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本文在处于典型半干旱区的六盘山北段西侧的叠叠沟小流域内固定样地研究了华北落叶松林分蒸散及水量平衡。研究内容包括流域内降雨季节变化特征、华北落叶松树干液流特征、林冠层截留特征、蒸腾特征、华北落叶松人工林林地蒸散特征、样地土壤水分动态变化、样地水分平衡。所得研究成果如下:
1.2009年5~10月份的降雨主要集中在7、8、9月份,其中8月份最多,而5、6、10月份降雨相对较少;在26场降雨中>10mm的降雨有10场,而8月份有6场,说明8月份不仅总降雨量多而且单场降雨量较大。
2.5~10月份华北落叶松截留率范围为19.08%~27.08%,最大值与最小值分别出现在6月份和8月份,截留量的情况与此相反;截留量和截留率分别与降雨量都能很好的用对数函数关系表示,相关分析表明,降雨量与截留量呈现正相关,而与截留率呈现负相关;降雨量分别为6.3mm(降雨强度1.26 mm·h-1)和5.8mm(降雨强度0.45 mm·h-1),截留量分别为20.63%和29.31%,说明林冠层的截留率随着雨强的增加而减少,而与降雨量多少无关。相对来说,冠层截留量随着降雨量和叶面积指数的增大而增大,但当达到林冠的饱和截留容量时,截留量趋于恒定。
3.不同天气,华北落叶松树干液流速率昼夜变化趋势基本相同。夜间树干液流速率都非常微弱,一般在0.01 ml·cm-2·min-1以下;白天树干液流速率启动时间会受不同天气条件影响,一般在7:00~10:00;液流速率在白天出现单个或多个峰值,最大峰值可达到0.2 ml·cm-2·min-1以上;不同天气,液流速率的最大峰值从大到小依次为:晴天>阴天>雨天;在对比8cm、12cm、16cm和20cm茎阶树干液流速率时,总体上可以看出,茎阶对液流速率没有明显影响;回归分析表明对树干蒸腾量影响由大到小依次为太阳辐射、空气相对湿度、空气温度和风速。
4.2009年华北落叶松生长季林地总蒸散量为456.9mm,其中林下植被蒸散(含土壤蒸发)占51.34%,是最大分量;蒸腾量占31.71%,是第二分量;冠层截留量占16.95%,是最小分量。林分总蒸散量的季节变化规律表明,林分蒸散量是受冠层叶面积指数和土壤水分共同影响,林分蒸散量随叶面积指数增加而上升,但在土壤含水量很低时,土壤含水量成为影响林分蒸散量的主要限制因子。
5.大气降雨会影响不同土壤层次的贮水量。在降雨较少的时期,各层土壤水分含量均有不同幅度的下降;在雨季,表层0cm-20cm的土壤水分增加较快,相对来说,20cm-80cm土层水分含量的增加较为滞后。同时,5-10月份,0cm-20cm土层水分贮量受气象条件决定的蒸发作用的影响较大,从而出现剧烈的波动变化,而80cm-100cm土层水分含量变动幅度很小,基本上保持稳定。
6.样地的地表径流和壤中流占降水量比例很小,地表径流占0.5%左右,壤中流不到0.5%,所以在分析样地水分平衡时可将其忽略。样地水量平衡分析表明,在华北落叶松整个生长季,由于降雨、植被的蒸腾作用以及气象条件等因素的综合作用,在3个阶段林地土壤贮水量较低,出现了水分亏缺的状态,截止到生长季末,林地水量输入输出基本保持平衡。