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短轮伐毛白杨人工林耗水规律及作物系数曲线构建

         
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摘要

【目的】明确短轮伐毛白杨人工林在轮伐期内的长期耗水规律并构建(基础)作物系数曲线,为毛白杨人工林节水灌溉与经营管理提供依据。【方法】对充分供水下2~6年生毛白杨人工林的蒸腾(T_(r))、土壤蒸发(E_(s))和林分蒸散(ET)进行连续监测,同时获取气象因子、茎干直径日增长量(DGR)、叶面积指数(LAI)和地下水位数据,并计算参考作物潜在蒸散量(ET0)、基础作物系数(K_(cb))和作物系数(K_(c))。【结果】1)林分每年的主要生长阶段不同,但5—7月均生长最快,该时期林木的直径生长量占生长季总生长量的69%~88%,ET累积量占生长季ET总量的47%~61%。根据轮伐期内林分的平均DGR和LAI季节动态,可将毛白杨人工林生长阶段划分为生长前期、发展期、生长中期和生长末期,其对应时段分别为4月初—4月中旬、4月中旬—6月中旬、6月中旬—8月中旬和8月中旬—10月末。2)林分T_(r)、E_(s)和ET存在明显的季节变化,但变化模式在不同林龄上存在较大差异;另外,林分Tr的季节变化与ET0仅在3~6年生林分中显著正相关(P<0.05)、E_(s)和ET_(0)的正相关(P<0.05)只出现在2年生和6年生林分中,但ET和ET0在所有林龄林分中均存在正相关关系(P<0.05)。林分年总ET和Tr随林龄增加分别呈指数(P<0.001)和线性升高(P=0.004),林分E_(s)则逐渐降低但在6年生林分中突然大幅度升高;ET中的T_(r)和E_(s)占比分别逐年升高和降低,并在5~6年生林分中趋于稳定。3)K_(cb)和K_(c)的季节变化特征在不同林龄林分中也存在明显差异,二者的季节变化不受地下水位影响,但其在3~6年生林分中受LAI的控制(P<0.05),且K_(cb)(R^(2)=0.44~0.87)和K_(c)(R^(2)=0.42~0.77)与LAI间均可建立较好的定量关系模型。此外,依据Kcb和Kc的变化规律和划分的林木生长阶段,构建了毛白杨人工林的(基础)作物系数曲线和列表。【结论】毛白杨林分蒸散、蒸腾和蒸发的季节动态特征存在年际变化,ET0的波动是控制耗水季节动态的重要因子,但控制方式因耗水组分和林龄而异。毛白杨生长阶段可划分为4个时期,且每年5—7月为林分水分管理的关键时期。构建的毛白杨人工林(基础)作物系数曲线、列表和预测模型,可用于林分耗水量的估算,帮助制定和优化灌溉制度。此外,研究结果不仅可为其他树种的高效水分管理提供借鉴,而且还能帮助深化认识人工林的水分关系。

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