黄土半干旱区主要树种光合生理与耗水特性研究

论文摘要

本文针对黄土半干旱区植被建设中水资源短缺的问题,以土壤-植物-大气连续系统理论为基础,在山西省方山县北京林业大学径流林业试验地,选择白榆（Ulmus pumila）、油松（Pinus tabulaeformis）、柠条（Caragana microphylla）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、侧柏（Platycladus orientalis）、山杏（Prunus armeniaca）、元宝枫（Acer truncatum）和沙棘（Hippophae rhamnoides）主要造林树种作为研究对象,在2004年和2005年两个生长季,利用Li-1600稳定气孔计和Li-6400光合测定系统仪等仪器,系统地分析了主要造林树种抗旱性能与适宜的土壤水分条件,测定并计算了不同密度油松、白榆和柠条林分实际蒸散量与林木需水量。旨在为该地区耐旱性树种的选择、林地土壤水分适宜性评价、森林植被生态用水量提供科学依据。本文主要开展了以下几方面的研究:（1）黄土半干旱区降水资源动态分析（2）主要造林树种光合生理特性（3）林地土壤水分适宜性分析（4）林地土壤蒸发耗水规律（5）林分蒸腾耗水量模拟与预测（6）林分蒸散特性（7）林木需水量和林木植物系数主要研究结果如下:研究区近50年多年平均年降水量504mm,近20年呈下降趋势;降水集中于盛夏,春末夏初降水偏少,秋冬土壤补墒不足,28%变率的降水年际变化是造成该地区防护林林分不稳定的重要因素之一。在分析土壤水分对林木生理影响机制中,利用盆栽试验,确定了以提高光合速率与水分利用效率为核心的适宜土壤水分条件和土壤水合补偿点（接近于凋萎系数）。白榆、刺槐、油松、侧柏、山杏、元宝枫、柠条和沙棘生长适宜的土壤水分范围分别为10.8%～13.7%、11.2%～12.7%、10.1%～14.7%、9.9%～13.2%、10.2%～13.2%、9.8%～13.3%、10.3%～15.2%和11.6%～13.1%,土壤水合补偿点分别为4.5%、4.7%、3.7%、3.9%、4.4%、3.9%、4.0%和4.7%。在林木适宜土壤水分分析基础上,对生长季不同密度白榆、油松和柠条林地土壤水分有效性进行了评价。2004年7、8月和2005年8月林地土壤水分基本满足林木正常生长的要求,其余月份,林木生长均处于土壤水分胁迫与严重胁迫状态。利用Micro-lysimeter微型土壤蒸发器,人为设定土壤水分,在不同土壤水分（SWC）条件下,依据林地土壤蒸发量（E1）、裸地土壤蒸发量（E2）与水面蒸发量

论文目录

• 1 引言
• 1.1 林木耗水的研究进展
• 1.1.1 林木耗水的研究现状
• 1.1.2 不同尺度蒸腾耗水的研究方法
• 1.1.3 问题与展望
• 1.2 林木光合作用研究
• 1.2.1 林木光合作用的测定方法
• 1.2.2 环境因子对林木光合作用影响
• 1.2.3 林木光合作用研究展望
• 1.3 林木水分利用效率的研究进展
• 1.3.1 林木水分利用效率的研究内涵与研究尺度
• 1.3.2 林木水分利用效率的研究方法
• 1.3.3 林木水分利用效率的影响因子
• 1.3.4 林木水分利用效率研究展望
• 2 研究目的和内容
• 2.1 研究目的意义
• 2.2 研究内容
• 2.3 关键技术
• 3 研究区概况
• 3.1 地理位置和自然概况
• 3.2 试验地选择
• 4 研究方法
• 4.1 试验观测方法
• 4.1.1 气象要素
• 4.1.2 苗木水分生理生态
• 4.1.3 林分蒸散量
• 4.1.4 土壤物理性质
• 4.2 数据统计处理
• 4.3 技术路线
• 5 研究区降水资源
• 5.1 黄土半干旱区的环境特点
• 5.2 研究地区的降水资源分布特征
• 5.2.1 年降水量分布特征与变化规律
• 5.2.2 月降水量的分布特征与变化规律分析
• 5.2.3 年内季节降水量分布特征及变化规律分析
• 5.2.4 研究区降水保证率
• 5.3 小结
• 6 主要造林树种光合特性与水分利用效率研究
• 6.1 土壤水分对光合特性与水分利用效率的影响
• 6.1.1 光合作用与土壤水分的关系
• 6.1.2 蒸腾速率与土壤水分的关系
• 6.1.3 水分利用效率与土壤水分的关系
• 6.1.4 叶片羧化效率与土壤水分的关系
• 6.1.5 主要造林树种适宜土壤水分条件
• 6.2 光照强度对光合特性和叶片水分利用效率的影响
• 6.2.1 光合作用与光照强度的关系
• 6.2.2 蒸腾作用与光照强度的关系
• 6.2.3 水分利用效率与光照强度的关系
• 6.3 小结
• 7 主要造林树种蒸腾耗水特性研究
• 7.1 Li-1600 测定值的校准
• 7.2 不同土壤水分条件下林木蒸腾耗水特性研究
• 7.2.1 林木耗水特性分析
• 7.2.2 林木蒸腾速率与气孔阻力分析
• 7.2.3 蒸腾速率与土壤水分的关系
• 7.2.4 蒸腾速率与气象因子的关系
• 7.3 小结
• 8 林地土壤水分与土壤蒸发
• 8.1 林地土壤水分动态
• 8.1.1 土壤水分季节性变化
• 8.1.2 土壤水分垂直动态
• 8.2 林地土壤水分有效性评价
• 8.3 林地土壤蒸发
• 8.4 林地土壤热特性分析
• 8.4.1 应用理论与计算方法
• 8.4.2 林地土壤热特性参数
• 8.5 小结
• 9 林分蒸腾量
• 9.1 林分蒸腾量测定
• 9.1.1 应用理论和方程
• 9.1.2 参数的确定
• 9.1.3 实测值与模拟值的验证
• 9.2 小结
• 10 林分蒸散量
• 10.1 P-M综合法
• 10.2 定位通量法
• 10.2.1 土壤水动力学蒸散计算原理
• 10.2.2 土壤水分特征参数
• 10.2.3 蒸散量计算结果
• 10.3 两种计算方法比较
• 10.4 林木需水量与林木植物系数
• 10.4.1 潜在蒸散量
• 10.4.2 林木需水量
• 10.4.3 植物系数
• 10.5 林分实际蒸散量与林木需水量比较分析
• 10.6 小结
• 11 结论与讨论
• 11.1 结论
• 11.2 讨论
• 参考文献
• 附录
• 作者简历
• 导师简介
• 成果清单
• 致谢
• 博硕士论文同意发表的声明