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。     

‘中林46杨’林分耗水特性及其与环境因子的关系

应用热扩散原理,采用径流计和自动气象站同步观测树干液流和林内环境因子,分析‘中林46杨’蒸腾耗水规律及其与环境因子关系,旨在为该地区更精确地估计生态用水定额提供科学依据,而且也可为该区域杨树胶合板用材林的造林、营林及流域综合管理提供理论基础。结果表明:在整个生长季的晴天,‘中林46杨’树干液流的日变化呈现明显的单峰宽峰曲线,在4、6~10月的液流速率分别为6.21、12.96、11.07、8.18、5.86和2.98 cm/h;‘中林46杨’在夜间有微弱的上升液流,这可能与根压有关;在生长季树干液流速率与环境因子回归分析结果表明,树干液流受环境因子综合影响,影响大小依次是太阳辐射、空气温度、相对空气湿度、林地10 cm土壤温度和风速,建立的回归方程达到极显著水平。     

月尺度下杨树树干液流对环境因子的响应

以北京市大兴区榆伐镇大兴林场沙地107欧美杨(Populus×euramericana cv.“74/76”)人工林为研究对象,运用热扩散法(TDP)并结合自动气象站(HOBO)的连续观测,基于连续1 a(2011.1-2011.12)的树干液流密度和空气温、湿度(Ta,RH)、太阳辐射(Rs)、土壤温度(T)、土壤含水量(SWC)和风速(w)等环境因子的测定数据,探讨月尺度下树干液流密度与环境因子的关系.结果表明:太阳辐射、空气温度、土壤温度和风速的最大均值分别是326.25 W· m-2、21.66℃、24.16℃和1.1m·s-1,土壤含水量和空气湿度的最小均值分别是0.054 m3·m-3和54.1％;各环境因子与液流密度均呈良好的三次曲线关系,R＞0.714;太阳辐射、空气温度、土壤温度、风速与液流密度呈正相关,相关系数分别为0.82、0.705、0.962、0.578,土壤含水量、空气湿度与液流密度呈负相关,相关系数为-0.24和-0.911.可见,空气湿度、土壤温度和太阳辐射是影响液流最主要的因素.     

神农架2树种树干液流特征及与环境因子关系

采用热扩散探针法和自动气象站，于2018年6-8月对神农架华山松和日本落叶松树干液流和环境因子进行连续观测，分析生长旺季树干液流密度变化规律及其与环境因子的关系。结果表明，日本落叶松生长旺季的月树干液流密度（1 824.80 mL·cm^-2）显著高于华山松（1 026.15 mL·cm^-2）。2个树种晴天树干液流密度均高于雨天，晴天树干液流日变化规律均为单峰曲线，而雨天树干液流日变化规律不明显。2个树种树干液流主要影响因子不同，在小时尺度下，华山松液流密度的主要影响因子依次是光合有效辐射＞风速＞土壤温度＞土壤含水率＞空气温度＞空气相对湿度＞降水量＞蒸汽压亏缺，而日本落叶松主要影响因子依次是光合有效辐射＞风速＞空气相对湿度＞土壤温度＞蒸汽压亏缺；在日尺度下，华山松液流密度主要影响因子依次是土壤含水率＞蒸汽压亏缺＞光合有效辐射＞降水量＞空气相对湿度＞风速，而日本落叶松主要影响因子依次是光合有效辐射＞蒸汽压亏缺＞土壤含水率＞空气温度。     

绦柳树干液流变化及其影响因子研究

该文于2006年4—11月利用Granier热扩散探针观测了绦柳的树干液流速率在生长季节的动态变化,并利用全自动气象站同步监测了环境因子。观测结果显示,在土壤水分充足的8月份,绦柳树干平均液流速率为0.004 1 cm/s,液流峰值为0.014 6 cm/s;而在相对干旱的5月份平均液流速率为0.000 503 cm/s,液流峰值为0.003 47 cm/s;土壤水分充足时期液流速率明显高于相对干旱期。在整个生长季节,绦柳液流速率日变化均为明显的单峰曲线,5—11月份各月的峰值分别为0.002 8、0.002 4、0.004 8、0.008 6、0.006 1、0.005 8、0.004 2 cm/s,启动时间和达到峰值时间具有明显的规律性;以太阳辐射强度、气温、空气湿度、风速、不同层次土温等环境因子作为自变量,以边材液流速率作为因变量,经过逐步回归,建立了绦柳液流速率与环境因子的多元线性模型,回归方程极显著,其主要影响因子为空气温度、空气相对湿度和太阳辐射强度。      

喀纳斯自然保护区2树种树干液流变化特征及其与气象因子的关系

采用热扩散式探针法(TDP)对西伯利亚落叶松、疣枝桦的阳生面和阴生面树干液流进行测定,结合自动气象站同步监测光合有效辐射(PAR)、空气温度(T)、空气湿度(RH)、饱和水汽压、风速等气象因子,分析气象因子与2树种树干液流的相关关系。结果表明:西伯利亚落叶松和疣枝桦阳生面、阴生面树干液流日变化均呈明显的"昼高夜低"的典型单峰曲线型变化,且阳生面高于阴生面,树干液流变化幅度西伯利亚落叶松大于疣枝桦。在生长季节,西伯利亚落叶松阳生面、阴生面树干液流月平均值均呈递减趋势,其液流平均最大值出现在6月,平均最小值出现在9月。疣枝桦阳生面树干液流月平均值呈先增后减的趋势,最大值出现在8月,最小值出现在6月;阴生面树干液流呈递增趋势,最大值出现在9月,最小值出现在6月。相关分析表明,气象因子与2树种树干液流相关性大小依次为:气温光合有效辐射空气相对湿度风速水汽压,气温和光有效辐射是影响液流速率的主要因子。     

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     

西伯利亚落叶松树干液流的动态变化

基于热扩散原理,利用TDP茎流计连续测定6—9月西伯利亚落叶松的树液流动速率,分析其季节变化和日变化特征。结果表明:(1)西伯利亚落叶松树干液流的最大速率出现在7月,且其南向树干液流值为是其北向液流值的1.08倍;但二者的变化趋势相同,但变化速率和变化幅度有差异。(2)树干液流的日变化呈"昼高夜低"的多峰型变化规律,12:00—17:00时段的液流处于高水平状态,5:00—8:00夜间液流的为0,夜间补水完成。(3)南向树干液流启动时间较北向的早0.5h,日最大液流速率是北向树干的1.16倍。(4)树干液流速率与气温和太阳辐射呈极显著正相关(P0.01),与相对湿度和土壤温度呈极显著负相关(P0.01),与风速呈显著正相关(P0.05),各因子的影响力排序为:气温空气相对湿度光合有效辐射土壤温度(10~20cm)土壤温度(0~10cm)风速。     

辽西北半干旱区沙地樟子松树干液流变化特征及影响因素

为探究主要影响樟子松树干液流速率的环境因子在不同时间尺度(小时、日、月)上的变化,于2016年生长季(5～10月)采用热扩散式液流探针(FLGS-TDP)对辽西北樟子松人工林的树干液流速率以及林内多个环境因子进行同步连续监测。结果表明:樟子松的树干液流速率在小时尺度上均呈"几"字型变化趋势;在日变化尺度上树干液流速率呈现不规则的波动且波动程度差异明显,8月份和7月份波动范围较大,分别为94.14～1492.00g·h~(-1)和117.47～1151.278g·h~(-1),5月份波动范围较小,为305.09～926.26g·h~(-1);树干液流日累积量以6,7,8月份最大,10月份最小;在月尺度上的变化特征为整体先上升后下降,月平均树干液流速率为8月7月6月5月9月10月,且树干液流月平均速率在6月份开始增大,8月份最高,为870.97g·h~(-1),9月份开始降低,10月份最小,仅为216.44g·h~(-1)。随着时间尺度的变化,光合有效辐射平均值、空气温度、饱和水汽压差、土壤温度与树干液流速率的相关性系数总体上越来越大,相关性系数随时间尺度的扩大而变得越来越显著。空气相对湿度和土壤含水量与树干液流速率的相关性系数随时间尺度的扩大而由明显负相关变为不显著。多元回归分析表明,影响液流速率的主要环境因素具有时间尺度的差异,饱和水汽压差和光合有效辐射平均值是影响液流速率变化的最重要因素。环境因子与树干液流速率的变化具有直接的关系,树干液流速率对环境因子的响应在不同时间尺度上有所不同,说明树干液流速率具有即时性,与各环境因子的相关性程度上有所不同。     

陕西榆林地区旱柳和小叶杨夜间树干液流变化特征分析

【目的】研究陕西榆林地区旱柳和小叶杨夜间树干液流的变化特征,为毛乌素沙地造林选种提供依据。【方法】利用热消散探针法测量了陕西榆林地区旱柳(2011-04-28-11-07)和小叶杨(2011-06-27-11-07)的夜间树干液流密度,利用自动气象站测量风速、温湿度、净辐射、降雨量和土壤水分等环境因子,计算空气水汽压亏缺,分析夜间树干液流密度与空气水汽压亏缺、风速和白天总蒸腾量的相关关系。【结果】旱柳和小叶杨树干液流密度均呈现明显的昼夜波动,且白天(07:00-19:00)高,晚上低。白天旱柳和杨树的平均树干液流密度分别为6.79和6.49g/(cm2.h),而夜间平均树干液流密度分别是0.82和0.63g/(cm2.h)。雨天夜间树干液流比晴天大,主要是因为强降雨后,土壤水分明显增多,40cm以上土层的土壤水分增加了10%左右。夜间树干液流密度与空气水汽压亏缺、风速和白天总蒸腾量呈极显著相关,旱柳夜间树干液流密度与三者的相关系数分别是0.62,0.42和0.44,小叶杨与三者的相关系数分别是0.35,0.29和0.50。旱柳和小叶杨夜间树干液流密度对整树总蒸腾量的平均贡献率分别为11.4%,7.1%。【结论】旱柳和小叶杨2个树种均存在明显的夜间树干液流,且雨天的夜间树干液流比晴天高。影响夜间树干液流的因素是空气水汽压亏缺、风速和白天总蒸腾量,树干液流是由夜间补水和蒸腾共同造成的。旱柳夜间树干液流对总蒸腾量的贡献率较高,且随季节变化大,而杨树夜间液流对总耗水量的贡献率小且稳定。     

乌兰布和沙漠人工梭梭夏季茎干液流变化特征及其与气象因子的关系

为了揭示乌兰布和沙漠人工梭梭水分利用规律，探究人工梭梭的生态适应能力，利用PS TDP8树木茎流监测系统和自动气象站对乌兰布和沙漠1979年人工种植梭梭的液流变化及其周围的环境因子进行观测，采用逐步回归及相关分析法对茎干液流变化规律及其与太阳总辐射、空气温度、相对湿度、风速、土壤温度、土壤含水量的相关关系进行研究。结果表明：梭梭晴天茎干液流日变化呈“单峰型”，雨天茎干液流日变化呈“双峰型”；夏季晴天梭梭茎干液流在7:00左右启动，9:30左右出现峰值，液流在10:20以后开始迅速下降，至21:30基本下降到极低值，夜间仍有液流。直径125和895 cm的梭梭液流日累积量分别为1423 和260 L。晴天，茎干液流速率变化幅度较大，白天的液流速率高于夜间。雨天的液流峰值显著低于晴天，且夜间液流小于晴天。相关性分析表明，晴天，影响梭梭液流速率的环境因子依次为太阳总辐射、土壤含水量、空气温度、空气相对湿度、土壤温度、风速；雨天，影响梭梭液流速率的主要环境因子依次为太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、土壤温度、风速、土壤含水量。研究结果可为人工梭梭林的经营管理提供理论支撑，对沙漠地区人工梭梭的管理和保护有重要的理论和实际意义。     

准噶尔西部人工碳汇林原生荒漠植被梭梭蒸腾耗水研究

在克拉玛依造林碳汇基地外围,使用包裹式茎流计（Flow4）对梭梭（Haloxylon persicum Bge.）枝液流动态进行了监测;根据生物统计结果选取被测标准枝,标准枝基径在l～3 cm范围内;通过基径断面积和被测枝液流计算丛蒸腾耗水量,通过冠幅最为扩展纯量,利用丛蒸腾耗水量对灌丛群落耗水量进行了尺度转换.结果表明,在转化过程中,梭梭液流速率同枝基径、丛蒸腾耗水量同冠幅具有强相关性;克拉玛依造林碳汇基地蒸腾耗水量的背景值为3.25 t/（d·hm2）;梭梭液流同太阳辐射、光合有效辐射、风速、空气湿度、土壤含水率呈极显著相关,是影响液流变化的主要因子,排列顺序为：光合有效辐射＞太阳辐射＞风速＞土壤含水率＞空气湿度;使用主导因子对梭梭液流通量进行拟合,方程为f=0.024PAR ＋6.859,R2达0.887.     

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。     

新温185号核桃茎直径和茎液流速日变化及其与环境因子的关系

利用 Phytalk 植物生理生态监控系统同步自动采集新温185号核桃（J uglans regia ‘Xinwen185’）的茎直径、茎液流速及其所处环境因子的日变化过程,并采用多元线性逐步回归分析方法分析其茎直径变化、茎液流速与其所处环境因子之间的相关关系。结果表明,新温185号核桃茎直径连日变化过程曲线呈现以24 h 为周期的不规则锯齿状波动变化,茎直径变化与其所处的土壤温度和土壤含水量之间存在线性正相关关系,而与其所处环境的太阳总辐射、空气相对湿度和饱和水汽压差之间存在线性负相关关系;新温185号核桃茎液流速呈明显的昼夜节律变化,茎液流速与所处环境的太阳总辐射、空气温度之间存在线性正相关关系,而与其所处环境的空气相对湿度、饱和水汽压差和风速之间存在线性负相关关系。     

半干旱区华北落叶松林冠层蒸腾特征及其影响因子

准确量化半干旱区森林植被耗水特征及其影响因子对植被-水-土的综合管理至关重要。选择内蒙古大青山的华北落叶松人工林为研究对象,利用热扩散探针法监测树干液流,同步监测气象因子和土壤体积含水量。结果表明,研究期间华北落叶松冠层蒸腾存在明显月、季节变化,冠层蒸腾季节变化呈单峰曲线,冠层月蒸腾量（mm）为8月（55.08）＞7月（54.76）＞6月（48.76）＞5月（43.13）＞9月（40.20）＞10月（12.36）。华北落叶松林冠层蒸腾与气温、太阳辐射、大气湿度、饱和气压差、风速、土壤水分均存在极显著相关关系（P＜0.01）,回归分析表明气温、太阳辐射和大气湿度是影响冠层蒸腾的主要气象因子;基于边界线的分析表明,冠层蒸腾随太阳辐射、气温变化可用对数增长函数拟合,即随太阳辐射、气温增大,冠层蒸腾先快速后缓慢增大,达到阈值后趋于平稳;冠层蒸腾随大气湿度增加的变化遵循抛物线曲线,阈值为59.41%。次降水量对冠层蒸腾的影响存在差异,降水强度>10 mm的次降水量显著影响华北落叶松人工林冠层蒸腾。总体来看,气温、太阳辐射、大气湿度和降水是影响华北落叶松冠层蒸腾的主要环境因子。     

库车白杏茎直径和茎液流速日变化及其与环境因子的关系

[目的]通过对库车白杏(Armeniaca vulgaris‘Kuchebaixing')茎干直径、茎液流速日变化及其与环境因子的关系分析,探讨环境因子对茎干直径和茎液流速变化的影响,为进一步认识库车白杏生长与环境的关系提供科学依据.[方法]利用以色列PhyTech公司生产的Phytalk植物生理生态监控系统对库车白杏的茎干直径、茎液流速及其环境因子日变化过程进行同步自动采集,并采用逐步回归分析方法进行分析.[结果]库车白杏茎直径变化过程曲线呈不规则锯齿状24h左右的周期性波动变化,晴天茎直径变化过程曲线比较平滑,阴天和雨天波动较大;茎直径变化与空气相对湿度、空气温度、太阳总辐射和土壤水势呈线性正相关,而与土壤温度和饱和水汽压差呈线性负相关.库车白杏茎液流速呈明显的昼夜节律变化,雨天的茎流速率变化过程有较大的起伏震荡;茎液流速与空气温度、空气相对湿度和土壤温度呈线性正相关,而与太阳总辐射、饱和水汽压差和风速呈线性负相关.[结论]库车白杏茎直径日变化呈白天收缩,傍晚、夜间复原或膨胀,与空气相对湿度、空气温度、太阳总辐射、土壤水势、土壤温度和饱和水汽压差紧密相关;茎液流速日变化呈单峰型曲线,与空气温度、空气相对湿度、土壤温度、太阳总辐射、饱和水汽压差和风速紧密相关.     

‘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。