸腾的影响存在差异。测量土壤温度时,应分层测量。6)在剔除边裁面积因子的条件下,比较四个树种蒸腾速率的异同。除裂果卫矛,朴树、云贵鹅耳枥、小果润楠的蒸腾速率均是冬季最低,且冬季蒸腾和其他季节均差异显著(P0.05),其中,朴树、云贵鹅耳枥等落叶树种冬季蒸腾和其他季节均是差异极显著。朴树、云贵鹅耳枥等落叶树种在季节尺度下的蒸腾速率大小均是:夏季秋季春季冬季,这说明落叶树种具有相似的蒸腾耗水策略。而常绿树种小果润楠、裂果卫矛季节尺度下的蒸腾速率大小均是秋季夏季,这说明常绿树种在一定的时间范围内也具有相似的耗水策略。不同树种在生长季的蒸腾速率大于非生长季,云贵鹅耳枥、朴树等落叶树种在夏季的蒸腾速率远远大于常绿树种裂果卫矛和小果润楠,但在冬季时远远小于常绿树种。7)样树叶片水平的蒸腾速率、光合速率和气孔导度日变化趋势类似。四个树种蒸腾速率随着气孔导度大小的变化而发生改变,说明气孔导度可以直接影响蒸腾。各个树种的叶面积指数存在月度和季节差异。四个树种的抗旱性大小为:裂果卫矛小果润楠云贵鹅耳枥朴树。
【图文】：
3.1 环境因子在不同时间尺度下的变化特征3.1.l 基于小时尺度下环境因子的变化图3.1分别展现了试验样地环境因子在生长季连续典型晴天（2018年10月1日和10月2日）下的动态特征，描述的指标有每小时的空气温度、空气湿度、饱和水气压亏缺、光合有效辐射、土壤含水量、土壤湿度。饱和水气压亏缺是由空气温度和空气湿度根据经验公式取得，故变化趋势具有相似性，最高温度15:00左右，为25.89℃，最高饱和水气压为亏缺为2.53 kPa。饱和水气压为亏缺在6:50时开始启动，随着光合有效辐射的逐渐增大，空气温度也逐渐升高，在下午3:00达到最大值后逐渐降低
学性和代表性，尽量选择同一月份下的不同天气来比较分析，依据典型晴天（2018年8月7-8日）、阴天（2018年8月11-12日）、雨天（2018年8月17-18日）的数据来绘制小果润楠不同天气条件下蒸腾速率的日变化进程（图3.2.1）。从日变化曲线波动来看，样树蒸腾速率的日变化在不同天气条件下都呈明显“昼高夜低”的变化趋势，蒸腾速率整体变化呈现规律相似，都是一开始较低，启动之后迅速升高，升高到峰值后有迅速降低，夜间蒸腾速率较低。但是在蒸腾速率启动时刻、上升速率、最大值以及达到峰值时刻的时间，，以及下降速率的过程却有差异。晴天表现为双峰型和多峰型曲线，阴天表现为双峰型和单峰型曲线，雨天表现为典型的单峰型曲线。在三种典型天气中，晴天的蒸腾速率最高（平均值为60.22 g·m-2·s-2，峰值为260.46 g·m-2·s-2
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S718.5
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本文编号：
2630488
