黄土丘陵区油松、沙棘树种耗水规律及其生理响应特征

发布时间：2020-08-13 11:18

【摘要】：本研究以黄土丘陵区油松和沙棘两个树种的纯林及它们的混交林为研究对象,通过对土壤水、样木小枝水的氢稳定同位素的连续采样与分析,使用MixSIR模型量化油松和沙棘的水分来源,分析油松和沙棘水分来源的季节变化特征,判断两个树种水分来源的关系,并探讨混交造林对油松和沙棘水分来源的影响;通过热扩散探针技术(TDP)和气象监测系统对三种林分两个树种树干液流密度(Js)及环境因子进行连续观测,系统分析影响油松和沙棘Js的主导因子,估算生长季内不同时期林分耗水量;应用植物光合测定仪器(LI-6400XT)和水势测定仪器(PMS Instruments)测定两树种的叶片光合作用、叶片水势,分析其主要影响因子。为该地域适宜造林树种选择及土壤水分适宜性评价提供理论依据。取得的主要结论如下:1)油松纯林在生长初期主要利用20-100cm土壤层的水分,而在生长旺盛期前期主要利用100-200cm土壤层的水分,后期则主要利用20-100cm土壤层的水分,生长末期则主要利用0-20cm表层的土壤水;混交林中油松在生长初期主要利用0-20cm和100-200cm土壤层水分,生长旺盛期以及生长末期则主要利用0-20cm土壤层的水;沙棘纯林在生长初期主要利用0-20cm土层水分,生长旺盛期前期主要利用0-20cm与100-200cm土壤层的水分,生长旺盛期后期主要利用20-100cm土壤层的水分,生长末期则主要利用0-20cm表层的土壤水分。与沙棘纯林不同,混交林中沙棘在生长初期主要利用0-20cm表层土壤水分;生长旺盛期前期主要利用0-20cm表层土壤水分,生长旺盛期后期则主要利用100-200cm土壤层的水分。生长末期主要利用0-20cm表层土壤水分。混交林中油松和沙棘对0-20cm表层土壤水分存在竞争。2)各个林分在不同时期的林分耗水量存在差异。油松纯林在生长季Qg的总体林分耗水量高于混交林中油松的林分耗水量,但无显著性差异。与油松不同,沙棘纯林生长季内的各个时期的林分耗水量显著低于混交林中的沙棘(p0.01),而油松的林分耗水量显著高于沙棘(p0.01)。生长季内不同时期,纯林和混交林中油松、沙棘树干液流密度均表现出明显的昼夜规律,两个树种总体呈现出单峰型的变化特征。纯林油松和混交林中油松的Js均在早晨6:00前后开始启动,在中午11:00-15:00左右达到当天最大值,18:00左右树干液流密度开始下降。纯林沙棘和混交林中沙棘的Js均在8:00左右开始启动,在11:00-14:00之间达到峰值,16:00后开始下降。在季节变化中,油松纯林和混交林中的油松均在生长初期保持较高的液流密度,生长末期较低,且混交林中油松的液流密度高于油松纯林(无显著差异)。整个生长季内,气象因子是影响油松纯林液流密度的主要因子。气象因子为生长初期混交林中油松液流密度的主导因子,解释量为15.01%;而在生长旺盛期土壤体积含水量(SWC)为主导因子,解释量为39.36%;在生长末期,气象因子为主要影响因子,解释量为24.33%。两个林分中的沙棘在生长初期液流密度均达到生长季最高值,生长末期达到生长季最低值。混交林中沙棘的树干液流密度显著高于沙棘纯林。在整个生长季,土壤体积含水量是影响沙棘纯林液流密度的主要影响因子,三个时期的解释量分别为2.35%、9.05%和8.71%。在生长初期以及生长末期土壤体积含水量是影响混交林中的沙棘液流密度的主要影响因子,解释量为8.97%和23.02%,而在生长旺盛期气象因子为主要影响因子,解释量为16.10%。在生长季中油松的液流密度显著高于沙棘(p0.01)。3)生长季内,油松和沙棘叶片水势日变化均呈“V”型曲线特征,均在早上6:00-7:00达到峰值,其后在下午12:00-16:00之间达到最低,之后开始回升。在生长季内油松纯林叶片水势的变化主要受相对湿度的影响。温度以及相对湿度是引起混交林中的油松和沙棘叶片水势在生长季内的变化主要因子。根据叶片水势差的变化,推测沙棘相对于油松更容易出现水分亏缺。生长季内不同时期油松的叶片水分利用效率(WUE)日变化为双峰型曲线。沙棘的叶片水分利用效率(WUE)日变化则出现单峰型和双峰型两种曲线,且混交林中的沙棘的WUE的变化除了单峰型和双峰型,还出现了不规则的变化曲线。油松纯林的WUE在不同时期大小顺序为:WUE10月WUE8月WUE6月WUE9月WUE7月WUE5月。混交林中油松WUE在不同时期大小顺序为:WUE10月WUE9月WUE8月WUE7月WUE6月WUE5月。沙棘纯林的WUE在不同时期大小顺序为:WUE6月WUE9月WUE10月WUE7月WUE8月WUE5月。混交林中沙棘叶片水分利用效率变化较大,叶片水分利用效率在不同时期大小顺序为:WUE9月WUE10月WUE8月WUE7月WUE6月WUE5月。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S791.254;S793.6
【图文】：

垂直分布,油松纯林,纯林,垂直分布

谙嗤噤疃鹊耐寥啦悖噤臣嚓父猗砻婊銨芴宥夹∮谟退傻?图3-4、3-5)。图 3-4 油松纯林和沙棘纯林的根系垂直分布Fig3-4 The Vertical distribution of fine roots of Pinus tabuliformis and Hippophae rhamnoides in pureforest 图 3-5 混交林中油松和沙棘的根系垂直分布Fig3-5 The Vertical distribution of fine roots of Pinus tabuliformis and Hippophae rhamnoides indifferent depths3.3 油松和沙棘的水分来源及同位素值的分析3.3.1 油松的水分来源及同位素值的分析图 3-6 为油松纯林和混交林中油松小枝水的氢同位素值的变化。可以看出油松纯林和混交林油松在不同时期内氢稳定同位素值存在差异，二者在较浅处的土壤水

垂直分布,中油,混交林,垂直分布

、30-40cm 以及 50-60cm 土壤层是混交林中油松和沙棘的细根根区域。另外，在相同深度的土壤层，沙棘细根表面积总体都小于)。图 3-4 油松纯林和沙棘纯林的根系垂直分布 Vertical distribution of fine roots of Pinus tabuliformis and Hippophae rhamnforest

生理响应,油松纯林,边材面积,样木

油松纯林和混交林中油松样木胸径与边材面积的关系

【参考文献】