宁夏六盘山主要树种及典型森林植被的水分利用效率研究

1、宁夏六盘山主要树种及典型森林植被的水分利用效率研究针对我国温带干早缺水区林水矛盾的问题，本文以六盘山区儿种典型森林植 被为研究对象，在半湿润气候的香水河小流域和半干早气候的叠叠沟小流域，采 用稳定性碳同位素技术及树木年轮测定仪、树干径向变化记录仪和SF-L树干液 流仪等仪器，通过估算典型植被叶片的13C、生物量与生产力以及耗水，研究了 六盘山主要森林植被水分利用效率(WUE)的部位、种间、生活型和水分生境等 方而的差异及不同时间(年内、年际)的变化规律，同时在个体和林分尺度上分 析了主要环境因子对WUE的影响。本研究结果将有助于系统认识森林植被WUE 的特征和变化规律，在半干旱地区植被建设中的

2、节水树种选择、树种合理配置和 森林经营管理措施制定等方面具有一定的指导意义。本论文的主要结论如下：1.主要树种叶片水平上的水分利用效率华北落叶松、 油松、华山松、辽东栋、少脉锻、白桦、沙棘和山桃8个六盘山主要树种的稳定 性碳同位素技术研究表明：同一树种的叶片WUE存在冠层部位差异，但各树种表 现各异。华北落叶松、白桦和油松表现为：上部中部下部：而华山松和辽东 栋为:下部>上部>中部。香水河小流域各树种叶片的WUE分布范I韦I为3. 627. 09mmol/mol,平均值 为5. 35 ( ±0. 66) mmol/mol：叠叠沟小流域各树种叶片TOE分布范

3、围是10. 42 13. 14imnol/moL 平均为11. 47 ( ±0. 88) mmol/mol:香水河小流域各树种叶片 WUE的大小顺序为：油松山桃沙棘辽东栋华北落叶松华山松少脉锻 白桦：不同生活型树木叶片WUE基本上呈现出灌木&gt;小乔木&gt;常绿针叶树 &gt;落叶针叶树&gt;落叶阔叶树的变化规律。8个树种叶片WUE在生长季初期较高，而在生长季中、后期较低，但季节变化幅度随树种而异。不同水分生境下的华北落叶松、山桃和沙煉等三种树种叶片WUE都存在着明 显的种内个体差异，但总体上呈现出半干旱区主要树种叶片WUE极显若地（P<

4、0.01）大于半湿润区的趋势。2.主要树种个体水平上的水分利用效率一一以华北 落叶松为例在生长季内，华北落叶松个体WUE与蒸腾量的变化表现一致，均为先 略有升高后下降的变化规律，6月份最离。个体TOE在0. 88⁹. 73g/kg之间,平均值为3. 97g/kg, 6月份的 WUE最大。除空气湿度外，华北落叶松个体水平的WUE与太阳辐射、降水、温度、 风速等气象因子都呈现出正相关关系，但与太阳辐射和潜在蒸发散达到显著性相 关。3.典型植被群落水平的水分利用效率1）华北落叶松林的WUET讥生物量增量 /蒸腾量）和WfEET （生物量增量/蒸散星）在初

5、期最高，然后持续降低：降水利 用效率（RUE）的变化规律是先略有升高后下降。华北落叶松林三种不同表达形 式的WUE变化幅度存在差异。其中，WUETr在0. 016^l4. 373g m^-2 mm^-l变化，均值为5. 72g m² mm^-l,幣个生长李 WUETr 为6. 933g m^-2 mm<sup>-l<

6、;/sup>； WUEET 在0. 008¹0. 718g m^-2 mm^-l之间，平均为3. 84g m^-2 mm^-l,整个生长季 WUEET 为4. 035g m² nun^-l； RUE 变化幅度是0. 002⁵. 12

7、6g m^-2 mm^-l,均值为 1. 81g m^-2 mm^-1,整个生长季 RUE 为 1. 787g m^-2 mm^-lo 2）华山松林 RUE 的年际变化表现 出“快速上升-缓慢上升-缓慢下降”趋势，但年际之间的波动幅度存在差异：而 华北落叶松林和油松林的RUE呈现岀波动快速上升的趋势。华北落叶松林和油松林与华山松林的

8、RUE存在极显著差异（PVO. 01）,但华 北落叶松林和油松林的差异不显苦。多年平均RUE（g in^-2 Tnm^-1）的大小依次为:华北落叶松林（1. 12） >油松林（0.97） >华山松林（0.45）：华北落叶松人工林的RUE年际变异最大（0. 54）,华山松林次之（0.45）,油松林最小（0.41）。三种针叶林的RUE受降水屋年内分配格丿的影响。华山松天然林的RUE与上 年8月降水最呈显苦正相关，与当年9^ll月降水最呈显苦或极显苦 负相关

9、；华北落叶松和油松林的RUE与上年9月降水量显著正相关，与当年4 月降水量显苦负相关，且华北落叶松林的RUE还与当年9月降水量显苦正相关。华北落叶松和油松林的RUE与大多月份温度成正比，而华山松林的RUE与大 多月份温度成反比。3、6月份温度显著或极显苦的影响三种针叶林的RUE, 6月 温度还影响上年的RCE：华山松与2月月均温和刀最高温度呈显著性负相关；华 北落叶松林的RUE与4、5月份的温度呈显著正相关，而油松林的RUE与4月温 度、5-8 jq份最低温极显著相关。华山松林的RUE与3月份的湿度极显苦正相关，而华北落叶松和油松林的 RUE与4月空气湿度显苦负相关。4.几点认识1）随年降水量的增加，华山松林的 RUE逐渐减小，而华北落叶松林和油松林的RUE均先略有升高后降低；在湿润年 份，三种林分的RUE趋向丁相同的最小值：而在干旱年份，三种林分也趋向于相 同的RUE,但不一定是最大值。2）树木WUE随着研究尺度的扩大呈递减的趋势，这可能与光合产物和水分的 无效消耗增多有关。同时，不同尺度影响WUE的关键环境因子不同。因此，在实践生产中要综合分析不同尺度上WUE及其主导环境因子，可能才 能做到适地适树的原则。3）沙棘、山桃、油松和华北落叶松等4个人工主