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半干旱黄土丘陵区人工柠条林高质量可持续发展研究
陈丹丹1
作者信息
- 1. 中国科学院大学教育部水土保持与生态环境研究中心
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摘要
人工林具有重要的生态、经济和社会功能，对于维护生态平衡、促进经济发展和改善人民生活水平都具有重要的意义。目前人工林草地发展进入了高质量可持续发展新阶段，在水资源紧缺地区，人工林草必须以土壤水资源利用限度、土壤水分植被承载力和林水关系调控关键期理论为指导，实行人工林高质量可持续管理，持续获取最大产量和效益，满足人们对美好生活向往对林草植被的需要。本研究通过定期测定土壤水分和植株生长指标等，开展了人工柠条林的土壤水分入渗、植物水关系调控关键期土壤水分植被承载力、水资源利用限度方面的研究。揭示了不同林龄和密度的人工柠条林对土壤水分的入渗和利用限度的影响。结合土壤水资源利用限度和植物水关系调控关键期确定承载力确定方法，进而提出柠条林高质量可持续管理，得出以下结论： 1）半干旱黄土丘陵区黑刺峁中部柠条林地土壤水资源最大利用深度为290cm，黑刺峁上部柠条林地土壤水资源利用限度为252.84mm。2002-2006年内撂荒地土壤水分最大入渗深度超过4m，5种密度16年生柠条林地土壤水分最大入渗深度从大到小排序：320cm（16丛）＞290cm（87丛）＞280cm(71丛)=280cm(51丛)＞270cm(32丛)。最大入渗深度出现在丰水年过后，在2002年4月以及2003年7月-2004年6月这段时间内，最大入渗深度范围土壤水资源超过了水资源利用限度，其它时候土壤水资源低于水资源利用限度。为了检验土壤水资源限度理论的应用情况，使用红梅杏-乔木为实验对象，得出红梅杏地土壤水资源利用限度为212.69 mm，在红梅杏整个生长周期内土壤水资源都大于土壤水资源利用限度，树木生长良好。 2）植物水关系调控关键期的植物水关系是决定人工林生长，获取最大产量和效益的关键时期，当土壤水资源低于水资源利用限度时，植物水关系进入植物水关系调控的关键期，林水关系调控失效时为植物水关系调控关键期的末期。在2002年林水关系调控期为：5月30日至9月30日。虽然2003年是丰水年，但2002年6-2003年7月之间土壤水分低于萎蔫系数。由于2003年上半年长时间干旱，因此，即使为丰水年，也需要对林水关系进行调控，其植物水关系调控的关键时期为6月1日-7月24日。 3）在2003-2006年成年柠条的平均株高从低到高依次为：71丛＜87丛＜51丛＜32丛＜16丛，基径变化为：87丛＜71丛＜51丛＜32丛＜16丛。高密度柠条林在2002年生长量最大，而在2003年87丛和71丛柠条生长缓慢。幼年林各年株高和基径都在增加，同年份不同播种量株高基径之间生长变化不大，而在时间维度下，同一密度株高和基径变化差异显著，生长量逐年增加，生物量也逐年增加。柠条密度对土壤水分的消耗和补给之间存在一定关系，通过拟合联合补给量和密度拟合的一元一次方程和耗水量和密度拟合的一元二次方程可得，土壤水分植被承载力为72丛/100m2。 综上所述，当柠条人工林土壤水资源低于土壤水资源利用限度时，柠条就进入植物水关系调控关键期，在该期间内土壤水分植被承载力为72丛/100m2。为了实现柠条人工林高质量可持续管理，柠条林必须以土壤水资源利用限度、土壤水分植被承载力和林水关系调控关键期理论为指导。
关键词
人工柠条林/土壤水分/植被承载力/高质量发展/半干旱黄土丘陵区引用本文复制引用
授予学位
硕士学科专业
生态学导师
郭忠升学位年度
2023学位授予单位
中国科学院大学教育部水土保持与生态环境研究中心语种
中文中图分类号
S7