寧夏六盤山主要樹種及典型森林植被的水分利用效率研究

1、寧夏六盤山主要樹種及典型森林植被的水分利用效率研究 針對我國溫帶干旱缺水區(qū)林水矛盾的問題， 本文以六盤山區(qū)幾種典型森林植 被為研究對象， 在半濕潤氣候的香水河小流域和半干旱氣候的疊疊溝小流域， 采 用穩(wěn)定性碳同位素技術(shù)及樹木年輪測定儀、樹干徑向變化記錄儀和 SF-L 樹干液 流儀等儀器，通過估算典型植被葉片的 13C生物量與生產(chǎn)力以及耗水，研究了 六盤山主要森林植被水分利用效率( WU)E 的部位、種間、生活型和水分生境等 方面的差異及不同時間(年內(nèi)、年際)的變化規(guī)律，同時在個體和林分尺度上分 析了主要環(huán)境因子對 WUE 勺影響。本研究結(jié)果將有助于系統(tǒng)認識森林植被WUE的特征和變化規(guī)律， 在半

2、干旱地區(qū)植被建設(shè)中的節(jié)水樹種選擇、 樹種合理配置和 森林經(jīng)營管理措施制定等方面具有一定的指導(dǎo)意義。本論文的主要結(jié)論如下： 1.主要樹種葉片水平上的水分利用效率華北落葉松、 油松、華山松、遼東櫟、少脈椴、白樺、沙棘和山桃 8 個六盤山主要樹種的穩(wěn)定 性碳同位素技術(shù)研究表明：同一樹種的葉片 WU存在冠層部位差異，但各樹種表 現(xiàn)各異。華北落葉松、白樺和油松表現(xiàn)為：上部中部下部；而華山松和遼東 櫟為：下部 > 上部 > 中部。香水河小流域各樹種葉片的 WU分布范圍為3.627.09mmol/mol，平均值 為5.35 ( 0.66 ) mmol/mol;疊疊溝小流域各樹種葉片 WU分布范圍

3、是10.42 13.14mmol/mol，平均為11.47 ( 0.88 ) mmol/mol;香水河小流域各樹種葉片 WUE勺大小順序為：油松山桃沙棘遼東櫟華北落葉松華山松少脈椴 白樺；不同生活型樹木葉片 WU基本上呈現(xiàn)出灌木>小喬木>常綠針葉樹 >落葉針葉樹>落葉闊葉樹的變化規(guī)律。8個樹種葉片WUES生長季初期較高，而在生長季中、后期較低，但季節(jié)變化幅度隨樹種而異不同水分生境下的華北落葉松、山桃和沙棘等三種樹種葉片wuE存在著明顯的種內(nèi)個體差異，但總體上呈現(xiàn)出半干旱區(qū)主要樹種葉片WU極顯著地（PV0.01 ）大于半濕潤區(qū)的趨勢。 2. 主要樹種個體水平上的水分利用效

4、率以華北 落葉松為例在生長季內(nèi)，華北落葉松個體WU與蒸騰量的變化表現(xiàn)一致，均為先 略有升高后下降的變化規(guī)律， 6 月份最高。個體 WUEE 0.88vsup9v/sup.73g/kg 之間，平均值為 3.97g/kg ,6 月份的 WU最大。除空氣濕度外，華北落葉松個體水平的 WU與太陽輻射、降水、溫度、 風(fēng)速等氣象因子都呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系， 但與太陽輻射和潛在蒸發(fā)散達到顯著性相 關(guān)。3.典型植被群落水平的水分利用效率 1）華北落葉松林的 WUET（生物量增量 /蒸騰量）和WUEET生物量增量/蒸散量）在初期最高，然后持續(xù)降低；降水利 用效率（RUE的變化規(guī)律是先略有升高后下降。華北落葉松林三種

5、不同表達形 式的WUE變化幅度存在差異。其中，WUET在0.01614.373g m-2 mm-1/sup：變化，均值為 5.72g m-2 mm-1 整個生長季 WUET為6.933g m-2 mm-1 WUEE在0.00810.718g m-2 mm-1/sup：之間，平均為 3.84g m-2 mm-1 整個生長季 WUEE為 4.035g m-2 mm-1 RUE變化幅度是 0.0025.126g m-2 mm-1 均值為1.81g m-2 mm-1 整個生長季 RUE為1.787g m-2 mm-1 2）華山松林 RUE的年際變化表現(xiàn)出“快速上升 -緩慢上升-緩慢下降”趨勢，但年際之

6、間的波動幅度存在差異；而 華北落葉松林和油松林的RUE呈現(xiàn)出波動快速上升的趨勢。華北落葉松林和油松林與華山松林的 RUE存在極顯著差異（PV 0.01 ），但華 北落葉松林和油松林的差異不顯著。多年平均RUE（g m-2 -mm-1）的大小依次為：華北落葉松林（1.12） 油松林（0.97 ）華山松林（0.45）;華北落葉松人工林的RUE年際變異最大 （0.54），華山松林次之（ 0.45），油松林最?。?0.41）。三種針葉林的RUE受降水量年內(nèi)分配格局的影響。華山松天然林的RUE與上 年 8 月降水量呈顯著正相關(guān)，與當(dāng)年 911 月降水量呈顯著或極顯著 負相關(guān)；華北落葉松和油松林的 RUE

7、與上年9月降水量顯著正相關(guān)，與當(dāng)年4 月降水量顯著負相關(guān)，且華北落葉松林的 RUE還與當(dāng)年9月降水量顯著正相關(guān)。華北落葉松和油松林的RUE與大多月份溫度成正比，而華山松林的RUE與大 多月份溫度成反比。 3、6月份溫度顯著或極顯著的影響三種針葉林的RUE， 6月溫度還影響上年的RUE華山松與2月月均溫和月最高溫度呈顯著性負相關(guān)；華 北落葉松林的RUE與 4、5月份的溫度呈顯著正相關(guān)，而油松林的 RUE與 4月溫 度、 5-8 月份最低溫極顯著相關(guān)。華山松林的RUE與 3月份的濕度極顯著正相關(guān)，而華北落葉松和油松林的 RUE與 4月空氣濕度顯著負相關(guān)。4.幾點認識1）隨年降水量的增加，華山松林的 RUE逐漸減小，而華北落葉松林和油松林的 RUE均先略有升高后降低；在濕潤年 份，三種林分的RUE趨向于相同的最小值；而在干旱年份，三種林分也趨向于相 同的RUE但不一定是最大值。2）樹木W(wǎng)UES著研究尺度的擴大呈遞減的趨勢，這可能與光合產(chǎn)物和水分的無效消耗增多有關(guān)。同時，不同尺度影響 WUE勺關(guān)鍵環(huán)境因子不同。因此，在實踐生產(chǎn)中要綜合分析不同尺度上 WU及其主導(dǎo)環(huán)境因子，可能才 能做到適地適樹的原則。 3）沙棘、山桃、油松和華北落葉松等 4 個人工主要造林 樹種在干旱條件和濕潤條件下都具有較高的葉片 WUE