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防护林体系在干旱区人工绿洲的生产和安全中发挥着重要作用,但这些主要由乔灌木组成的防护林体系在防风固沙、抵御干热风对农田危害的同时也消耗了大量的水资源。因此,干旱区造林的水资源代价是多少?在干旱区是否应该造林等问题引起了广泛的争论。
本论文利用澳大利亚GREENSPAN技术公司生产的SF300热脉冲树干液流仪、德国IMKO公司生产的综合环境系统EERIL3和智能土壤水分中子仪,对荒漠绿洲区主要防护树种二白杨、沙枣和梭梭树干液流、小气候和防护林地土壤水分进行了连续观测,并利用边材面积将单株林木的耗水量扩展到林分尺度,系统地量化了荒漠绿洲主要防护树种的耗水量,为认识干旱区造林的水资源代价提供基础数据,也为估算生态需水量提供依据。主要结论有:
1.在生长季节,二白杨与梭梭的树干液流日变化呈现单峰或多峰曲线,沙枣树干液流速率没有明显的昼夜变化规律。二白杨树干液流速率日平均值在10.1+4.9~23.3+8.2gcm2h-1,梭梭树干液流速率日平均值介于5.9±0.7~14.5±3.6gcm-2h-1;沙枣树干液流速率日平均值在1.41-4-0.52gcm-2h-I~2.004-0.66gcm2h1之间。
2.二白杨树干液流量与叶面积指数、边材面积呈显著线性相关,而与胸径、胸径平方与树高之积呈复合指数函数关系,与冠层厚度呈三次幂函数关系;沙枣树干液流量与胸径、胸径的平方与树高之积也呈复合指数函数关系,与边材面积呈线性关系,但与叶面积指数呈三次幂函数关系;梭梭树干液流量与林冠投影面积、基径、胸径的平方与树高之积、边材厚度和边材面积均呈现线性关系。
3.--白杨、沙枣和梭梭的单株日耗水量与气温、水汽压差、总辐射、风速存在多元线性关系。
4.树导度是林木蒸腾耗水响应环境因子的敏感指标,它与水汽压差存在显著的指数关系。在生长季节,二白杨日树导度在2.1±0.7~13.1±4.4mms-1之间,日均值为3.7±1.8mms~;沙枣日树导度在0.2±0.1~1.1±0.4mills-1之间,日均值为0.3~0.2mms~;梭梭日树导度在0.18~0.07~1.04~0.59mms~,日均值为0.32+0.15mms~。
5.在土壤含水量为4.8﹪~10.7﹪的情况下,21年生的二白杨农田防护林的耗水量在1.7~5.6mmd。之间,日均耗水量达4.1mm,生长季节耗水量达到624mm。在土壤含水量为2.3±1.1~6.4±7.4﹪的情况下,23年生的沙枣防风固沙林的耗水量在0.2mmd-1~0.4mmd-1之间,日均耗水量仅为0.3mmdl,生长季节耗水量为45mm。在土壤含水量为0.9~0.3~2.0士0.6﹪的情况下,23年生的梭梭防风固沙林的耗水量在0.2mind-I~0.5mmd-I之间,日均耗水量达0.3mmdl,生长季节耗水量达到47.1turn。
6.在2003年生长季节,除降水和灌溉外仍需¨Omm的地下水(或农田侧渗)才能维持二白杨农田防护林的正常生长,分别需¨.9mm、16.9mm的地下水才能维持沙枣和梭梭防风固沙林的正常生长,因此干旱区造林是以消耗地下水资源为代价的。