内蒙古大青山油松人工林水分特征的研究
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摘要
为探讨干旱与半干旱地区油松人工林的水分特征,在2006～2008年的三个生长季(4～9月),在内蒙古大青山前山地区,开展了不同密度油松人工林水文特性、土壤水分、林木生长状况等研究,为本地区及类似地区的人工林经营提供理论基础和科学依据。
(1)大青山油松人工林的穿透雨量、林冠截留量、树干茎流量与大气降雨量间呈显著相关,分别为直线关系、幂函数关系和直线关系。林冠平均截留率为34.11%。林冠截留量与林分密度呈幂函数关系。
(2)大青山油松人工林枯落物持水量与浸水时间呈对数函数关系,吸水速率与浸水时间呈幂函数关系。
(3)大青山油松人工林0～80cm土壤容重、持水量在不同密度林分、不同土层之间差异显著。土壤饱和导水率随土壤深度增加而减小。在小密度范围内,土壤饱和导水率随密度增大而增大,大于2000株/hm~2随密度增大呈降低趋势。
(4)以平衡蒸发理论为基础,建立油松林人工林土壤蒸发量估算模型:AE=(f+d*E_0)[a+b*exp(cx)]。运用该模型估算不同林分密度的土壤蒸发量,结果显示随林分密度的增加土壤蒸发量有降低的趋势。
(5)土壤含水量的年际、季节变化主要受年降水量及分配的影响,随深度增加含水量变幅减小。油松人工林土壤含水量随林分密度增大总体呈减小趋势。干旱年份油松人工林土壤含水量仅在7、9月份达到或接近中效水范围,其他月份基本处于难效水状态,不同密度林分均处于水分胁迫状态。
(6)30a油松人工林平均胸径、单株材积随林分密度增大而减小,与密度分别为幂函数和线性关系。密度对树高有影响但不显著。单木地上生物量与林分密度呈幂函数减小关系。根生物量的比重随林分密度增大呈增加趋势。大青山前山地区30a油松人工林整体生长状况较差。
(7)大青山油松人工林水量平衡特征显示,林地蒸发散占降雨量的60.19%,是水分的最大输出项。
(8)在水量平衡的前提下,估算大青山30a油松人工林欠水年份土壤水分植被承载力为3708株/hm~2。
To investigate the water characteritics of Pinus tabulaeformis plantation in arid and semi-arid region.We studied the hydrology characteritics,soil water content and forest growth of different densities Pinus tabulaeformis plantation in Daqing mountain of Innner Mongolia in 2006～2008.With the purpose of providing theoretic foundation and scientific basis for plantation management in semi-arid zone.The main research results were showed as following:
(1) There was a significant linear correlation between throughfall and precipitation; The relationship between canopy interception and precipitation was a significant power function;The relationship between stem flow and precipitation was a significant linear function.The mean rate of canopy interception of forest of Pinus tabulaeformis plantation was 34.11%.The relationship between canopy interception and stand density was a significant power function.
(2) The relationship between the water capacity of litter production and immersion time was a logarithm function.The relationship of the water absorption speed of litter production and immersion time was a power function.
(3) The soil bulk and soil water holding capacity showed significant differences among different soil depths and different stand densities.The saturated hydraulic conductivity decreased as soil depth increased.When the stand density was less than 2000 stock/ha,the mean saturated hydraulic conductivity of 0～60cm soil decreased as stand density increased,and when it was greater than 2000 stock/ha,the saturated hydraulic conductivity of soil increased as stand density increased.
(4) Based on equation evaporation theory,using mathematical statistical method to establish the model for computing the soil evapotranspiration of Pinus tabulaeformis plantation:AE=(f+d*E_0)[a+b*exp(cx)].we used this model to compute evapotranspiration of different density plots,the result showed that the evapotranspiratio decreased as the density increased.
(5) The rainfall and was the main factor to affect the soil water content dynamic.The CV of soil moisture decreased as soil depth increased.Through dividing the effective threshold of soil moisture,we calculate the effective value of soil moisture of different stand,the result showed that in 2007 years only in July and September the soil moisture could reach the range of middle efficiency water,another months the soil moisture were in the range of difficult efficiency water.The plants of different density stands were under soil water stress.
(6) The breast,stem volume and crown biomass per tree of Pinus tabulaeformis plantation decreased as the stand density increased.The relationship between breast. crown biomass and density was power function.The relationship between stem volume and density were linear function.The rate of root increased as the density increased.The growth status of 30a Pinus tabulaeformis plantation in Daqing mountain was not very good.
(7) Analyzing the water equilibrium characteristics,The proportion of evapotranspir -ation was 60.19%,and it was the maximal output.
(8) By the premise of water equilibrium,computing the soil water carrying capacity of vegetation of Pinus tabulaeformis plantation in Daqing Mountain.It was 3708 stock/ha.
(1)大青山油松人工林的穿透雨量、林冠截留量、树干茎流量与大气降雨量间呈显著相关,分别为直线关系、幂函数关系和直线关系。林冠平均截留率为34.11%。林冠截留量与林分密度呈幂函数关系。
(2)大青山油松人工林枯落物持水量与浸水时间呈对数函数关系,吸水速率与浸水时间呈幂函数关系。
(3)大青山油松人工林0～80cm土壤容重、持水量在不同密度林分、不同土层之间差异显著。土壤饱和导水率随土壤深度增加而减小。在小密度范围内,土壤饱和导水率随密度增大而增大,大于2000株/hm~2随密度增大呈降低趋势。
(4)以平衡蒸发理论为基础,建立油松林人工林土壤蒸发量估算模型:AE=(f+d*E_0)[a+b*exp(cx)]。运用该模型估算不同林分密度的土壤蒸发量,结果显示随林分密度的增加土壤蒸发量有降低的趋势。
(5)土壤含水量的年际、季节变化主要受年降水量及分配的影响,随深度增加含水量变幅减小。油松人工林土壤含水量随林分密度增大总体呈减小趋势。干旱年份油松人工林土壤含水量仅在7、9月份达到或接近中效水范围,其他月份基本处于难效水状态,不同密度林分均处于水分胁迫状态。
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(7)大青山油松人工林水量平衡特征显示,林地蒸发散占降雨量的60.19%,是水分的最大输出项。
(8)在水量平衡的前提下,估算大青山30a油松人工林欠水年份土壤水分植被承载力为3708株/hm~2。
To investigate the water characteritics of Pinus tabulaeformis plantation in arid and semi-arid region.We studied the hydrology characteritics,soil water content and forest growth of different densities Pinus tabulaeformis plantation in Daqing mountain of Innner Mongolia in 2006～2008.With the purpose of providing theoretic foundation and scientific basis for plantation management in semi-arid zone.The main research results were showed as following:
(1) There was a significant linear correlation between throughfall and precipitation; The relationship between canopy interception and precipitation was a significant power function;The relationship between stem flow and precipitation was a significant linear function.The mean rate of canopy interception of forest of Pinus tabulaeformis plantation was 34.11%.The relationship between canopy interception and stand density was a significant power function.
(2) The relationship between the water capacity of litter production and immersion time was a logarithm function.The relationship of the water absorption speed of litter production and immersion time was a power function.
(3) The soil bulk and soil water holding capacity showed significant differences among different soil depths and different stand densities.The saturated hydraulic conductivity decreased as soil depth increased.When the stand density was less than 2000 stock/ha,the mean saturated hydraulic conductivity of 0～60cm soil decreased as stand density increased,and when it was greater than 2000 stock/ha,the saturated hydraulic conductivity of soil increased as stand density increased.
(4) Based on equation evaporation theory,using mathematical statistical method to establish the model for computing the soil evapotranspiration of Pinus tabulaeformis plantation:AE=(f+d*E_0)[a+b*exp(cx)].we used this model to compute evapotranspiration of different density plots,the result showed that the evapotranspiratio decreased as the density increased.
(5) The rainfall and was the main factor to affect the soil water content dynamic.The CV of soil moisture decreased as soil depth increased.Through dividing the effective threshold of soil moisture,we calculate the effective value of soil moisture of different stand,the result showed that in 2007 years only in July and September the soil moisture could reach the range of middle efficiency water,another months the soil moisture were in the range of difficult efficiency water.The plants of different density stands were under soil water stress.
(6) The breast,stem volume and crown biomass per tree of Pinus tabulaeformis plantation decreased as the stand density increased.The relationship between breast. crown biomass and density was power function.The relationship between stem volume and density were linear function.The rate of root increased as the density increased.The growth status of 30a Pinus tabulaeformis plantation in Daqing mountain was not very good.
(7) Analyzing the water equilibrium characteristics,The proportion of evapotranspir -ation was 60.19%,and it was the maximal output.
(8) By the premise of water equilibrium,computing the soil water carrying capacity of vegetation of Pinus tabulaeformis plantation in Daqing Mountain.It was 3708 stock/ha.
引文
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