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文檔簡介
1、北方森林地處氣候變化敏感的中高緯度地區(qū),認(rèn)識其蒸騰耗水過程的時(shí)空動(dòng)態(tài)及其控制因子是評價(jià)和預(yù)測森林在氣候系統(tǒng)中作用的基礎(chǔ)。興安落葉松(Larix gmeliniiRupr.)是我國北方森林的優(yōu)勢樹種,研究其水分生理變化規(guī)律,對于評價(jià)和預(yù)測這一重要樹種在氣候變化條件下的分布格局和功能過程的變化動(dòng)態(tài)具有重要的實(shí)踐價(jià)值和理論意義。
本研究中,將4個(gè)緯度上(大興安嶺塔河TH、大興安嶺松嶺SL、黑河孫吳SW、伊春帶嶺DL)的興安落葉松人工
2、林生態(tài)系統(tǒng)(樹木+枯落物+土壤A層和B層)移栽到其分布區(qū)的南緣構(gòu)成4個(gè)實(shí)驗(yàn)處理,以探索樹木蒸騰耗水特性的時(shí)空變化格局及其影響因子。實(shí)驗(yàn)樹木移栽時(shí)5年生,測定時(shí)為9年生,在針葉和個(gè)體2個(gè)尺度上對其蒸騰耗水參數(shù)及同期相關(guān)因子的進(jìn)行測定和分析,發(fā)現(xiàn)移栽自不同緯度的興安落葉松蒸騰耗水特性在針葉和個(gè)體尺度上都存在顯著不同。
針葉尺度上,SL、SW和DL的興安落葉松蒸騰速率(E)在0.47~8.31 mmol m-2s-1之間波動(dòng),生長季
3、平均值為3.11 mmol m-2s-1,與北方和溫帶森林闊葉樹E接近。E處理間差異極顯著,SL(3.95 mmol m-2s-1)>DL(2.97 mmol m-2s-1)≈SW(2.73 mmolm-2s-1);生長季月份間差異極顯著,8月(6.08 mmol m-2s-1)>9月(2.99 mmol m-2s-1)>7月(1.65 mmol m-2s-1)≈6月(1.50 mmol m-2s-1)。生長季E的波動(dòng)來源于測定時(shí)期空氣
4、蒸汽壓虧缺(VPD)、土壤容積含水率(VWC)等環(huán)境因子和比葉面積(SLA)、氣孔導(dǎo)度(gs)、清晨小枝水勢和水力導(dǎo)度等生理學(xué)參數(shù)的變異,其中環(huán)境因子主要引起月份間差異,而生物因子是種源間差異的來源。
個(gè)體尺度上,4個(gè)處理的單位邊材面積液流通量(Js)日進(jìn)程一般為單峰曲線,因生長階段不同而有所不同。不同生長階段的差異表現(xiàn)在峰值高低和持續(xù)時(shí)間長短上。4個(gè)處理落葉松生長季Js日平均值在0.67-19.32 g cm-2h-1之間波
5、動(dòng),與北方和溫帶森林闊葉樹種相近。每個(gè)階段4個(gè)處理的Js日均值不同,大小關(guān)系因階段而異,但處理間差異不顯著,主要由處理內(nèi)變異巨大(變異系數(shù)高達(dá)70%)造成。以不同測定日為重復(fù)時(shí)處理間配對T檢驗(yàn)表明:處理間差異顯著,整個(gè)生長季Js平均值SL(11.19 g cm-2h-1)≈DL(10.82g cm-2h-1)>TH(9.60g cm-2h-1)>SW(8.86 g cm-2h-1)。生長季耗水量和生長量的處理間差異與移栽地緯度和個(gè)體大小
6、有關(guān),處理間差異顯著,從大到小依次為:SW≈DL>SL≈TH。非生長季仍存在可測液流,但熱平衡技術(shù)在低溫時(shí)的應(yīng)用需要進(jìn)一步研究。
影響Js的環(huán)境因子因處理和生長階段而異,主導(dǎo)影響因子是PAR,而VPD和Wind在不同的樹木生長階段和實(shí)驗(yàn)處理中起的作用不等。隨著時(shí)間尺度的增大,氣象因子的決定作用變小,生長季晴天Js變化和VWC顯著相關(guān)。另外,VWC還會影響Js與氣象因子的敏感性,VWC較低時(shí),Js與氣象因子的相關(guān)關(guān)系減弱。
7、> 兩個(gè)尺度上水分利用效率(WUE)處理間差異格局存在差別。葉片尺度上,生長季W(wǎng)UEleaf處理間差異不顯著,從大到小依次為SW(1.29μmolCO2/mmolH2O)、DL(1.28μmolCO2/mmolH2O)、SL(1.19μmolCO2/mmolH2O),WUEleaf在整個(gè)生長季是波動(dòng)的,在0.24-1.89μmolCO2/mmolH2O之間變化,在6月份極端干旱時(shí)最低,7、9月份中度干旱時(shí)最高,8月處在中間。而個(gè)體尺度
8、上WUEtree處理間差異極顯著(P<0.001),隨移栽地緯度升高WUEtree遞減,4個(gè)處理依次為DL>SW≈SL≈TH。WUEtree平均值為2.403 g kg-1。
葉片和個(gè)體尺度的對比研究發(fā)現(xiàn):個(gè)體尺度蒸騰耗水速率(Js)啟動(dòng)和峰值滯后于葉片尺度測定值(E),9年生興安落葉松樹冠存在水容,夜間存在補(bǔ)充水容的液流。
樹木中葉片到個(gè)體的尺度轉(zhuǎn)換過程復(fù)雜,用長枝頂端針葉的E經(jīng)過空間尺度轉(zhuǎn)換和時(shí)間尺度整合后推算的
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