北京山区油松的耗水规律

为了探究北京山区常绿树的耗水规律,利用大型称重式蒸渗仪于2010年对北京西山地区油松蒸腾进行连续高精度的观测,分析油松蒸腾的动态变化,同时结合气象因子的观测数据,分析蒸腾强度与气象因子的相关性,从而定量得到各因子对蒸腾的影响程度。结果表明:油松晴天蒸腾日变化呈单峰曲线趋势,在中午时刻出现最大值,与太阳辐射和气温变化趋势保持一致;阴雨天表现为多峰曲线趋势。在各气象因子中,蒸腾强度(Ti)与大气温度(Ta)、大气相对湿度(RH)、冠层净辐射(Rn)和饱和水汽压差(VPD)的相关性较好,其相关方程为Ti=2.228-0.07Ta-0.032RH-0.002Rn+1.108VPD。     

环境因子与玉米生长对地表温度监测土壤水分的影响

针对当前地表温度受太阳辐射、气象因素及作物生长状态影响,对早晨与傍晚土壤水分估算精度较差的问题,该研究在2020年夏玉米生长的拔节期与抽雄期,利用无人机搭载热红外传感器获取09:00、11:00、13:00、15:00以及17:00的地表温度数据,探究了太阳高度角、饱和水汽压差、植被覆盖度三者与地表-空气温差的相关性,提出了综合调整温度,构建了土壤含水率监测模型,分析模型在玉米吐丝期与水泡期的适用性并绘制了土壤含水率分布图。结果表明：1）同一时刻不同灌溉处理的地表温度与土壤含水率呈现负相关性,同一灌溉处理的地表温度日变化呈现上午升温较快下午降温较慢的负偏态分布趋势。2）太阳高度角正弦4次方根、饱和水汽压差、植被覆盖度与地表-空气温差的线性相关系数分别为0.509、0.948、-0.659。3）相比较基于地表温度构建的土壤含水率监测模型,基于综合调整温度的监测模型将决定系数由0.230提高到0.771,标准均方根误差由18.8%降低至10.3%。4）利用综合调整温度监测其他生育期的土壤含水率,决定系数由0.238提高到0.831,标准均方根误差由18.9%降低至9.5%,表明模型在玉米生长季的各个生育期的不同时段均有较强适用性。该研究可为无人机热红外遥感精准监测土壤水分亏缺状况提供参考。     

亚热带季风区樟树的水分利用特征

基于2017—2019年樟树(Cinnamomum camphora)生长季(4—10月)的茎干水、叶片水和土壤水稳定同位素及同期环境因子数据,并结合2019—2021年樟树生长季的蒸腾速率,分析了日间樟树植物水同位素与其影响因子之间的关系,探究樟树在生长季和不同环境条件下吸水深度的变化特征,旨在加深对樟树自身水分利用特征的了解。结果表明:在晴日,樟树蒸腾速率与叶片水δ¹⁸O的值在日间高于夜间,茎干水δ¹⁸O的值在日间低于夜间。蒸腾速率与叶片水δ¹⁸O之间的时滞在8月晴日较5月晴日大,平均时滞为2.32 h。在5月晴日,叶片水δ¹⁸O和茎干水δ¹⁸O与温度、饱和水汽压差、相对湿度及蒸腾之间均呈二次函数关系;在8月晴日,叶片水δ¹⁸O与温度、饱和水汽压差、相对湿度及蒸腾之间呈二次函数关系,但茎干水δ¹⁸O与上述影响因子之间无明显的函数关系。樟树的吸水深度存在明显的季节变化特征。在生长季初期(4—5月)樟树吸水层位单一,主要利用浅层土壤水;在生长季中期(6—8月)和后期(9—10月),樟树有2个吸水层位:在中期利用中层和深层土壤水,在后期利用浅层和深层土壤水。樟树的吸水深度和蒸腾还受到生境的影响。季节性干旱期间,随着干旱的持续,蒸腾日变化曲线的宽度逐渐变窄,蒸腾耗水量相应减小;受环境变化和自身生理特性的影响,樟树的吸水深度逐渐由浅变深再变浅。与降水前相比,降水后樟树的蒸腾作用增强,吸水深度上升,吸水土层变窄。     

东北寒区日光温室葡萄液流特征及其主要环境影响因子研究

为了探明东北冷寒区设施环境下,葡萄液流特征及其与温室内环境因子之间的响应特征,对葡萄液流速率以及环境因子进行连续监测和系统分析,结果表明:葡萄日内液流和全生育期逐日蒸腾均呈现单峰变化趋势,日内液流峰值出现在10:30-13:00之间,在液流最为旺盛的8月,其峰值达406.32g/h。葡萄全生育期日蒸腾量在8月变化相对最为剧烈,日均蒸腾量超过4 mm/d。液流速率与光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR),气温、水汽压亏缺(vapor pressuredeficit,VPD)及实际水汽压均表现为显著正相关(P0.01),与相对湿度表现为显著负相关(P0.01)。瞬时液流速率与日蒸腾最主要的影响因子是PAR与VPD,月尺度液流最主要影响因子在PAR与蒸腾整合变量(variableof transpiration,VT)之间变化。全生育期液流最主要的影响因子是PAR与VT,但其决定系数随研究时间尺度的增加而降低。不同气象因子与液流之间存在明显的时滞效应,PAR的启动时间及停止时间均提前于液流,到达高峰时间滞后于液流,时滞时间最长为1.5 h。VPD整体滞后于液流。     

光温条件和土壤湿度对栓皮栎幼苗蒸腾潜热和叶温的影响

研究光温条件和土壤湿度对栓皮栎幼苗叶片蒸腾的影响程度,以及太阳辐射、蒸腾和对流换热对叶温形成的贡献.用盆栽遮雨和称量法,控制土壤干旱胁迫水平(体积含水量)为轻度(12.5％ ～ 14.5％)、中度(9.5％～11.5％)和重度(5.5％～7.5％),并分别在自然和人工气候箱(温度控制在25 ～ 43℃)的环境下测定蒸腾速率和气象因子;用热量分析方法,定量确定各因子对叶温差的贡献.结果表明:1)轻度干旱下,蒸腾速率与正常土壤水分下相近,重度干旱胁迫下蒸腾速率降到1.5 mmol/(m2·s)以下;2)晴天的蒸腾速率与太阳辐射关系密切,呈正相关,不同土壤水分胁迫下的斜率不同,表明太阳辐射是蒸腾的主导因子;3)多云天时,蒸腾速率与太阳辐射的线性关系明显下降,说明白天蒸腾一旦开始,蒸腾速率不因短时间的太阳辐射下降而降低;4)在3个土壤干旱水平下,气温都不是蒸腾的主导因子.人工气候箱试验条件下,蒸腾速率虽与气温线性关系明显,但蒸腾速率明显小于晴天自然条件下.同时也说明,轻度干旱不影响栓皮栎蒸腾;在静风条件下,太阳辐射是栓皮栎叶温变化的主导因子,可使叶温变化7℃左右,占叶温变化的50％～70％;蒸腾潜热和对流换热项可使叶温变化1 ～2℃左右,各占叶温变化的10％ ～20％.本研究为构建栓皮栎的WSI,以及用叶气温差诊断栓皮栎土壤水分提供理论依据.     

冀西北坝上干旱区北京杨树干液流特征及影响因素分析

为了揭示冀西北坝上干旱区三北防护林主要树种北京杨的耗水特征,采用热扩散式茎流仪研究了不同健康等级北京杨的树干液流特征,同时分析了树干液流对气象因素和个体生长状态的响应。结果表明:北京杨树干边材液流无论是晴天还是阴天均表现出明显的昼夜变化规律,晴天启动早,停止晚;夜间也存在树干液流,健康杨树单株夜间耗水贡献率为2.50%~5.60%,不健康单株夜间耗水贡献率高达8.37%~21.20%。不同健康等级杨树单株水分消耗在0.01水平存在差异,不健康单株日均耗水量为(22.95±5.99)L,仅为健康单株的27.9%。树干液流速率与太阳辐射、空气温度、饱和水汽压差成正相关,与相对湿度成负相关,其中与大气温度、相对湿度相关性最强。树干液流与气象因子之间存在不同程度的时滞效应,健康和亚健康单株液流速率滞后于太阳辐射0.5h,提前于空气温度、湿度、饱和水汽压差1h;而不健康单株液流速率则滞后于太阳辐射1h,与空气温度、湿度、饱和水汽压差同步。健康、亚健康和不健康北京杨单株单株生长季消耗水分分别为11 636.1,7 254.8,3 425.4L,当年232.2mm的降水不能满足其水分消耗。表明水分不足对北京杨树干液流具有胁迫效应,制约杨树的生长。     

多年冻土区白桦次生林蒸腾特征及其对影响因子的响应

探究多年冻土区白桦次生林蒸腾特征对影响因子的响应,为准确评估该地区森林生态系统水文效应提供科学参考。运用热扩散式探针法,从2021年5—9月对多年冻土区的白桦树干液流进行监测,并同步观测影响因子变化情况。结果表明：整个观测期,白桦次生林蒸腾表现出明显的小时、日、月变化。(1)白桦次生林小时蒸腾特征表现为优势木>中等木>被压木,蒸腾动态在晴天呈单峰曲线,在雨天呈双峰曲线。日尺度上,白桦次生林蒸腾平均值为1.47 mm/d,且最大值出现在7月。在整个观测期,林分蒸腾表现出明显的月变化,即7月>6月>8月>9月>5月,分别为65.08,62.43,54.27,22.92,19.84 mm;(2)林分累计蒸腾量共计224.54 mm,占同期降雨量的32.41%,其中优势木为林分蒸腾的主要贡献者,占林分总蒸腾量的62.64%;(3)在小时尺度上,林分蒸腾量主要受大气温度和饱和水汽压差所影响;日尺度上,林分蒸腾与潜在蒸散、空气温度、太阳辐射、饱和水汽压差、叶面积指数以及土壤温度极显著正相关(p<0.01);与空气相对湿度极显著负相关(p<0.01);...     

杉木幼树树干液流影响因子及其对杉木林蒸腾量的贡献

2012年9月至2013年8月,利用包裹式树干液流仪、插针式树干液流仪和小气象站对南京市东善桥林场的杉木幼树树干液流速率、杉木树干液流速率及环境因子进行了连续观测,研究了杉木幼树树干液流影响因子及其对杉木林蒸腾的贡献。结果表明:(1)杉木幼树液流速率的日变化具有季节差异性,均表现为单峰曲线并且日间液流速率大于夜间;(2)春、夏、秋、冬季液流速率峰值分别为:79.97,105.22,70.30,33.19g/h;(3)太阳辐射是影响杉木幼树树干液流速率的主导因子,其次是饱和水汽压差,日液流量与太阳辐射、空气温度、饱和水汽压差、各层次土壤温度呈极显著的正相关关系;(4)分别建立了液流速率、日液流量与环境因子的模型,可以较好地解释液流速率与日液流量的变化;(5)杉木幼树全年液流量对杉木林蒸腾量的贡献率为6.12%,夏季的贡献率最大。     

土壤呼吸日动态特征及其与大气温度、湿度的响应

为阐明西藏高原区土壤呼吸作用日变化特征对大气温度、湿度特征因子的响应,以西藏林芝八一镇农田为研究对象,研究土壤呼吸速率与地表大气温度、湿度及土壤水分蒸发之间的响应关系。结果表明:土壤呼吸作用具有单峰型日变化特征,呼吸速率在0.5～1.3μmol/(m2.s)范围内,最大值出现在15:00-16:00之间,最小值出现在10:00-12:00。气温是影响土壤呼吸速率变化的关键气象因子,与土壤水分蒸发速率和大气湿度呈极显著正相关。但土壤呼吸速率的日变化与气温、大气湿度、蒸发速率之间并不完全同步,1d内,在19:00-7:00之间气温变化幅度较小,呼吸速率与气温、大气湿度和蒸发速率之间呈极显著正相关关系(P<0.001)。在7:00-19:00之间气温变化幅度大,表现为土壤呼吸作用滞后于气温、大气湿度和蒸发变化,约滞后3h。由此可知,短暂的大气温度、湿度条件变化并不能引起土壤呼吸作用的快速显著变化。     

长江三角洲地区麻栎和栓皮栎蒸腾规律及其对气候因子的响应

森林蒸腾在维系森林生态系统水量平衡上起着重要作用,研究麻栎和栓皮栎的蒸腾耗水规律,有助于了解栎林的水文过程和水量平衡。采用热扩散探针法,对江苏省句容市麻栎和栓皮栎林蒸腾速率进行连续观测,研究蒸腾速率在晴天、阴天和雨天的日变化特征,以及不同天气下气候因子对蒸腾速率的影响机制。结果表明,麻栎和栓皮栎蒸腾速率日变化在晴天、阴天均为单峰型,而雨天峰型波动较大。晴天峰值出现在11:30—12:30,阴天峰值出现在13:30—14:00。不同天气下,麻栎、栓皮栎日均蒸腾速率表现为麻栎>栓皮栎,晴天>阴天>雨天。总辐射、气温、饱和水汽压差与麻栎、栓皮栎蒸腾速率呈极显著正相关。总辐射对麻栎、栓皮栎蒸腾速率的贡献最大,在晴天其贡献度分别为91.7%和85.5%,而在阴天为71.0%和80.1%,在雨天为50.4%和57.9%。总辐射是影响麻栎和栓皮栎蒸腾速率最大的气候因子,其次是饱和水汽压差、气温和土壤含水量。     

日光温室番茄不同空间尺度蒸散量变化及主控因子分析

明确日光温室作物不同空间尺度蒸散量及变化规律是提高水分利用效率、实现农业水资源合理配置的关键。该文针对华北地区典型日光温室,于2015—2016年在中国农业科学院新乡综合试验基地,以滴灌番茄为研究对象,参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量,设计充分灌溉和亏缺灌溉2种水平,研究不同水平下番茄叶片蒸腾、单株耗水(用茎流速率表征)和群体蒸散量的日变化和生育期变化,并采用通径分析法确定影响不同空间尺度蒸散量的主控因子。结果表明:叶片蒸腾和气孔导度随太阳辐射变化,峰值出现在10:00—14:00之间,移栽54~58 d后充分和亏缺处理的叶片蒸腾和气孔导度开始出现差异;充分和亏缺处理的单株耗水在晴天差异最大,阴雨天最小,且滞后太阳辐射约1 h;全生育期充分和亏缺处理的日群体蒸散量分别在0.32~6.65和0.15~5.91 mm/d之间变化,群体蒸散量在盛果期最大,占总耗水量的31.7%~34.7%。净辐射对叶片、单株和群体尺度的蒸腾量影响均显著,而水汽压差仅对单株和群体尺度蒸散量影响显著,估算日光温室番茄单株耗水和群体蒸散量时需考虑风速影响。水分胁迫条件下,考虑叶温变量可显著提高单株耗水和群体蒸散量的估算精度。研究可为不同空间尺度蒸散量转换方法的选择以及尺度提升理论模型的构建提供借鉴。     

环境因子对沙地人工杨树林树干液流的驱动影响

以唐山市滦南县林场107速生杨（Populus×euramericana cv.‘74/76’）为研究对象,使用滴灌法将土壤体积含水量分别设置为15%～20%、10%～15%和5%～10%,利用热扩散式探针法（TDP）测定杨树边材液流速率,同时监测太阳辐射、气温、大气湿度、大气压、风速等气象因子,探寻不同环境条件下107杨树树干日间和夜间的液流变化规律,分析不同环境下林木对水分的利用,为速生丰产林制定合理的水分灌溉策略提供指导。结果表明,晴天树干液流较阴雨天启动时间早、峰值高、持续时间长、夜间波动大;土壤缺水条件下,树干液流启动时间晚、峰值低、持续时间短,夜间液流变化平缓且增高;树干液流与气象因子存在“时滞效应”,树干液流滞后于太阳辐射40min,而提前于气温、相对湿度、VPD（水汽压亏缺）60min;树干液流与VPD呈现“迟滞回环”关系,时滞错位后气象因子对树干液流均具有显著驱动作用,日间树干液流与气温相关性最大,驱动力较强,而夜间与VPD相关性最大,驱动力较强;经过时滞错位后树干液流与气象因子拟合效果优于时滞错位前。可见,环境因子对树干液流具有明显的驱动作用,树干液流可以较好地反映沙地土壤的水分情况和林木的水分消耗特征。     

不同时间尺度下刺槐蒸腾耗水与环境因子关系

探究不同时间尺度下植物蒸腾变化与环境因子的关系,对理解植物生长的驱动机制及估算林分耗水具有重要的理论意义。以晋西黄土区蔡家川人工刺槐纯林为研究对象,于2021年5—12月采用热扩散探针(TDP)测定8株样树树干液流,并同步监测太阳辐射、空气温度、降雨量、土壤温度、土壤含水量等环境因子,分析不同时间尺度(小时、日、月)下刺槐蒸腾特征及其对环境因子的响应。结果表明:(1)环境因子对刺槐蒸腾耗水的影响在不同时间尺度下存在差异,整体上随着时间尺度的变大,土壤含水量成为影响刺槐蒸腾的主要因子,并且短时间尺度是主要取决于表层土壤水分,长时间尺度不仅为表层同时也取决于较深层土壤含水量。小时尺度下,刺槐蒸腾随太阳辐射、空气温度、水汽压亏缺、土壤温度变化而变化,但蒸腾峰值与环境因子的峰值均存在时间差异性,并无完全同步,差异时长可达-180~30 min,在各环境因子中太阳辐射与空气温度对刺槐蒸腾的影响较大;日尺度下,刺槐蒸腾速率主要取决于浅层土壤含水量,并随浅层含水量的增加而增大;月尺度下刺槐蒸腾耗水则取决于浅层与深层土壤含水量的共同作用;(2)构建了不同时间尺度下环境因子与刺槐蒸腾耗水的模型,各时间尺度下模型拟合度均较高。(3)在短历时尺度下可使用测定植物蒸腾的仪器直接测定与计算蒸腾耗水,而较大时间尺度下可以通过监测较少的环境因子应用建立模型进行蒸腾耗水的计算,可大大提高效率且可减少蒸腾耗水监测的成本。     

晋西黄土丘陵沟壑区油松刺槐混交林蒸腾耗水

 为了研究黄土丘陵沟壑区主要造林树种和林分蒸腾耗水规律,以位于山西省吉县蔡家川流域内密度为2 450株/hm2的16a油松刺槐混交林为对象,在2008年7—10月,应用热扩散探针技术(TDP)对油松和刺槐4个径阶共17株样木进行蒸腾液流野外实地定位连续观测,同时对环境因子进行同步连续动态观测。结果表明:典型晴天条件下,油松和刺槐树干液流速率在液流启动时间、达到峰值时间、开始快速下降时间和峰值波动范围上有较为显著的差异;2树种不同径阶单木日均蒸腾量的大小排序为油松12 cm>10 cm>6 cm>8 cm,刺槐12 cm>8 cm>6cm,呈现出日蒸腾量随胸径增加而增加的趋势;太阳辐射和水汽压差是影响油松和刺槐树木冠层蒸腾的主要因子;2008年7—10月油松刺槐混交林月蒸腾耗水量分别为30.8、24.1、26.3和18.4mm,总蒸腾量小于同期降雨量。     

晋西黄土区刺槐和油松树干液流比较

应用TDP(Thermal Dissipation Probe)热扩散探针技术,通过对晋西黄土区刺槐和油松进行一个生长季(2010-04-10)的野外实地定位观测,结合同步测定的大气相对湿度、大气温度、太阳总辐射等气象因子,研究刺槐、油松树干液流的日变化及季节变化规律.结果表明:1)刺槐在5月上旬仅产生微弱液流,日均液流速率小于油松,无明显昼夜变化规律,到5月下旬,日均液流速率超过油松,并与油松呈现相同的昼夜变化规律,2树种夜间存在一定的树干液流,液流速率均于09:00开始快速上升,到12:00左右达到峰值;2)8月刺槐日均液流速率均大于油松,2树种液流速率连日变化规律基本相同,液流速率开始快速上升和达到峰值的时间与5月基本一致,峰值分别为5月的1.79和1.49倍,月平均值分别为5月的3.01和1.48倍;3)剌槐、油松树干液流和月耗水量呈现明显的季节性变化规律,耗水旺季集中在6-9月,4月达到最小值,7月达到最大值,在整个生长季(4-10月),油松林的总耗水量是刺槐林的1.63倍.经回归分析可知,影响刺槐、油松液流速率的主要因子均为太阳总辐射.     

GREENSPAN茎流法对玉米蒸腾规律的研究

以盆栽玉米为试材、称重法为基准,验证了GREEN SPAN茎流法测量作物蒸腾量的可行性。茎流法与称重法两者测值的绝对误差为0.20~4.56 g/(株.h),相对误差为2.03%~10.42%,表明茎流计所测得的玉米茎流速率可准确的表示作物蒸腾速率。以此为基础,探讨了不同天气下GREEN SAPPAN茎流法实测玉米茎流的日变化规律:白天玉米茎流随太阳辐射及天气变化呈规律性变化,晚间有较细微而稳定的茎流。晴好天气,玉米茎流的日变化呈单峰曲线,多云或阴天天气,为不对称的“M”型,且茎流的启动时间存在一个受天气和太阳辐射变化共同影响的临界值。灰色关联度分析表明,晴好天气下,太阳辐射是影响蒸腾速率的主要因素;多云或多云转晴天气下,气温和相对湿度成为影响蒸腾速率的主要因素,太阳辐射的作用相对降低。