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在长时间气候变化和短时间极端气象事件对林木的影响不断增强的背景下,要提高旱区森林的稳定性并协调好林水矛盾,需在不同时间尺度(如日和年尺度)上定量刻画环境条件和林分结构变化对林木生长的影响。但目前在年尺度上的研究多集中在树木年径向生长量与年均气象条件的关系上,未充分考虑林分结构的影响;在短时间尺度上,对树木径向生长响应环境条件变化机理的理解也还不够透彻,缺乏多因素共同影响下的日径向生长模型,这限制了对变化环境下树木生长的深入理解与准确预测。为此,本研究在六盘山半湿润区,选择不同优势度的华北落叶松人工林木,利用年轮取样及带状径向生长记录仪监测,分别在日、年尺度上分析树干径向生长对环境变化的响应,确定不同时间尺度上影响树干径向生长的主要因素,建立多因素影响的日、年尺度树干径向生长模型,以期理清环境变化对华北落叶松树干径向生长的影响机制。主要研究结果如下:(1)在所研究的华北落叶松林龄范围内(0-45年生),对生长在较好立地条件的华北落叶松,林龄为0-20年生时,不同优势度树木的胸高断面积增量(BAI)差异较小,在25-30年生以后,差异逐渐增大;对生长在较差立地条件(林分密度大,光照条件差、土层薄)的华北落叶松,不同优势度树木间的BAI差异出现的时间较早(林龄为15年生时),且在林龄达到25年生后基本保持稳定。不同优势度树木的BAI随林分密度的增大呈指数减小关系。在同一立地条件下,林龄相同时,优势度差异越大,树木径向生长量的差别也越大。故在考虑气象条件影响的情况下,又考虑了林分密度、林龄和优势度对树木生长的影响,建立了考虑年降水量、年均温度、林龄、林分密度和优势度影响的树木BAI生长模型,精度较高,各模型R~2在0.8以上,可较好地反映树木年生长量对环境条件和林分结构的响应。(2)华北落叶松树干径向变化的日内格局与气象条件密切相关。晴天时,树干径向变化表现为白天收缩、夜间膨胀的周期变化格局;阴天和雨天时,树干径向变化会出现“平台式”上升或持续上升的趋势。不同优势度的树干径向生长均表现为在生长季前期快、后期慢的变化格局,按树干径向生长速率可将生长季分为快速生长期(5-6月)、慢速生长期(7-8月)和生长基本停滞期(9-10月)三个阶段。(3)树木蒸腾作为影响树干径向变化的重要因素,需首先深入理解和准确量化。不同优势度树木的树干液流速率(Js)和单株蒸腾量(T)的日内变化均呈单峰曲线。优势度越大,液流速率的启动时间越早,停止时间越晚,达到峰值的速度也越快。所有月份的树干液流速率或单株蒸腾量的峰值大小均表现为优势木>亚优势木>平均木>被压木。单株日蒸腾量(T)对潜在蒸散(PET)的响应呈先增后减的二次多项式函数,与土壤可利用水分(REW)的关系符合趋于饱和的指数函数,对不同优势度的林木分别建立了考虑PET和REW影响的单株日蒸腾模型,优势木为T_优=(-0.3889PET~2+6.7521PET-2.1419)×(1.7817(1-exp(-2923.7950REW)));亚优势木为T_亚=(-24.0219PET~2+261.6174PET-104.8776)×(0.0269(1-exp(-2588.0041REW)));平均木为T_平=(-37.6743PET~2+515.6138PET-1203.0833)×(0.0073(1-exp(-2662.6181REW)));被压木为T_被=(-10.7981PET~2+280.80434PET-68.1772)×(0.0051(1-exp(-3765.2377REW))),模型精度(R~2)在0.64-0.73之间,可较好的评估单株树木日蒸腾量。(4)不同优势度树木的月均树干日径向收缩量(MDS)在生长季内随月份增加均呈双峰型变化趋势,峰值分别出现在6月份和8月份。在快速生长期、慢速生长期和生长基本停滞期内,树干日径向收缩量(MDS)对潜在蒸散(PET)、土壤温度(T_s)以及单株日蒸腾量(T)的响应关系均符合趋于饱和的指数增长函数,对土壤可利用水分(REW)的响应关系均符合二次多项式函数。基于这些响应关系,在不同生长阶段内,对不同优势度的林木,分别建立了考虑大气蒸发需求(PET)、土壤水热条件(T_s和REW)和单株日蒸腾量(T)的树干日径向收缩量模型,模型精度(R~2)变化在0.58-0.77之间,可较好地评估树干在不同生长阶段内的日径向收缩量。(5)不同优势度树木的月均树干日径向膨胀量(EA)随月份增加均表现为双峰型变化趋势。日径向膨胀量随日降雨量(P,mm)增大呈增加趋势,当P在0-10 mm时,膨胀量迅速增加且波动较大;当P大于10 mm后,膨胀量增加速度减缓。在不同生长阶段内,日径向膨胀量对日均气温(T_a)和饱和水汽压差(VPD)的响应均符合二次多项式函数,对土壤可利用水分(REW)的响应符合趋于饱和的指数增长函数,基于这些响应关系,在不同生长阶段内,对不同优势度的林木分别建立了考虑各日气象条件(P、T_a、VPD)和土壤供水能力(REW)的树干径向日膨胀量模型,可较好地评估树干在不同生长阶段内的日径向膨胀量。(6)将树干径向日膨胀量模型与日收缩量模型耦合,即为树干日生长量模型,可用于预测日生长量和年累积生长量,且预测得到的年累积生长量可反映短时间环境变化对树木径向生长的影响,可用于弥补年生长模型无法反映短时间环境变化对树木径向生长影响的不足。