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。     

茂兰喀斯特森林亚优势种短萼海桐树干液流特征及其环境因子响应

使用热扩散液流探针,于2012年2月—2014年3月连续测定茂兰喀斯特常绿落叶阔叶林的亚优势种短萼海桐的树干液流,同步测定气温、太阳辐射、降水量和土壤含水量等环境因子,分析海桐树干液流速率和整树蒸腾量在日、季节时间尺度和天气类型下的变化特征,以及液流速率与环境因子的关系。结果表明:海桐单株日均液流速率为(3.14±0.10)g H2O/m2·s中白天和夜间的液流速率分别为(5.20±0.17)g H2O/m2·s和(0.55±0.02)g H2O/m2·s,相差9.45倍。不同天气类型的液流速率表现为:晴天(5.71±0.15)g H2O/m2·s阴天(1.95±0.10)g H2O/m2·s雨天(1.65±0.10)g H2O/m2·s。海桐样树单株日均蒸腾量为(2.10±0.07)kg,范围为(0.09~8.05)kg,其中白天蒸腾量(1.94±0.06)kg和夜间补水耗水量(0.16±0.01)kg分别占日耗水量的92.38%和7.62%。各季节的单株日蒸腾量依次为:夏季(3.32±0.14)kg/d秋季(2.18±0.12)kg/d春季(2.14±0.12)kg/d冬季(0.76±0.05)kg/d。相关分析表明:在不同天气类型的各时段,液流速率均与气温、水汽压亏缺和风速呈极显著正相关(P0.01),与空气相对湿度呈极显著负相关;太阳辐射在白天时段和全天尺度与液流速率呈极显著正相关;液流速率与降水量在雨天夜间呈极显著正相关,与土壤体积含水量在晴天、阴天的夜间及雨天所有时段呈极显著正相关。在相关分析的基础上,分时间尺度和天气类型建立了单株日均液流速率与环境因子的逐步回归方程。逐步回归结果表明:白天和夜间,影响海桐液流最主要的环境因子分别是太阳辐射和20cm层土壤体积含水量。晴天和阴天,气温对液流的影响高于其它环境因子,在雨天,太阳辐射则是主要影响因子。春季、秋季和冬季,海桐液流主要受太阳辐射控制,夏季则主要受VPD控制。太阳辐射、气温、VPD是影响海桐液流速率的主要环境因子,土壤水分是夜间补水液流的驱动因子。     

冀北山地油松树干液流特征及其对环境因子的响应

依据组织热平衡原理,运用热扩散探针法,于2015年3月1日—2016年3月1日对冀北山地小五台山自然保护区油松的树干液流速率进行连续监测,并同步观测气温、相对湿度、净辐射、总辐射、风速等环境因子的变化,研究油松树干液流对环境因子的响应。结果表明:(1)小五台地区,油松树干液流启动于4月下旬,结束于10月下旬,前后历时184d。晴天条件下,油松不同月份树干液流速率日变化均呈典型的单峰曲线。不同月份油松树干液流的启动、到达峰值、结束时间以及液流升降速率存在差异。(2)油松树干液流速率日均值变化,除4月和10月较低外,其余各月都达到0.02kg/(h·cm)以上,尤以5月和8月最高,分别达到0.028,0.027kg/(h·cm)。各月峰值变化与日均值变化基本一致。(3)油松树干液流速率与空气温度、净辐射、总辐射、水汽压亏缺、风速呈极显著正相关,与空气湿度呈极显著负相关。各环境因子对油松树干液流速率影响大小顺序为空气温度净辐射总辐射空气湿度风速。(4)油松整个生长季单株总耗水量为(2679.58±579.83)kg,以5月、8月耗水量最大,分别为(585.14±110.92)kg和(510.08±87.96)kg。     

杨树人工林树干液流特性及其与影响因子关系的研究

以中林46杨和廊坊杨为研究对象,采用热扩散茎流计和自动气象站对树干液流和林内环境因子进行长期同步观测。结果表明:无论晴天还是阴天,树干液流速率日变化都呈单峰曲线;不同月份树干液流速率日变化存在差异;边材液流速率与气象因子之间存在着良好的相关性,在一定范围内,树干液流速率与辐射强度、空气温度呈正相关,与相对湿度呈负相关,与风速和10cm土壤温度的相关性较差;建立了3a,5a生中林46杨和5a生廊坊杨多元线性回归模型,表现出良好的相关性。     

杨树春夏季树干液流与耗水变化规律

以北京市大兴区榆伐镇大兴林场沙地杨树人工林107欧美杨(Populus×euramericanacv.“74/76”)为研究对象,采用热扩散式探针(TDP)结合HOBO自动气象站,于2011年3-7月对杨树树干液流及林地环境因子进行连续观测.结果表明:杨树春夏季边材液流的日变化均呈单峰曲线,夏季液流每天启动的时间早于春季3h左右,达到峰值的时间晚于春季1h左右,迅速下降的时间晚于春季2h左右,峰值和日平均液流速率小于春季;3-7月的月平均液流通量介于5.31～51.31 cm3/h;平均液流通量夏季(47.92 cm3/h)＞春季(35.72 cm3/h);日耗水量随胸径的增大而增加,与树干胸径和边材面积的相关性达极显著水平(p＜0.01),相关系数分别为0.956和0.984.杨树边材液流速率和液流通量的季节变化说明杨树夏季蒸腾量大,是水分管理的关键时期.     

利用TDP茎流计研究沙地樟子松的树干液流

用TDP茎流计连续测定了沙地樟子松南北两方向的树干液流,并用传感器同步记录环境因子变化,探讨环境因子对树干液流的影响。沙地樟子松树干液流日变化呈双峰有规律变化,南面树干液流速度和变化幅度大于北面树干液流速度和变化幅度;树干液流启动比环境因子晚1小时左右,然后迅速上升,在9:30达到第一个峰值,在17:20左右迅速下降,南面树干液流速度峰值出现在9:30左右,北面峰值出现在13:20左右;通过相关系数分析,树干液流与空气温度、空气相对湿度、太阳辐射和土壤水分相关明显,南北两方向的树干液流受环境因子的影响程度不一样,在南面,太阳辐射>空气温度>空气湿度,而在北面空气温度>太阳辐射>空气湿度;日树干液流量集中在9:30到17:20,占全天树干液流量的70%多,北面树干液流量是南面树干液流量的0.5~0.6。     

北京山区刺槐、栓皮栎生长旺季液流特性及影响因子

利用热扩散式树干液流探针于2008年5—9月对北京西山地区刺槐、栓皮栎树干液流进行系统观测,同时结合环境因子的观测数据。分析结果表明,刺槐、栓皮栎树干液流速率的日变化规律在晴天为宽峰或双峰型曲线,阴雨天为多峰型曲线。5,6月,刺槐月平均树干液流速率小于栓皮栎,后者分别是前者的1.58和1.08倍;7—9月,刺槐月平均液流速率大于栓皮栎,前者分别是后者的1.391,1.408和1.450倍。栓皮栎不同高度处树干液流差异明显,5,6月典型晴天树干上位液流速率大于中位和下位,7—9月典型晴天树干下位液流速率大于上位和中位。生长旺季刺槐、栓皮栎树干液流速率均与太阳辐射强度、大气水势和空气水汽压亏缺呈正相关,与土壤水势呈负相关,建立了生长旺季观测期间的树干液流速率与环境因子多元线性回归方程,经F值检验,均达到极显著水平。     

火龙果周年液流特征及其对环境因子的响应

为探明火龙果蒸腾规律,采用田间大棚试验,研究了4 a生火龙果树主茎的液流速率,并同步监测相关环境因子,分析其液流特征及其与各因子间的关系。结果表明:火龙果单日液流以春季(3—5月)最高(平均值11.95 g/h),其次是冬季,最小是夏季,呈显著性季节变化;单日液流主要呈单峰曲线,峰值出现频率最多的时段是在10:00-13:00,谷值主要出现在17:00-20:00,随后至24:00液流呈增长趋势,零点到日出前液流速率变化平缓;白天(日出-日落期间)的液流量占全天的49.60%～71.51%,夜间则降低。伴随春季火龙果新梢的大量生长,白天的液流峰值和日液流总量为四季中最高,说明生育期起主导作用,但春季的夜间液流占比(平均31.05%)显著低于其他季节(P0.01);夏季峰值出现的时间分散在上午或者下午,且液流量较低,说明高温和强光产生了抑制作用;其余季节峰值则集中在中午。白天与夜间液流总量呈显著正相关,相关系数为0.917(R~2=0.841,n=84)。瞬时尺度下液流速率与光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation,PAR)呈正相关(P0.01),但与饱和水汽压差(Vapor Pressure Deficit,VPD)等呈负相关(P0.01)。昼夜间液流对空气相对湿度(Relative Humidity,RH)和气温的响应相反。研究结果为火龙果水分及营养管理提供科学依据,在火龙果大棚生产的周年水肥管理中,满足春季需求是重中之重。     

油松树干液流进程与太阳辐射的关系

 为了系统研究太阳辐射与边材液流时间进程间的关系,利用热扩散式边材液流测定系统和自动气象站对京西山区油松边材液流速率和太阳辐射强度进行一年的同步监测。结果表明,晴天条件下,不同季节太阳辐射和油松边材液流时间特征的变化呈现很大差异:液流的启动时间、停止时间以及液流高峰出现时间,一般滞后于太阳辐射03 h,春季滞后的时间相对更长,多在3.5h以上;液流持续时间在不同季节差异明显,没有表现出良好的规律性。夏季太阳辐射和油松树干液流的上升持续时间、上升速率、到达峰值时刻和下降持续时间等时间进程特征量之间表现出较好的定量相关性,而春秋季只有极个别特征量表现为相关性显著。液流速率的季节模型说明,利用太阳辐射强度模拟油松的季节耗水模型（尤其是秋季）更具实用性,但还有待于优化。     

北京山区典型树种树干液流特征及其对环境因子的响应研究

2010年6—9月在妙峰山林场,运用SF-L树干液流仪分别研究分析了典型晴天和生长季侧柏、栓皮栎、油松、刺槐的树干液流速率变化特征及树干液流速率对环境因子的响应。结果表明:4种树种的树干液流速率变化规律呈单峰型,其中侧柏的平均树干液流速率最大,为0.079 3cm/min,刺槐最小,为0.048cm/min。4种树种在各个月份的平均液流速率变化较大,但均在8月份达到最大值。对环境因子影响树干液流速率的相关分析表明:气温、太阳辐射、VDP、土壤含水率和土壤水势与树干液流速率呈正相关,而相对湿度与树干液流速率呈负相关关系,风速、土壤温度与树干液流速率的相关性不明确。太阳辐射对树干液流速率的影响最大,其中对阔叶树种刺槐和栓皮栎的影响比对针叶树种油松和侧柏更大。环境因子对阔叶树影响较大,对针叶树影响较小。运用多元线性回归方法,得出了4种不同树种的树干液流速率和环境因子的多元线性回归方程。     

生长季大叶女贞树干液流的径向分布特征

采用根据热平衡原理设计的热扩散探针（TDP）,于2010年5-10月在河南省济源市的黄河小浪底森林生态系统定位研究站对大叶女贞径向10mm、20mm、30mm深度处的树干液流进行连续监测,并分析大叶女贞径向不同深度液流的变化规律及其与各气象因子的关系。结果表明：（1）大叶女贞在整个生长季南北方位径向液流速率平均值沿边材从外到内均呈现＂低-高-低＂的分布特点,即Fs_20〉Fs_30〉Fs_10。（2）不同月份,南北方位不同深度液流速率月平均值在整个生长季变化趋势基本一致,南面为6月〉7月〉8月〉9月〉10月〉5月,北面为7月〉6月〉8月〉9月〉10月〉5月。（3）在整个生长季,三种典型天气春季液流速率都是Fs_10〉Fs_20〉Fs_30,夏秋季都是Fs_20〉Fs_30〉Fs_10。径向上液流启动时间都是Fs_10〉Fs_20〉Fs_30,停滞时间绝大多数为Fs_30〉Fs_20〉Fs_10,即越靠近形成层其启动时间越早,停滞时间越晚。（4）在日变化和季节变化上,三个深度的变化趋势基本一致。晴天,春季液流速率日变化均呈现尖峰形曲线,夏季呈现宽峰形,秋季呈现双峰形;多云天气,春夏秋液流速率日变化均呈现多峰形曲线。夏季树干液流启动时间早于春秋,停滞时间晚于春秋,因此,夏季液流高峰持续时间均长于春秋季,即夏季液流速率的曲线峰形明显宽于春秋季。     

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。     

东北春玉米单株茎流变化规律及其农田尺度提升方法

为揭示春玉米单株茎流速率规律,明确单株茎流提升至群体蒸腾的尺度转换因子,2017和2018年连续在东北典型黑土区开展了春玉米田间试验,对春玉米灌浆期内茎流速率、气象数据、棵间蒸发及土壤剖面含水率进行观测和分析。结果表明:春玉米茎流速率有明显的昼夜变化规律,降雨对玉米茎流有较强的抑制作用,降雨后茎流速率明显升高;在晴、阴、雨天气情况下玉米白天茎流差异较大,且在阴雨天气情况下,茎流曲线呈多峰曲线,峰值较低。玉米茎流的变化是各种环境因素综合作用的结果,其中茎流速率与空气温度、光合有效辐射、相对湿度间相关系数的绝对值皆在0.8以上,表明他们是影响东北黑土区茎流速率的主要环境因素。以茎粗、茎干截面面积、叶面积为尺度转换因子将单株茎流尺度提升得到春玉米农田尺度群体蒸腾量,将2 a灌浆期春玉米群体蒸腾量与棵间蒸发之和,与水量平衡法计算得到的蒸发蒸腾量进行比较,误差均在20%以内。3种尺度提升方法和水量平衡法得到2 a春玉米灌浆期内日均蒸发蒸腾量分别在4.22～4.78、3.91～4.56 mm/d范围内。其中以叶面积为尺度转换因子计算的蒸发蒸腾量与水量平衡法的结果最为接近,相对误差在5%左右,表明东北高寒黑土区春玉米农田适合采用叶面积作为单株向农田尺度提升的转换因子。     

砒砂岩地区3种主要树种边材液流动态特征

为深入了解砒砂岩地区主要树种的水分利用特征,以内蒙古圪秋沟小流域砒砂岩区水土保持科技示范区为研究区域,运用茎热平衡法(SHB)对沙棘、柠条、油松3种主要树种蒸腾耗水进行研究,监测3种树种的边材液流日变化及不同天气条件下的液流速率。结果表明:(1)在生长期内,3种树种的液流速率均呈单峰曲线,其到达峰值时间大体相同。(2)在晴天时,沙棘的平均液流速率最高,可达到0.117 72cm/s,而油松与柠条的液流速率相近,3种树种的日平均流速分别为0.029 01,0.018 15,0.022 03cm/s。(3)在不同天气条件下,3种树种的边材液流速率变化规律均为晴天阴天雨天,各树种达到峰值的时间也有所差异,其规律亦为晴天阴天雨天。研究结果旨在为砒砂岩地区植物水分供求关系提供数据支撑,为该地区生态恢复与环境治理提供理论依据。     

不同水分胁迫条件下温室番茄茎流和叶片水势的反应

以番茄"金粉2号"(Jingfen 2)品种为试材,设正常灌溉(T1)、轻度胁迫(T2)和重度胁迫(T3)3个土壤水分处理,观测不同土壤水分条件下番茄植株的茎流速率和叶片水势。结果表明,番茄植株茎流速率日变化呈现明显的规律性,晴天,T1和T2的番茄茎流速率呈明显的双峰曲线,中午12:00左右气孔关闭,茎流速率出现低谷。阴天,T1和T2处理番茄茎流日变化趋势总体较为平缓。不同水分处理下番茄的蒸腾量差异明显,水分胁迫处理的番茄蒸腾量均小于正常灌溉,土壤水分胁迫程度越严重,日蒸腾量越低。随着水分处理天数的增加,不同灌溉处理番茄的蒸腾量差异逐渐缩小。叶片水势随灌溉后天数增加而逐渐减少,叶片水势T1>T2>T3。相关分析表明,影响番茄茎流的主要气象因子为太阳辐射、空气温度和空气湿度。研究认为,番茄茎流与太阳辐射、空气温度和土壤水分呈正相关,叶片水势与空气相对湿度呈负相关。研究结果可为设施番茄水分管理提供科学依据。     

长三角区典型林分浅层土壤温度变化特征

为客观反映长三角区典型林分下浅层土壤温度变化特征,揭示森林调节浅层土壤温度的作用.使用土壤温度传感器EM50对南京铜山麻栎(Quercus acutissima)林地、毛竹(Phyllostachys edulis)林地及杉木(Cunninghamia lanceolata)林地浅层(5 cm、10 cm、15 cm)土壤温度于2012年6月至2013年5月进行长期监测,以裸地为对照,分析以上3种林分内浅层土壤温度变化特征.结果表明:林内土壤温度日变化及年变化幅度均较裸地小,其中日较差从大到小依次为:裸地、杉木林、毛竹林、麻栎林;年较差从大到小依次为:裸地、杉木林、麻栎林、毛竹林;森林具有夏、秋季降低林内土壤温度的作用,其中,毛竹林降低土壤温度效果最好(约降低1～3℃),冬、春季具有提高林内土壤温度的作用,其中,杉木林提高土壤温度效果最好(约提高0.1 ～1℃);森林能降低年均土壤温度,其中毛竹林约降低1～2℃,麻栎林与杉木林约降低0.5 ～1.5℃;森林能滞后林内土壤温度日最值出现的时刻,其中杉木林滞后时间最长,其次为毛竹林,最后为麻栎林;林分能降低土壤温度日最高温,春、冬季可提高土壤温度日最低温,其中麻栎林降低土壤温度日最高温作用最好,春、冬季,杉木林与麻栎林提高土壤温度日最低温作用最好.毛竹林与麻栎林土壤温度日较差及年较差均要小于杉木林,毛竹林的夏秋季降温和冬春季升温的能力要优于麻栎林与杉木林,杉木林滞后土壤温度出现时刻的能力要优于毛竹林与麻栎林,麻栎林降低土壤温度最高温与升高土壤温度最低温的能力要优于毛竹林与杉木林.该结论可为林内土壤环境保护及树种选择提供参考依据.     

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。