[00133829]坡地桉树人工林蒸散作用与土壤水分功能演变研究

课题来源：国家自然科学基金项目“坡地桉树人工林蒸散作用与土壤水分功能演变研究”（31360202）。我国桉树大面积人工林已由华南东南部平原和低地向北、向西山地迅速发展。桉树人工林具有高强度的经营方式,而坡地具有易于水土流失的脆弱特性,这两种因素的叠加效应可能会对坡地桉树人工林的生态水文过程,尤其是其蒸散作用与土壤水分功能演变趋势产生重要影响,继而影响区域生态安全,但对这一问题的系统研究还十分缺乏。 本项目结果表明,不同径向深度的木质部液流密度在生长季具有明显的昼夜变化,各个季节日变化规律相似,表现出早晚低、中午高的单峰现象,且不同深度出现峰值的时间基本相同。桉树液流密度沿着边材径向深度向内逐渐降低,属于递减程度比较陡峭的递减型。 这一结果表明,桉树树干木质部不同径向深度处水力传导能力存在着差异性。年际间的日液流通量相差并不大,且有相同的季节变化规律,都表现出夏秋季节高,春冬季节低,大小基本维持在同一个水平,说明尾巨桉边材最外面 2cm 的日液流通量比较稳定。随年龄增加,坡地桉树林的蒸腾量基本保持稳定,林分蒸腾并没有随林龄增加而呈现明显的年际变化。 研究期内黄冕坡地桉树人工林的平均日蒸腾量为 0.91 mm·d-1,与国际大多数研究相比,这个数值是比较低的。黄冕样地的桉树林平均年总蒸腾量为318.21 mm,七坡的则为128.3 mm。1 年生坡地桉树的水分来源最大比例来自 20-40cm 土层, 达 44.3%。 3 年生坡地桉树对各土层的水分利用比较均匀。 6 年生坡地桉树、杉树和樟树主要来源于土壤浅层水。 坡地桉树年龄越大, 其用水来源格局与年龄相当的杉树和樟树则越接近。坡地桉树人工林种植较杉树、马尾松等地带性人工林种植在一定程度上可以降低土壤容重和密度、提高非毛管孔隙、总孔隙, 增加土壤的毛管持水量、最大和最小持水量,进而在一定程度上增加土壤的持水能力,并促进雨水下渗,但这种促进作用在统计学上并不显著。 桉树人工林较杉树林和马尾松林具有较短的轮伐周期,较大的施肥量以及较稀疏的冠层结构导致相对丰富的林下植被,林下植被的根系生长在一定程度上解释了这种促进作用。但由于桉树人工林下的植被经常被清除,桉树人工林种植相对杉树和马尾松等地带性人工林对土壤持水能力和渗透性能的促进作用有所减弱。封育措施减少了抚育对桉树人工林地表土壤的干扰,增加了林下植被的多度,虽然林下植被的根系对表层土壤的持水和渗透功能有一定的促进作用,但封育坡地桉树人工林土壤容重和密度随封育时间的延长而呈现增加趋势,土壤孔隙度和持水量均有减小趋势,说明坡地桉树人工林长时间种植耗水和缺乏林地抚育导致的板结作用大于林下植被根系对土壤持水和渗透性能的促进作用。代际间抚育措施的持续干扰并不能阻止桉树人工林随种植年限增加而造成的土壤板结退化趋势。坡地桉树人工林种植相对地带性人工植被（杉树林和马尾松林）并没有减少地表凋落物的持水能力。通过封育并减少林下植被的清除,还可以显著提升坡地桉树人工林地表凋落物的水分涵养能力。坡地桉树人工林的地表径流大于次生阔叶林（自然林）,与马尾松林相近,但小于杉树人工林。该试验说明,坡地桉树人工林的种植较自然林（如次生阔叶林）会降低土壤的入渗能力,减少对地下水的补给,不利于对流域河川径流洪峰的平抑。但坡地桉树人工林对地表径流的调节能力没有弱于地带性人工植被（如杉树和马尾松人工林）,甚至桉树人工林的表现更好,较其他人工林能更好地减少地表径流,增加降雨下渗,从而表现出更强的水分涵养功能。长坡或者全坡经营模式造成的土壤侵蚀非常严重,结合上述土壤水分功能分析,或能推断,目前的经营模式可能导致土壤养分和水分功能的改变,进而对生态系统健康造成不良影响。七坡桉树人工林生态系统在观测年份的总蒸散发为 709.71 mm,年平均为 1.93 mm d-1,七坡桉树人工林年蒸散发占年降雨量的比例为 53.1%,表明广西坡地桉树人工林种植并不受年降雨量的制约,也并没导致系统水分过度耗散。本研究结果可为我国南方乃至世界热带亚热带地区林业产业生态可持续发展规划与区域生态安全提供政策决策依据和技术支持。