【摘要】：水資源短缺已經(jīng)成為人類發(fā)展所要面對的世界性問題,森林中喬木蒸騰耗水對土壤-植被-大氣循環(huán)系統(tǒng)中水資源的重新分配起至關(guān)重要的作用,也是生理生態(tài)學(xué)和水文生態(tài)方面的專家學(xué)者一直關(guān)注的科學(xué)問題,而了解森林中優(yōu)勢樹種的耗水特征及影響因素是解決這一科學(xué)問題的關(guān)鍵。位于西南的貴州茂蘭喀斯特森林是目前世界上同緯度地區(qū)殘存僅有的原生性強(qiáng)的喀斯特森林生態(tài)系統(tǒng),也是喀斯特地區(qū)原生性森林分布面積最大的地區(qū)。為揭示喀斯特森林蒸騰耗水特征及其影響因素,本研究以貴州茂蘭喀斯特森林四個優(yōu)勢樹種為研究對象,通過熱擴(kuò)散探針法測定樣樹的蒸騰耗水,依托貴州荔波喀斯特森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站觀測塔上的Campbell自動氣象站監(jiān)測環(huán)境因子,定時定點測量樣樹的一系列生理指標(biāo),結(jié)合樣品室內(nèi)測試與分析,采用了相關(guān)分析、逐步回歸法、主成分分析法,分析了茂蘭喀斯特森林四個優(yōu)勢樹種小果潤楠(Machilus microcarpa)、裂果衛(wèi)矛(Euonymus dielsianus)、云貴鵝耳櫟(Carpinus pubescens)、樸樹(Celtis tetrandra)的蒸騰特征及其影響因素,闡釋了樣樹生物學(xué)結(jié)構(gòu)的基本特征,比較了四個樹種的耗水策略及抗旱性能差異。主要結(jié)果如下:1)小果潤楠不同天氣條件下的蒸騰速率為晴天陰天雨天,且差異極顯著(P0.01),晴天的日平均蒸騰速率(62.2 g·m~(-2)·s~(-2))是陰天(14.8g·m~(-2)·s~(-2))的4.2倍,是雨天(2.7 g·m~(-2)·s~(-2))的23.04倍,陰天是雨天的5.48倍。小果潤楠單株年平均蒸騰速率為17.93 g·m~(-2)·s~(-2)。各季節(jié)的單株日均蒸騰速率依次為秋季(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)),最高月的蒸騰耗水速率出現(xiàn)在10月,平均日蒸騰耗水速率達(dá)44.62 g·m~(-2)·s~(-2)。小果潤楠單株年日均蒸騰量為2.87 kg/d。各季節(jié)的單株日均蒸騰量依次為秋季(3.97kg/d)夏季(3.04 kg/d)春季(2.60 kg/d)冬季(1.68 kg/d)。2)裂果衛(wèi)矛的蒸騰曲線晴天表現(xiàn)為典型的單峰型曲線,蒸騰曲線較“窄”,陰天表現(xiàn)為雙峰型和單峰型曲線,雨天表現(xiàn)雙峰型和單峰型曲線,蒸騰曲線較“寬”。在三種不同天氣條件下,晴天和其他條件下相比,裂果衛(wèi)矛的日平均蒸騰速率差異顯著(P0.05)。裂果衛(wèi)矛單株年平均蒸騰速率為27.3 g·m~(-2)·s~(-2),范圍為(0.97~61.85)g·m~(-2)·s~(-2)。各季節(jié)的單株平均蒸騰速率依次為秋季(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))。裂果衛(wèi)矛單株年日均蒸騰量為4.24 kg/d。裂果衛(wèi)矛各季節(jié)的單株日均蒸騰量依次為秋季(6.64kg/d)夏季(5.41 kg/d)春季(2.86 kg/d)冬季(0.84 kg/d)。3)樸樹的蒸騰曲線晴天表現(xiàn)為典型的單峰型曲線,蒸騰曲線較“窄”,陰天表現(xiàn)為雙峰型,雨天表現(xiàn)雙峰型和單峰型曲線,蒸騰曲線較“寬”。在三種不同天氣條件下,晴天和其他條件下相比,樸樹的日平均蒸騰速率差異顯著(P0.05)。樸樹單株年平均蒸騰速率為32.21 g·m~(-2)·s~(-2),范圍為(1.39~66.38)g·m~(-2)·s~(-2)。各季節(jié)的單株平均蒸騰速率依次為夏季(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))。樸樹單株年日均蒸騰量為4.61 kg/d。樸樹各季節(jié)的單株日均蒸騰量依次為夏季(8.67 kg/d)秋季(5.46 kg/d)春季(4.05 kg/d)冬季(0.26 kg/d)。4)云貴鵝耳櫪的蒸騰曲線晴天和陰天表現(xiàn)為雙峰型和單峰型并存,雨天表現(xiàn)單峰型曲線。在三種典型天氣中,晴天和其他條件下相比,云貴鵝耳櫪的日平均蒸騰速率差異極顯著(P0.01)。晴天的日平均蒸騰速率(60.00 g·m~(-2)·s~(-2))是陰天(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,陰天是雨天的1.88倍。三種天氣條件下的蒸騰峰值均滯后于太陽輻射。云貴鵝耳櫪單株年均蒸騰速率為43.82 g·m~(-2)·s~(-2),范圍為(1.2~88.73)g·m~(-2)·s~(-2)。各季節(jié)的單株平均蒸騰速率依次為夏季(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))。云貴鵝耳櫪單株年日均蒸騰量為4.19 kg/d。云貴鵝耳櫪各季節(jié)的單株日均蒸騰量依次為夏季(7.45 kg/d)秋季(5.47 kg/d)春季(3.43 kg/d)冬季(0.43 kg/d)。5)環(huán)境因子與蒸騰速率具有較強(qiáng)的相關(guān)性。無論是按照何種條件劃分,Solar和VPD與蒸騰速率都有很強(qiáng)的相關(guān)性,且都對蒸騰有促進(jìn)作用,太陽輻射在晴天對蒸騰的影響程度:晴天陰天雨天。晴天各環(huán)境因子對蒸騰速率的最高,降雨和蒸騰呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),對蒸騰有一定的抑制作用,土壤溫度和土壤水分在不同天氣條件下因土壤深度不同對蒸騰的影響存在差異。測量土壤溫度時,應(yīng)分層測量。6)在剔除邊裁面積因子的條件下,比較四個樹種蒸騰速率的異同。除裂果衛(wèi)矛,樸樹、云貴鵝耳櫪、小果潤楠的蒸騰速率均是冬季最低,且冬季蒸騰和其他季節(jié)均差異顯著(P0.05),其中,樸樹、云貴鵝耳櫪等落葉樹種冬季蒸騰和其他季節(jié)均是差異極顯著。樸樹、云貴鵝耳櫪等落葉樹種在季節(jié)尺度下的蒸騰速率大小均是:夏季秋季春季冬季,這說明落葉樹種具有相似的蒸騰耗水策略。而常綠樹種小果潤楠、裂果衛(wèi)矛季節(jié)尺度下的蒸騰速率大小均是秋季夏季,這說明常綠樹種在一定的時間范圍內(nèi)也具有相似的耗水策略。不同樹種在生長季的蒸騰速率大于非生長季,云貴鵝耳櫪、樸樹等落葉樹種在夏季的蒸騰速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常綠樹種裂果衛(wèi)矛和小果潤楠,但在冬季時遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常綠樹種。7)樣樹葉片水平的蒸騰速率、光合速率和氣孔導(dǎo)度日變化趨勢類似。四個樹種蒸騰速率隨著氣孔導(dǎo)度大小的變化而發(fā)生改變,說明氣孔導(dǎo)度可以直接影響蒸騰。各個樹種的葉面積指數(shù)存在月度和季節(jié)差異。四個樹種的抗旱性大小為:裂果衛(wèi)矛小果潤楠云貴鵝耳櫪樸樹。
【圖文】：

3.1 環(huán)境因子在不同時間尺度下的變化特征3.1.l 基于小時尺度下環(huán)境因子的變化圖3.1分別展現(xiàn)了試驗樣地環(huán)境因子在生長季連續(xù)典型晴天（2018年10月1日和10月2日）下的動態(tài)特征，描述的指標(biāo)有每小時的空氣溫度、空氣濕度、飽和水氣壓虧缺、光合有效輻射、土壤含水量、土壤濕度。飽和水氣壓虧缺是由空氣溫度和空氣濕度根據(jù)經(jīng)驗公式取得，故變化趨勢具有相似性，最高溫度15:00左右，為25.89℃，最高飽和水氣壓為虧缺為2.53 kPa。飽和水氣壓為虧缺在6:50時開始啟動，隨著光合有效輻射的逐漸增大，空氣溫度也逐漸升高，在下午3:00達(dá)到最大值后逐漸降低

學(xué)性和代表性，盡量選擇同一月份下的不同天氣來比較分析，依據(jù)典型晴天（2018年8月7-8日）、陰天（2018年8月11-12日）、雨天（2018年8月17-18日）的數(shù)據(jù)來繪制小果潤楠不同天氣條件下蒸騰速率的日變化進(jìn)程（圖3.2.1）。從日變化曲線波動來看，樣樹蒸騰速率的日變化在不同天氣條件下都呈明顯“晝高夜低”的變化趨勢，蒸騰速率整體變化呈現(xiàn)規(guī)律相似，都是一開始較低，啟動之后迅速升高，升高到峰值后有迅速降低，夜間蒸騰速率較低。但是在蒸騰速率啟動時刻、上升速率、最大值以及達(dá)到峰值時刻的時間，，以及下降速率的過程卻有差異。晴天表現(xiàn)為雙峰型和多峰型曲線，陰天表現(xiàn)為雙峰型和單峰型曲線，雨天表現(xiàn)為典型的單峰型曲線。在三種典型天氣中，晴天的蒸騰速率最高（平均值為60.22 g·m-2·s-2，峰值為260.46 g·m-2·s-2
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S718.5

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本文編號：2630488