基于树干液流技术对杨树冠层吸收臭氧特征的分析

基于树干液流的技术方法,在自然状态下对杨树(Populus spp.)臭氧吸收特征进行了研究。结果表明:臭氧质量浓度日变化呈单峰型,其变化范围为25.5~175.0μg·m-3;臭氧吸收速率(FO3)和臭氧吸收导度(GO3)日变化均为单峰型;FO3均值为(78.22±39.45)nmol·m-2·s-1,GO3均值为(127.60±64.35)mmol·m-2·s-1;环境因子水汽压亏缺(D)、太阳辐射(Rs)和风速对FO3和GO3的响应,导致臭氧吸收通量相对较高,D对更高的GO3和FO3更敏感,随着D增加臭氧吸收减少,Rs在达到50 W·m-2时GO3和FO3也有所降低;臭氧质量浓度抑制树木蒸腾,影响液流密度的变化;臭氧质量浓度超过临界水平引起树木相应的响应,杨树AOT40为72.02 mg·m-3·h-1,远超过对树木危害的臭氧质量浓度的临界水平10.71 mg·m-3·h-1,说明了杨树的高臭氧风险,树干液流技术适用于计算植物的臭氧吸收量。     

不同优势等级杨树人工林吸收臭氧特征

本文基于树干液流的技术方法,在自然状态下对不同优势等级杨树吸收臭氧特征进行了研究。结果表明:臭氧浓度日变化呈单峰型,其变化范围在25.5~175.0μg/m3之间,臭氧浓度变化趋势与温度变化趋势一致;不同优势等级杨树臭氧吸收速率和臭氧冠层导度日变化均为单峰型;臭氧吸收速率表现为劣势木(43.24nmol/(m2·s))>中等木(29.77nmol/(m2·s))>优势木(24.56nmol/(m2·s)),臭氧冠层导度为优势木(101.59mmol/(m2·s))>劣势木(92.92mmol/(m2·s))>中等木(81.60mmol/(m2·s))。不同优势等级臭氧吸收速率均值为(32.52±7.87)nmol/(m2·s),臭氧冠层导度均值为(92.04±8.18)mmol/(m2·s)。不同优势等级太阳辐射、水汽压亏缺和温度对臭氧冠层导度和臭氧吸收速率的影响均表现为优势木>劣势木>中等木。臭氧浓度的峰值滞后于液流密度的峰值,过高的臭氧浓度会抑制树木蒸腾,大气臭氧浓度变化和树干液流密度具有较好的一致性,树干液流技术适用于计算植物的臭氧吸收量。      

树干液流研究进展与展望

树干液流是土壤-植物-大气连续体水流路径中一个关键的链接,承接了庞大的地下根系所吸收、汇集的土壤水,并决定着整个树冠的蒸腾量,因此成为分析树木耗水特性、研究树木水分传输机理的重要指标。结果表明,1）常见的测定树干液流的5种方法,对比分析各种方法的原理以及优点和缺点,热比率法是目前研究树干液流最可靠的方法。2）分析树干液流的日季变化、方位变化和高度变化,发现大多树干液流日变化呈单峰型,季节变化总体上呈现夏季液流速率最高,春秋次之,冬季最小的变化趋势。3）分析不同树种树干液流与环境因子的滞后效应及与环境因子的关系,发现树木液流与太阳辐射、水汽压亏缺等呈正相关,与空气相对湿度呈负相关。针对目前研究中存在的问题提出了有待进一步解决的问题,旨在为进一步研究树木耗水及生态需水提供理论依据。     

半干旱黄土丘陵区河北杨和油松生长季树干液流特征

为探究半干旱黄土区河北杨Populus hopeiensis和油松Pinus tabulaeformis树干液流密度变化特征,利用Granier热扩散探针监测陕西省延安市吴起县河北杨和油松人工林生长季（6-10月）树干液流密度的变化过程,并同步测定气象因子、林下土壤含水量和树木茎周长变化。结果表明:①2种树种树干液流密度日变化表现为“昼高夜低”单峰或双峰型曲线,油松比河北杨晚1 h左右到夜间水平。河北杨各月日均液流量大小为7月（3.69 kg·d-1）> 6月（2.90 kg·d-1）> 8月（2.63 kg·d-1）> 9月（1.47 kg·d-1）> 10月（1.16 kg·d-1）,油松为7月（5.74 kg·d-1）> 6月（3.30 kg·d-1）> 8月（3.29 kg·d-1）> 10月（2.06 kg·d-1）> 9月（1.76 kg·d-1）。2种树种晴天树干液流密度变化幅度较大,而雨天变化幅度较平缓。②观测期间,2种树种均存在夜间液流活动,主要发生在0:00-6:00,在1:00点开始逐渐上升。河北杨和油松夜间液流量占全天总液流量最大比例分别为23.8%和16.6%,观测期间平均比例分别为12.1%和10.0%。③相关分析表明:河北杨液流密度与太阳辐射和气温呈极显著正相关（P < 0.01）,与风速显著正相关（P < 0.05）,与相对湿度极显著负相关（P < 0.01）,油松液流密度与太阳辐射、风速、气温和土壤含水量呈极显著正相关（P < 0.01）,与相对湿度和气压显著负相关。2种树种液流密度日变化与茎周长日变化呈显著负相关关系,液流活动能够指示树干茎周长白天收缩和夜间膨胀的日变化。     

尾巨桉树干液流动态及其影响因子分析1）

为了正确认识桉树的耗水规律,利用热扩散探针法对2～3年生尾巨桉树干液流进行连续监测,分析其动态特征,并利用自动气象站同步测定林分气象条件,分析各气象因子与液流的关系。结果表明：2～3年生尾巨桉树干液流白天变化幅度较大,呈单峰曲线,占全天液流量的85％以上,变化特征与4年生尾巨桉相似,日平均树干液流密度为5．06 mL· h－1· cm－2较4～6年生尾巨桉日平均液流密度大,夜间液流曲线平坦且较弱,夜晚平均树干液流密度为1．79 mL· h－1· cm－2是4年生的3．8倍。不同月份间晴天的树干液流特征存在较大差异。不同天气条件下,晴天的液流启动时间最早（7：00）,达到峰值所需时间最短（4．5 h）,且液流峰值最大（18．47 mL· h－1· cm－2）,持续时间最长,日液流量也最大;其次是阴天,最后为雨天。2～3年生尾巨桉树干液流密度与大气温度、风速、太阳辐射、光合有效辐射以及水汽压亏缺呈极显著正相关（P＜0．01）,与空气湿度呈极显著负相关（P＜0．01）,相关系数分别为0．468、0．127、0．903、0．909、0．778、－0．626,这与4年生尾巨桉影响因子略有不同;日耗水量与大气温度、太阳辐射、光合有效辐射和水汽压亏缺呈极显著正相关（P＜0．01）,与空气湿度呈显著负相关（P＜0．05）,相关系数分别为0．489、0．489、0．523、0．408、－0．184。     

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．     

天目山柳杉古树的树干液流速率时空变化

应用热扩散式边材液流计,研究了天目山柳杉Cryptomeria fortunei树干液流速率时空变化、蒸腾耗水量及其与环境因子的关系,揭示了柳杉水分生理的内在机制。结果表明：柳杉树干液流速率的日变化呈单峰曲线．春季于6：20左右启动,12：30左右达到峰值,18：50左右开始迅速下降。夏季于7：00左右启动,13：20左右达到峰值．19：40左右开始迅速下降。春季液流启动比夏季早,达到高峰和迅速下降时间均比夏季提前。春季液流峰值、日均液流速率和液流量均显著大于夏季,且胸径越大的柳杉液流速率越大：在柳杉不同方位上．春季柳杉南向液流速率最大,为平均值的187．3％,西向最小仅为平均值的15．4％。夏季东向液流速率最大,为平均值的226．2％．北向最小为平均值的33．1％。同一季节不同测点的液流速率目变化有明显差异．但具有较好的一致性．不同季节液流变化节律表现不同;在柳杉垂直高度上,柳杉春季日均液流速率大小排序为中位（61．71g．min-1）〉上位（48．36g．min-1）〉下位（35．10g·min-1）,夏季则为上位（20．65g·min-1）〉下位（14．81g·min-1）〉中位（10．43g·min-1）,不同高度的树干液流速率差异明显,且上位液流的波动节律明显早于中位和下位．上位液流峰值出现的时间比下位要早。图5表3参30     

辽西农林复合系统中杨树水分耗散规律

以辽西杨树-烟草复合系统为研究对象,采用Granier热扩散探针法,对杨树-烟草复合系统的杨树树干液流进行连续观测,并对环境因子(空气温度、空气湿度、净辐射、风速、土壤温度和土壤湿度)进行同步观测。结果表明:杨树液流速率具有明显的早晚低、中午高的单峰型日变化特征,并具有从6月到9月逐渐降低的季节性变化规律,6月液流速率月平均的日变化峰值为5.77×10-3cm/s,9月下降至2.34×10-3cm/s。相关分析表明:净辐射、空气温度、空气湿度是杨树液流速率的主要影响因子,风速和土壤温度次之,土壤湿度影响最小,并建立了依据环境因子估算液流速率的逐步回归模型。树干液流与环境因子之间的数量关系能很好地预测杨树的蒸腾耗水量。     

环境因子对大兴安岭南段白桦树干液流变化特征的影响

为揭示半干旱区大兴安岭南段白桦(Betula platyphylla)树干液流变化特征及其对环境因子的响应,以该地区赛罕乌拉国家级自然保护区的主要树种白桦为对象,在2019年6月初至9月末,运用Granier热扩散边材树干液流探针(TDP)对白桦进行树干液流观测,并利用WS1000自动气象站同步监测太阳辐射、空气温度、空气相对湿度等环境因子,分析白桦树干液流特征及其对环境因子的响应。结果表明:各月的日累计液流密度值由大到小依次为7月(70.769 5 cm3·cm-2·d-1)、8月(69.045 9 cm3·cm-2·d-1)、9月(67.955 3 cm3·cm-2·d-1)、6月(57.292 4 cm3·cm-2·d-1)。液流密度日变化表现为单峰曲线,总体变化规律为昼高夜低。液流密度与各环境因子相关系数由大到小依次为太阳辐射Rs(0.837)、空气温度Ta(0.608)、空气水汽压亏缺VPD(0.589)、空气相对湿度RH(0.453),并且均达到极显著检验水平(P<0.01),在7月时液流密度对林内小气候有极显著响应。采用多元线性回归分析建立液流密度与各环境因子的回归方程的决定系数R2=0.747,拟合度较高,总体回归效果显著,且模拟值与实测值动态变化规律较为一致,绝对误差为8.76%。白桦树干液流密度对太阳辐射以及空气温度的变化具有较高敏感性,液流密度与各环境因子之间存在显著线性相关性。     

春夏季温州雁荡山杉木林臭氧质量浓度垂直变化特征

森林中臭氧浓度不仅影响林木生长,也影响游憩环境质量,是森林康养环境研究的热点之一。根据2017年春夏两季对温州雁荡山国家森林公园内杉木Cunninghamia lanceolata林不同垂直高度臭氧浓度及气象因子昼夜24 h同步监测数据,分析了不同高度臭氧浓度的变化规律及其影响因素。结果表明:除春季H₃（林冠上层）臭氧质量浓度日最大8 h均值达到中国二类环境功能区质量要求外（≤200 μg·m-3）,两季节中其余各高度臭氧质量浓度日最大8 h均值及小时均值均达到中国一类环境功能区质量要求（≤160 μg·m-3）;春夏两季各高度臭氧质量浓度从小到大依次为H₁（距地面1.5 m）,H₂（林冠中部）和H₃,且春季H₁,H₂和H₃臭氧质量浓度日均值差值高于夏季;两季各高度臭氧质量浓度均为日间高、夜间低,且高值出现于11:00-15:00,低值出现于5:00;春夏两季各高度臭氧质量浓度小时均值与温度、风速呈正相关,与相对湿度呈负相关;春季各高度臭氧质量浓度与气压呈负相关。总体来讲,在雁荡山杉木林环境中,以臭氧质量浓度变化规律为游憩及游憩设施布设标准,在时间的选择上,夏季比春季更适合出游,且夜间优于白天;在空间的选择上,建议选择林下及树冠中部布置游憩设施,如林下栈道及空中栈道或森林木屋等设施。     

三种石斛与大叶落地生根光合作用比较研究

石斛属为兰科大属,部分物种光合作用行景天酸代谢途径。为了检验石斛的光合作用碳代谢途径,试验选用典型的专性景天酸代谢植物大叶落地生根为对照。光合作用测定结果表明,报春石斛的光饱和点为700μmolphoton.m-2s-1,最大表观光合作用速率达3.826μmol.CO2m-2.s-1,光合作用日变化呈现出景天酸代谢植物的四阶段特征;鼓槌石斛的光饱和点为900μmolphoton.m-2.s-1,最大光合作用速率高达5.912μmolCO2.m-2.s-1,光合作用日变化呈单峰曲线,最大值出现在中午前后,不具备景天酸代谢植物特征;金钗石斛表现为更适合荫蔽环境,光合作用日变化呈双峰曲线,中午光照最强烈的时段表观光合作用速率出现一定程度降低。     

春季生态因子对武夷四照花光合作用的影响研究

采用Li-6400便携式光合测定仪,在春季对武夷四照花的光合日变化进行测定,通过相关分析和通径分析,得出净光合速率与影响因子之间的关系,并拟合光响应曲线,利用多元回归分析建立相应的多元方程。结果表明:武夷四照花叶片Pn的日变化呈双峰曲线型,具有典型的光合"午睡"现象;气孔导度和相对湿度是直接影响武夷四照花叶片Pn的主要因子;武夷四照花的光补偿点为26.02μmol photons·m-2·s-1,光饱和点为670.01μmol photons·m-2·s-1,补偿点、饱和点均较低,属于耐阴植物。     

芍药光合特性研究

采用Li-6400便携式光合分析仪,测定了5年生大田芍药‘大富贵’(Paeonia lactiflora‘Da Fugui’)开花期的光合作用。结果显示:芍药的净光合速率日变化呈"单峰型"曲线,最大净光合速率为11.8μmol·m-2·s-1,出现在11∶00;而水分利用效率表现出早晚高、中午低的变化规律。净光合速率与蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率呈极显著正相关,与胞间CO2浓度呈极显著负相关。表明芍药光合速率主要控制因子为非气孔限制。芍药的光饱和点为1000μmol·m-2·s-1,光补偿点为34.98μmol.m-2.s-1,光合表观量子效率为0.0409,表明芍药属阳性植物,且耐荫性较强。     

不同种源小干松苗期光合速率研究

为了选择适合辽宁地区生长的小干松种源,研究了不同种源小干松苗期光合效率。结果表明,小干松净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)日变化均为单峰型。10∶00时,不同种源间净光合速率大小范围为48.07~64.13μmol·m-2·s-1,蒸腾速率大小范围为18.94~24.35mmol·m-2·s-1。12∶00时,不同种源间净光合速率大小范围为54.08~65.13μmol·m-2·s-1,蒸腾速率大小范围为11.85~18.65mmol·m-2·s-1。方差分析结果表明,小干松种源间的Pn和Tr存在显著差异,因此可将光合作用指标作为小干松种源选择的依据。     

盐碱胁迫对青山杨光合特性的影响

青山杨(Poplars pseudo-cathayana×P.deltodides)是抗性良好的速生杂交杨,文章对其在盐碱胁迫下一个生长期内的光合生理特性进行了研究。结果表明,盐碱地和对照地上的青山杨在整个生长期内,净光合速率日变化都先后呈"双峰"、"单峰"和"平缓"型曲线。5～7月是青山杨全年光合作用最旺盛的时期,盐碱地青山杨日最大净光合速率为13.20μmol.m-2.s-1,对照地为14.53μmol.m-2.s-1,同比下降了9.15%。盐碱地和对照地蒸腾速率的日变化都呈"单峰"曲线,一年内5～7月蒸腾速率逐渐升高,7月15日达最大值后逐渐下降,在13:00左右蒸腾速率最大。盐碱地与对照地的气孔导度变化都呈双峰曲线,与光合速率变化相一致。盐碱地与对照地胞间CO2浓度与光合速率呈负相关。     

马蓝光合特性研究

利用LCpro＋便携式植物光合测量系统对马蓝的光合特性日变化及其光合-光响应曲线进行研究．结果表明：日变化测定中,7月份马蓝的净光合速率表现出了午休现象,而10月份未表现出明显的午休现象,7月份马蓝净光合速率总值明显低于10月份的净光合速率总值;光响应测定中,7月份马蓝的表观量子效率为0．0289,光补偿点为21．666μmol·m-2·s-1,光饱和点为977．438μmol·m-2·s-1;10月份马蓝的表观量子效率为0．037,光补偿点为15．034μmol·m-2·s-1。光饱和点为865．505μmol·m-2·s-1,因此,10月份比7月份更适宜马蓝的生长．     

生态因子对地被石竹光合作用的影响

采用Li-6400型光合作用系统,对不同季节地被石竹的光合日变化进行研究,通过相关分析和通径分析,得出光合速率与生态因子间的关系,并综合曲线拟合和多元逐步回归分析方法对净光合速率(Pn)与影响因子建立相应的优化模型方程.结果表明:(1)地被石竹叶片Pn的日变化在春季和秋季呈单峰曲线型;夏季表现为双峰曲线型,具有典型的光合"午睡"现象.(2)春季,蒸腾速率和气温是直接影响地被石竹叶片Pn的主要因子;夏季,空气相对湿度、胞间CO2浓度和气温是直接影响Pn的主要因子;秋季,胞间CO2浓度和蒸腾速率是直接影响Pn的主要因子.(3)地被石竹光补偿点约为56.94μmol.m-2.s-1,光饱和点约为800μmol.m-2.s-1,补偿点、饱和点均较高,属于喜光植物.     

油茶无性系果实生长期光合特性研究

在油茶果实快速生长期7月,对XL67、XL1和CK 3个产量不同的油茶无性系的叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)等日变化及光合-光响应曲线进行了测定。结果表明:XL67和CK的Pn日变化曲线呈"单峰型",而XL1为"双峰型",不同无性系峰值的出现时间及峰值的大小不同,XL67和CK存在光合"午休"现象。XL67、XL1和CK的Pn分别为6.97、6.30和5.72μmol.m-2.s-1,3个无性系之间叶片的Pn差异显著。3个无性系叶片的Tr的日变化曲线均为"单峰型",WUE的日变化曲线均为"U"型;3个无性系的最大净光合速率为9.79～14.20μmol.m-2.s-1,光饱和点为409～540μmol.m-2.s-1,光补偿点为58～82μmol.m-2.s-1;采用逐步回归分析方法,筛选出了影响3个无性系叶片Pn的主导因子。