用热扩散式茎流计测定园林树木蒸腾耗水量

采用热扩散式边材液流探针和环境自动监测系统对北京3种园林树木的树干液流及主要环境因子进行了一个生长季的同步观测．结果表明，3树种树干液流的日变化呈明显的单峰曲线，晴天的液流速率大于多云天和阴天，紫叶李和悬铃木的日耗水量明显大于元宝枫，对不同天气3树种每h的液流速率与相应的环境因子进行逐步回归分析．结果显示．影响3树种液流速率的主要环境因子是空气温度、空气相对湿度、辐射强度和5cm土层温度，在不同天气里起主导作用的因子不同。环境因子与树干液流之间的数量关系能较好地预测树木的蒸腾耗水量．     

柽柳不同季节树干液流特征及其与土壤含水量及土壤温度的关系

为揭示库姆塔格沙漠东南部柽柳的水分传输过程,探究柽柳的耗水特性,本研究利用PS-TDP8树木茎流监测系统对柽柳的树干液流速率进行测定,分析土壤因子与液流速率在不同季节的差异。结果表明,夏季树干液流的启动时间最早,为7:20,峰值最大(6.93 cm·h~(-1)),春季启动时间为7:40,峰值为6.46 cm·h~(-1),秋季启动时间最晚,为8:40,峰值最小(4.22 cm·h~(-1))。在日尺度上,春、夏、秋季柽柳树干液流速率与土壤含水量及土壤温度呈正相关,土壤温度分别单独能解释61.1%、65.6%、64.0%的树干液流变化,土壤含水量与土壤温度分别共同能解释73.4%、74.1%、76.9%的树干液流变化。在小时尺度上,春、夏、秋季树干液流与20、50 cm层土壤含水量及土壤温度呈显著负相关,50 cm层土壤温度是影响树干液流的主导因子。本研究建立了不同季节柽柳液流速率与土壤因子之间的回归方程,能够较好地解释不同季节树干液流速率变化,为柽柳树干液流速率预测与耗水量估算提供了很好的途径,明确了在不同季节通过土壤因子估算柽柳树干液流速率的可行性,可为制定水分管理措施提供参考。     

杏李树干液流变化与环境因子的关系研究

[目的]研究杏李树干液流变化与环境因子的关系,了解树体蒸腾耗水规律,为杏李水分管理提供理论依据.[方法]采用PS-TDP8型热耗散式树干液流测定系统连续监测,分析环境因子对液流速率的影响.[结果]杏李在不同生长阶段液流日变化均呈昼高夜低的单峰曲线,晴天液流速率高于阴天.各月液流速率均不相同,4月液流速率最低,月液流量为232.31L,6月液流速率最高,月液流量为533.81L.4、6和8月,杏李液流速率均与空气温度相关性最大,相关系数分别为0.831、0.806、0.846.5、7月,液流速率与光照强度的相关性最大,相关系数分别为0.860、0.863.4～8月回归方程决定系数R2均在0.8左右.[结论]在生长期,杏李树干液流速率日变化均呈现昼高夜低规律,晴天液流速率高于阴天.在整个生长阶段,6月液流量达到最大.杏李树干液流与环境因子显著相关,受光照强度和空气温度的影响最大.     

柽柳不同季节树干液流特征及其与土壤含水量及土壤温度的关系

为揭示库姆塔格沙漠东南部柽柳的水分传输过程,探究柽柳的耗水特性,本研究利用PS-TDP8树木茎流监测系统对柽柳的树干液流速率进行测定,分析土壤因子与液流速率在不同季节的差异。结果表明,夏季树干液流的启动时间最早,为7:20,峰值最大（6.93 cm·h^-1）,春季启动时间为7:40,峰值为6.46 cm·h^-1,秋季启动时间最晚,为8:40,峰值最小（4.22 cm·h^-1）。在日尺度上,春、夏、秋季柽柳树干液流速率与土壤含水量及土壤温度呈正相关,土壤温度分别单独能解释61.1%、65.6%、64.0%的树干液流变化,土壤含水量与土壤温度分别共同能解释73.4%、74.1%、76.9%的树干液流变化。在小时尺度上,春、夏、秋季树干液流与20、50 cm层土壤含水量及土壤温度呈显著负相关,50 cm层土壤温度是影响树干液流的主导因子。本研究建立了不同季节柽柳液流速率与土壤因子之间的回归方程,能够较好地解释不同季节树干液流速率变化,为柽柳树干液流速率预测与耗水量估算提供了很好的途径,明确了在不同季节通过土壤因子估算柽柳树干液流速率的可行性,可为制定水分管理措施提供参考。     

热扩散探针法在树木蒸腾耗水研究中的应用

介绍了热扩散探针方法(TDP)测定树干液流的基本原理,并综述了热扩散探针法在树木单株液流与耗水特征及其影响因素、林分蒸腾耗水量估计等研究中的应用现状,最后阐述了树干液流研究中存在的问题及展望.     

树干液流监测系统的研制

树干液流速率是判断根系水分吸收和蒸腾作用强弱的关键指标,被普遍应用于树木蒸腾耗水研究,常用的植物液流仪普遍是价格高昂、采样数据类型单一的进口设备,因此亟待研发集多因素于一体的树干液流监测系统。基于树干液流及气象和土壤因子建立树干液流监测系统,其采用基于热扩散技术的TDP液流计监测枝干液流,采用多类型传感器实现气象和土壤因素数据的收集,系统平台采用PHP+HTML+MySQL作为开发语言和设计工具。与对照植物液流仪对比,二者电压差、液流速率相关系数分别为0.834 3、0.876 5。选取环境因子对全天、日间、黑夜时段的白玉兰液流速率进行相关性分析,发现不同时段环境因子对液流速率的影响程度不同。此外,建立液流速率与环境因子的多元线性回归模型,其中全天时段的回归模型拟合程度较好,R²为0.674。该系统具有性价比高、监测指标多、各指标数据可视化等特点,可用于研究林木液流速率和环境因子的时空变化规律。     

运用热技术检测树干边材液流研究进展

介绍了各种热技术测定树干边材液流的基本原理和方法,并对热技术在树干水分运输格局、影响和调节树干边材液流的内外因素、基于树干液流测定值推算林分冠层导度和尺度放大以及夜间树干液流等方面研究中的具体应用进行了综述.目前,在运用各种热技术对林木树干液流的研究中,树干水分运输格局还需借助其他手段和方法进一步准确测定和佐证;影响树木边材液流内外因素的协同和补偿作用还需系统研究;基于热技术测定的树干液流值进行耗水时空尺度的扩大将成为该领域的研究热点之一.     

张家口崇礼区3种优势树种蒸腾耗水特征研究

依据组织热平衡原理,运用热扩散探针法,于2016年4月1日-2017年4月1日对张家口市崇礼区清水河流域油松、落叶松、白桦混交林中3个树种的树干液流速率进行连续监测,并同步观测气温、空气湿度、净辐射、总辐射、风速、日照时数、土壤温度、土壤含水量等环境因子,研究油松、落叶松、白桦的蒸腾耗水特征。结果表明:1）油松、落叶松、白桦3树种晴天条件下树干液流速率日变化呈典型的“单峰”曲线,阴天呈“双峰”或“多峰”曲线,雨天呈“多峰”曲线。3树种树干液流速率均表现为晴天＞阴天＞雨天。2）树龄相近的白桦、油松、落叶松生长季液流速率平均值分别为0.066、0.013、0.012 kg·h^-1·cm^-1,阔叶树种白桦液流速率明显高于针叶树种,分别是油松、落叶松液流速率的5.19和5.75倍。3）林分密度986株/hm²,油松、落叶松、白桦混交比例38%、54%、8%,林龄40 a左右,林分生长季总耗水量297.4 mm,其中油松、落叶松、白桦分别耗水98.0、118.1、81.3 mm。生长季林分耗水量占同期降雨量的58.3%,4、5、9月降雨量小于耗水量,水分供不应求。4）Pearson分析结果表明,油松、落叶松、白桦树干液流速率与气温、净辐射、总辐射、风速、日照时数显著正相关,与空气湿度显著负相关;偏相关分析结果表明,影响3树种树干液流速率的主导气象因子为气温、土壤温度和日照时数。     

不同时间尺度下黄土塬区19年生苹果树干液流速率与环境因子的关系

【目的】以黄土高原沟壑区的典型代表长武塬为研究区,通过环境因子估算19年生苹果树耗水速率在不同时间尺度上的可行性,以期为黄土塬区有限水资源条件下苹果发展的科学布局、合理制定果园管理措施、增强其生产能力提供理论依据。【方法】选取黄土塬区长武县19年生苹果林生态系统为研究对象,应用热扩散式茎流计（TDP）于2014年5-9月对苹果林内8株标准果树树干液流速率进行连续测定,并通过数据采集器CR1000（Campbell Scientific,UN）对数据进行采集分析,用位于距样地50 m处的自动气象观测站连续监测获取气象数据;分析不同时间尺度下19年生苹果树干液流速率与环境因子的关系,建立不同时间尺度下树干液流速率与环境因子的关系模型。【结果】小时尺度下,苹果树干液流速率与水汽压差相关关系最密切,且与太阳辐射、风速和地表温度均呈极显著相关关系,树干液流速率曲线呈明显的单峰曲线,逐步回归方程为：v=-11.683+2.3VPD+0.009Rs+0.55Ts+0.880Ws,相关系数为0.779。日尺度下,只有地表温度、水汽压差与苹果树干液流速率显著相关。逐步回归方程为：v=1.637+0.404Ts-3.097VPD,相关系数为0.771。月尺度下,19年生苹果树干液流速率整体表现为8月＞7月＞6月＞9月＞5月,进入逐步回归方程的仅有地表温度,逐步回归方程为：v=-3.524+0.509Ts,相关系数为0.981。时间尺度越大,与苹果树干液流速率相关的环境因子越少,但地表温度始终都是其主导因子,且相关系数随着时间尺度的增大而增大;风速只在小时尺度下与树干液流速率极显著相关。水汽压差在小时尺度下与树干液流速率极显著正相关,在日尺度下与树干液流速率极显著负相关;太阳辐射在3种尺度下与树干液流速率的相关关系不明确。3种尺度下的逐步回归方程,以月尺度下的相关系数最大。【结论】在较大的时间尺度上,通过对少量环境因子的监测便能推算整株植物甚至整个林分的耗水量;在较小时间尺度上,液流速率受较多环境因子影响,且对每个环境因子的分辨率较高。因此,用环境因子估算整株植物或整个林分耗水不能达到很高的精准度,还需采用直接测定的方法。     

宁南黄土丘陵区山桃树干液流速率及其与气象因子的关系

【目的】本文揭示了干旱缺水区林木的树干液流变化特征及其与主要气象因素的相关性。【方法】以宁南黄土丘陵区商讨人工林为研究对象,在2018年6-10月份,利用热扩散插针法对树干液流进行连续观测,同时结合HOB全自动气象站同步观测的气象因子,分析树干液流速率及其影响因素。【结果】①树干液流速率日变化特征在晴天呈单峰型曲线,阴雨天呈双峰或多峰型变化;日均树干液流速率的季节变化呈波浪状,但整体上有一个先升高后降低的变化趋势;液流启动时间在6月份为6:30,7-10月份为8:30。②各气象因子中太阳辐射和气温的日变化与树干液流相似,其他因子的相似度较低。③在生长季尺度上,太阳辐射和温度与液流速率呈极显著正相关(P0.01),风速与液流速率呈极显著负相关(P0.01),空气相对湿度不相关,不同月份影响树干液流的气象因子存在差异。④建立树干液流速率与主要气象因子的回归模型,预测山桃树干液流速率。【结论】本研究结果为宁南黄土丘陵区林木的生态水文过程和水资源综合管理提供科技支撑。     

马占相思整树蒸腾的日变化和季节变化特征

为深刻揭示华南丘陵退化荒坡植被恢复树种的水分利用特征,运用Granier 热消散式探针法对马占相思的树干液流进行了连续测定,并同步测定样树周围环境因子如光合有效辐射、总辐射、空气温度、空气湿度、土壤湿度等. 结果表明,马占相思树干东、南、西、北各方位测得的液流密度存在显著差异,并显著相关;以北方位液流密度为自变量,其他各方位液流密度作为因变量进行回归分析,发现回归系数随时间和个体的变化而变化. 对9月和2月的液流和光合有效辐射及水蒸气压亏缺的日变化作了对比,发现存在较大差异,分析认为是由于环境因子如温度低、雨雾多及落叶较多造成的. 相关分析得出各样树间整树液流季节变化格型一致. 分析了液流与环境因子的相关关系后发现树干液流与光合有效辐射、总辐射、温度、水蒸气压亏缺在不同时间尺度上(日内、日间、年内)均具有显著相关关系;与土壤湿度则在任何时间尺度(日内、日间、年内)不存在相关关系. 此外,精确计算得出马占相思整树全年的平均蒸腾量为9 380.9 kg,最大整树蒸腾量为14 076.6 kg,最小整树蒸腾量为6 229.8 kg,个体间差异较大.      

生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应

  目的  研究刺槐Robinia pseudoacacia生长季树干液流昼夜变化规律,探究气象因子对刺槐蒸腾的影响,为估算林木耗水和林分水资源管理提供理论依据。  方法  在山西省吉县蔡家川流域刺槐样地选择8株样树,于2021年5—9月采用热扩散探针(TDP)对样树树干液流进行连续观测,并同步监测太阳辐射、气温、土壤温度、风速、相对湿度等气象因子,并采用随机森林与逐步线性回归法分析气象因子对树干液流的影响。  结果  ①生长季各月昼间树干液流速率从小到大依次为9月、5月、6月、8月、7月,昼间树干液流速率对整日树干液流速率的贡献率为88%~93%;夜间树干液流速率从小到大依为9月、5月、8月、7月、6月,夜间树干液流速率对整日液流速率的贡献率为7%~12%。②影响昼间树干液流速率的主导气象因子在各月基本一致,主要为太阳辐射和气温;影响夜间液流速率的主导气象因子在各月存在差异,5、6月主要为土壤温度、水汽压亏缺,7月主要为气温,8月主要为水汽压亏缺、相对湿度,9月主要为风速与水汽压亏缺。③采用随机森林回归法构建的各月昼夜树干液流速率模型拟合度优于逐步回归法。  结论  昼夜树干液流速率在各月存在明显差异,夜间树干液流对刺槐耗水的影响不可忽视,气象因子对昼夜树干液流速率的影响程度不同,在根据气象因子模拟树木蒸腾耗水时应该区分昼间和夜间。图3表6参24     

北京山区造林树种耗水规律初探

利用热扩散探针配合自动气象站于2004年度在北京林业大学妙峰山试验林场对不同立地条件下的油松、侧柏、栓皮栎等树种的水分运移规律进行研究。结果表明:不同树种之间、以及同一树种在不同的立地条件下的水分运移规律有很大差异;林木耗水量受到树种本身的遗传因素和外界气候因子的制约,其中太阳辐射、大气温度、风速与液流呈正相关,空气相对湿度、土壤温度对液流的影响表现为负向关系;不同树种间耗水量为:阳坡栓皮栎>阴坡栓皮栎>油松>侧柏。     

不同灌水量条件下苹果树茎流变化规律及其影响因素

为分析阿克苏地区苹果树在不同灌水量条件下(滴灌单次灌水量99.0、148.5、198 m3·hm-2,分别标记为W1、W2、W3)茎流变化规律和气象因子对其的影响,以红肉苹果树(红色之爱119/06)为试验材料,2020年6—9月通过TDP插针式茎流仪连续观测苹果树茎流速率,用HOBO小型气象站自动获取气象数据.结果表...     

元宝枫树干液流的时空变异性研究

该研究应用热扩散式边材茎流计,对北京植物园绿地中元宝枫树干液流的时空变异特征进行了观测.研究结果显示:树干液流的日变化和季节差异与太阳辐射日变化和季节差异具有较好的一致性,夏季太阳升起比春秋早,落日比春秋晚,相应地树干液流启动夏季比春秋季早,进入低谷比春秋季晚;元宝枫为春季耗水性树种,树干平均液流速率春季0·00188cm/s、夏季0·00112cm/s、秋季0·00086cm/s;元宝枫树干液流存在明显的方位差异,同一样木,液流最大方位的流速可达平均值的122·1%,最小为平均值的86·3%,在同一株样木上,液流的方位差异较为稳定,不同样木液流最大和最小的方位不同,树干液流的方位差异与冠幅大小无关;在垂直高度上,春夏两季上部液流的波动节律明显早于下部和中部,液流速率上部最大,中部次之,下部最小.     

新疆乌拉泊库区主要乔木树种树干液流对比研究

选择新疆乌拉泊库区沙枣、银白杨、大果榆、白榆和火炬等5种乔木树种,于2009年5月份和8月份对树干液流和气象进行同步监测。结果表明:(1)沙枣、银白杨和火炬树干液流表现为单峰曲线;大果榆和白榆树干液流则为双峰曲线;5月份平均液流流速为火炬>银白杨>沙枣>大果榆>白榆;8月份树干液流平均流速为沙枣>白榆>大果榆>火炬=银白杨。(2)5种树种的树干液流流速与气温、太阳辐射强度呈极显著正相关,与空气相对湿度呈极显著负相关;除大果榆树干液流与风速呈显著相关外,其余树种树干液流流速与风速关系不密切。(3)沙枣、大果榆和白榆8月份树干液流流速比5月份高;火炬则表现出相反的变化趋势;银白杨变化不明显;5种树种的日耗水量也表现出类似的变化;各树种5月份日耗水量为大果榆>白榆>火炬>银白杨>沙枣;8月份的日耗水量为大果榆>白榆>沙枣>银白杨>火炬。     

北京地区几个造林树种耗水性比较研究

利用热扩散式边材液流探针于 2 0 0 0— 2 0 0 1年 ,在北京西山地区北京林业大学教学实习林场对油松、侧柏、刺槐、栾树、臭椿和君迁子等树种的蒸腾耗水性进行了对比研究 .结果发现 ,树种之间在耗水量、耗水节律、耗水生态对策 ,以及耗水的调节机制方面存在很大差异 .其中 ,树木的叶片蒸腾速率、树干木质部边材宽度、边材导管分布与形态特征、根系空间分布特征等因素对单木耗水量均有不同程度影响 .通过比较发现 ,油松液流通量显著大于侧柏 ;刺槐、栾树、臭椿和君迁子 4个树种中栾树单木耗水速率最高 ,其次是臭椿 ,刺槐和君迁子最低 .     

‘寒富’苹果树茎流特征及其对环境因子的响应

【目的】果树蒸腾规律集中体现在其茎流特征上,研究东北地区‘寒富’苹果Malus pumila Mill（‘Hanfu’）树蒸腾耗水规律,为制定适宜的灌溉制度提供理论依据。【方法】采用热扩散式茎流计（TDP）于2017年5—10月连续监测‘寒富’苹果树幼果期至落叶期的茎流速率,用果园内自动气象站获取气象数据;分析‘寒富’苹果树茎流特征及其与环境因子间的关系,建立树干茎流速率与环境因子的关系模型。【结果】‘寒富’苹果树单日茎流速率呈现昼高夜低的单峰“几”字型变化,夜间茎流速率变化稳定,零点到日出的时间段内茎流速率变化平缓且接近于0,日落后到次日零点的时间段内仍然保持较高的茎流速率水平。果树生长周期中,茎流启动时间和下降时间较集中,到达峰值的时间较分散。夜间茎流量占比为10月>9月>5月>6月>8月>7月,10月夜间茎流量占比达到33.69%,7月夜间茎流量占比仅为4.57%。瞬时尺度下环境因子与‘寒富’果树茎流相关性程度大小为：太阳辐射>大气温度>风速>水汽压差>相对湿度>30 cm土层温度;‘寒富’苹果树茎流速率和各环境因子的多元回归方程为：V=6.441+0.012Rn+1.874T–0.577Ts,_5cm+1.915Ws–9.766VPD–0.362RH,方程的相关系数R ²为0.842。茎流与10 cm土层含水率在日尺度下显著正相关,相关性系数为0.521,与其他土层含水率相关性不显著。 【结论】东北冷凉地区‘寒富’苹果树在6—9月蒸腾量较大,蒸腾受太阳辐射、风速等环境因子影响程度高,应注意在果实膨大期,尤其7、8月及时补充灌水,灌水时间宜避开太阳辐射最强的时间段,选在日出前或在日落后,以减少蒸发造成的水分损耗。     

枣树蒸腾耗水变化规律

对壶瓶枣单木蒸腾速率、单株耗水量的变化规律以及蒸腾速率与土壤含水量的关系进行了研究.结果表明:枣树蒸腾速率的日变化呈单峰曲线,夜间枣树树干也有微弱的茎流.枣树不同物候期蒸腾速率变化规律不同,萌芽期和落叶期蒸腾速率较小,而果实膨大期最大.枣树平均蒸腾速率在4月最高.枣树日累计蒸腾量曲线呈"S"型,蒸腾日累计量为10.47...