黄土高原不同立地刺槐林水分关系研究

针对黄土高原丘陵沟壑区水分生态环境及刺槐水分关系研究现状，以黄土高原地区主要造林树种刺槐（Robinia pseudoacacia）为材料，研究了其水分生理、水分状况和水分生产力。试验研究分为野外试验和盆栽试验两部分。野外试验选取阴坡、半阴坡、半阳坡和阳坡4种典型立地类型，分别研究了不同立地条件下刺槐林地土壤水分变化规律、刺槐根系分布与土壤水分关系、不同立地条件下刺槐水分关系及其生长和生产力状况；盆栽试验以刺槐幼苗为材料，研究了不同土壤水分条件下刺槐幼苗水分生理及生长特征。经过对野外试验、盆栽试验研究结果及所得数据的统计分析，得出以下结论： 不同立地条件下人工刺槐林地土壤水分的年际变化特征：各立地丰水年土壤含 水量均好于平水年。不同立地土壤水分的季节变化特征：在平水年，各立地土壤水分随着时间的推移其变化而有所不同，但均在生长中期达最低值，以后随着生长速率的减缓和生长后期一定量降雨的补充而有所回升，但低于生长初期；在丰水年，各立地林地0～150cm土壤水分随着时间的推移而呈上升趋势，由于2003年全年降雨主要集中在生长中后期，时间分配较为均匀且降雨历时较长、降雨强度较大，使得在生长中后期土壤的主要用水层（0～200cm）的水分消耗均能得到不同程度的补给而使各林地土壤水分有所回升。土壤水分的垂直变化规律：在平水年，各立地土壤水分垂直分布随着土层深度的增加，土壤含水量呈逐层递减趋势，土壤水分变化较大的深度范围为0～300cm之间，在300cm以下，各立地林地的土壤水分变化不大；在丰水年，各立地0～300cm土壤水分变化规律基本相同，300cm以下半阳坡和阳坡深层水分的垂直变化并不像半阴坡和阴坡那样明显。 对不同立地条件下刺槐根系研究表明，阴坡、半阴坡的细根（直径≤1mm的根） 在400cm土层中的分布较为均匀，半阳坡和阳坡的细根集中分布在0～100cm土层中，在200～400cm土层中分布较少。各立地输导根（直径>1mm的根）的分布基本相同，但在分布深度上有所差异，阴坡和半阴坡输导根分布较深，阳坡输导根分布均较浅，半阳坡分布较阳坡为深。不同立地下刺槐侧根的水平分布均较广，水平根单向延伸最大均在8m左右。不同立地条件下土壤水分状况的差异是各立地根系尤其是细根分布差异的主要原因之一。各立地吸收根分布范围对土壤水分变化也有较大影响，同时根系分布也会影响到土壤水分的季节变化。 不同立地刺槐林地5m土壤平均含水量（2003年）分别为阳坡6.96%、半阳坡 7.62%、半阴坡8.06%、阴坡8.87%，阴坡、半阴坡与阳坡均达到极显著差异，与半阳坡达显著水平，半阳坡与阳坡差异显著，而阴坡与半阴坡差异不显著。不同立地条件下刺槐叶片相对含水量和饱和亏与各立地土壤含水量关系密切，均达显著水平。阳坡刺槐叶片相对含水量和叶水势始终维持在较低水平，而半阴坡和阴坡尤其是阴 坡维持在较高水平，在生长末期，阴坡、半阴坡叶片相对含水量与阳坡差异达极显著水平，半阳坡与阳坡差异达显著水平。刺槐日蒸腾平均值的大小顺序为阴坡（4.50μg?cm-2?s-1）>半阴坡（4.41μg?cm-2?s-1）>半阳坡（3.10μg?cm-2?s-1）>阳坡（2.89μg?cm-2?s-1），各立地刺槐蒸腾出现较大差异的时间在11：00和13：00。不同立地条件除阳坡外其刺槐蒸腾速率均与光照强度显著相关，各立地均与大气相对湿度显著相关，与土壤水分密切相关。刺槐生产力水平以阴坡最高，地上部平均生物量可达8.50kg/株（干重），阴坡的生物量大于半阴坡、半阳坡和阳坡，与这三种立地下刺槐生物量的差异均达极显著水平，半阴坡、半阳坡和阳坡则分别为7.12、6.46 、5.79 kg/株，半阴坡与半阳坡达显著水平，与阳坡达极显著水平。 4． 盆栽条件下，叶水势、叶片相对含水率和耗水系数均随土壤水分的减小而呈降低趋势，结合不同处理下刺槐幼苗生长特征可知，刺槐幼苗良好生长的土壤含水量应不低于58.69%θf。