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采用野外实验与室内分析相结合的方法,对河北省围场县棋盘山镇杨树林地的土壤水分动态及林木蒸腾耗水规律进行研究。根据改进的Penman-Monteith公式,采用CI-310便携式光合测定仪对月典型天气定位、定时观测,进而对其中的参数进行模拟计算,以达到利用当地常规气象资料就能够精确估算生长季不同时段林木实际蒸腾耗水的目的;在节省人力、物力的条件下,掌握林木生长过程中土壤水分的亏缺状况,以便对河北省水资源评价工作进行指导;同时对林地水量平衡的各因子进行了动态测定,根据所测结果对应用Penman-Monteith方法估算的杨树蒸腾量进行校核验证。
根据生长季杨树林地土壤水分在垂直剖面上的变化可将林地的土壤水分划分为:土壤水分易变层(0~40cm)、土壤水分利用层(40~160cm)、土壤水分调节层(160cm以下)。整个生长季7月初的土壤含水量最低,在4%~7%之间,9月末基本稳定,由于实验年份为丰水年,故达到生长季的最大值在8%~17%之间。林地的土壤水分在生长季大部分处于难效状态,造成土壤水分的严重亏缺。
在利用Penman-Monteith公式计算林木蒸腾量时需要对三个参数进行模拟计算:1)根据实测资料建立了杨树林木生长季反射率随时间t的回归方程;2)参照康绍忠的经验方程,利用实测林冠上方净辐射R<,n>和林冠截留净辐射R<,n1>,得出生长季各月份消光系数k;3)建立不同季节冠层平均叶片气孔阻力r<,st>与空气饱和差D间的回归计算式,同时用体现树冠结构的修正参数对单叶片气孔阻力进行修正,得到冠层整体气孔阻力。
采用实验地2005年常规气象数据,根据前述推算的计算参数,模拟估算了实验地杨树林分7~9月份连续日蒸腾量,分别为52.54mm、36.34mm、26.99mm。应用水量平衡法得到杨树林地7~9月份的蒸散量分别为71.24mm、55.58mm、39.45mm,分别占同期降雨量的88.49%、41.45%、93.48%。7~9月份的土壤蒸发量分别为17.24mm、15.81mm、9.07mm。蒸腾蒸散比值分别为:75.80%、71.56%、77.01%。将水量平衡法与间接法结果进行比较,计算结果相对误差均在10%以内,可见间接估算法能比较准确的反映实际蒸散量。