晋西黄土区苹果树边材液流速率的方位差异研究

[目的]通过对苹果树不同方位边材液流速率的测定与比较,明确苹果树液流速率的方位特征,为通过液流测定来估算单株蒸腾提供依据。[方法]利用热扩散技术(TDP)对黄土区苹果树主要生长季4个方位边材液流速率及土壤水分、气象因子进行同步、连续监测。[结果]苹果树树干边材液流速率(J_s)具有显著的方位差异(P0.01),其中北侧J_s最高,整个生长季日平均值达189.3 cm·d~(-1),其次为南侧(为北侧的83%)、东侧(北侧的80%),西侧最小(北侧的63%)。各方位J_s总体均表现出5—8月间递增、9—10月间递减、11月基本停止的季节动态,且均与冠层净辐射(R_n)、大汽水分亏缺(VPD)间呈较好的指数正相关关系。在典型晴天,不同方位J_s的日峰值时刻均明显提前于VPD的峰值,平均提前约1.6 h(最大2.43 h),且提前的时长与VPD日平均值呈线性递增关系。当VPD高于2.0～2.2 kPa时,J_s不再随VPD的增加而上升;不同方位间J_s峰值时刻与VPD(P=0.97)峰值时刻间的差异不显著。[结论]苹果树边材液流速率存在着明显的方位差异(P0.01),其中北、南方位液流速率较高,东、西方位液流速率较低。不同方位液流传输受大气环境影响的过程具有一致性。为提高果树液流通量估算的精度,在实际测定中应考虑方位差异。     

侧柏树干边材液流的空间变化规律及其相关因子

利用树干边材液流探针(TDP)和微型自动气象站对北京西山地区侧柏人工林树干秋季不同高度、不同方位、不同径阶边材液流及相关环境因子日周期变化动态进行连续观测,对环境因子与边材液流速率的相关性进行分析.结果表明:同一立木,树干上位边材液流启动早,上升快,到达峰值后随即急剧下降;树干下位边材液流启动时间明显推迟,且上升和下降缓慢;二者之间最大液流速率相差2倍以上.树干不同方位边材液流速率日变化进程有差异,其中南侧树干边材液流速率很低,北侧、西侧和东侧3个方位液流速率较高,边材液流速率与测定部位的边材宽度和冠幅关系不明确.单株树干边材液流速率与树干冠幅、树干直径和边材面积相关不显著,但液流通量随直径的增大而增大,不同径阶单木液流通量波动规律不尽相同.侧柏林分内部环境因子日周期变化规律明显,边材液流速率与主要环境因子相关显著,其中边材液流速率与空气湿度呈负相关,各径阶表现出相同的趋势;边材液流速率与太阳辐射强度和空气温度之间存在极显著的相关性,胸径大的立木呈正相关,胸径小的单株呈负相关;风速对边材液流速率有较大影响;20～40cm土壤层温度对树木耗水有显著的影响,大径阶立木表现为负相关,小径阶立木表现为正相关.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自变量,以边材液流速率作因变量,经过逐步回归,建立侧柏边材液流速率与环境因子的多元线性模型,回归方程极显著.     

沙地樟子松边材液流速率的方位差异特征

【目的】针对树干边材液流速率(Js)在树干不同方位间的差异及其对估算个体蒸腾量时的影响,本研究兼顾精度与节约成本的估算单株平均液流速率的方法,为单株蒸腾量的估算提供可靠方法和依据。【方法】利用热扩散技术(TDP)在科尔沁沙地樟子松整个生长季期间树干4个垂直方位的Js进行了监测,并对降水、土壤水分等进行了连续、同步的监测。【结果】沙地樟子松大树树干边材相对液流速率(液流速率除以该方位观测期间的最大值,Js/max)具有显著的方位差异(P 0. 01),其中以南侧边材的Js/max最高。各方位间Js/max值的相对大小具有个体间差异。土壤水分亏缺能引起各方位Js/max的同步显著降低(P 0. 05)。通过对不同方位整树平均液流速率(4个垂直方位的平均值)代表性的比较,确定以树干北侧Js值估算樟子松整树平均液流速率的简化模型(slope=1. 015,R2=0. 99,P 0. 01)。经独立样本的检验,模型精度为0. 99。【结论】沙地樟子松不同方位液流速率具有显著差异,且方位间的相对大小存在个体间差异。各方位液流速率间具有高度相关性。以北侧1个方位液流速率的测定就能较可靠地估算科尔沁沙地樟子松大树的平均液流速率。     

不同黑杨无性系叶片及单木水平蒸腾特性研究

以廊坊地区杨树胶合板用材林主要造林树种中林46杨和廊坊杨为研究对象,应用快速称重法和热扩散茎流计分别观测了不同杨树叶片蒸腾速率和树干液流变化特征,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材林的造林、营林及流域综合管理提供理论基础。结果表明:无论晴天还是阴天,林木叶片蒸腾速率日变化都呈现有规律的单峰曲线,晴天表现为单峰宽峰曲线,阴天为单峰窄峰曲线;树干边材液流的日变化均表现出明显的昼夜规律;树干的测定方位不同,其液流速率存在着一定差异,白天均表现出一致的规律:树干南侧液流速率>树干北侧液流速率,而夜间树干南北液流速率大小相差不大,维持在0～2cm/h上下波动。     

北京沙地条件下欧美107杨生长季节日耗水特征研究

以北京沙地107欧美杨(Populus×euramericanacv."74/76")人工林为研究对象,采用热扩散式探针(TDP)于生长季测定杨树在1d内不同时间和不同方位的液流速率和耗水量,分析杨树水分利用的日变化规律。结果表明:杨树树干东侧液流速率开始增大时间早于西侧1h左右,降低时间早于西侧40min,日周期耗水昼夜间没有明显的停止界限;杨树单木日耗水量与树干胸径和边材面积存在极显著的正相关性(Sig=0.01),相关系数分别为0.8790和0.8860;沙地杨树单木水分消耗量(蒸腾量)为8.44kg/d左右。从时间和方位尺度上了解杨树耗水特征,对北京市及河北坝上地区杨树人工林的经营管理有重要意义。     

沙地樟子松天然林种子库特征研究

本文研究结果表明,樟子松天然林土壤种子库种子数量随着距树干距离（2-6 m）的增加有增加的趋势,但距树干8 m以后则降低,在距树干2-10 m范围内东侧、东南存在种子的概率占80%,西侧和北侧范围存在种子的概率为60%;樟子松天然落种数量更偏向于南侧,东侧和北侧落种数量偏少,并在树冠外围8-20m收集到的自然落种数量相对稳定;樟子松自然落种方位不同,种子发芽率也不同。距离树干4 m范围,种子发芽率平均值为71.5%;距离树干8-20 m,收集的种子发芽率依次为44.1%、70.8%、46.9%和36.1%;樟子松天然林土壤种子库内种子发芽率为58.2%,比当年自然落种平均发芽率降低17.6%。     

华北落叶松树干液流的个体差异和林分蒸腾估计的尺度上推

2005年6-10月在宁夏六盘山南侧的西峡林场,选择比较均匀的坡面(坡度45°),布设了20m×20m的华北落叶松固定标准地,应用热扩散茎流计连续测定13株树木的树干液流.结果表明:不同径级树木的树干日液流量存在较大差异,在6-7月,其值变化在11.17～24.46kg·d-1,变异系数CV为0.298(n=5);在8-10月,其值变化在5.01～22.25 kg·d-1,变异系数CV为0.454(n=13).方差分析表明,胸径和液流密度是2个显著影响树干日液流量变异的因子,前者主要通过决定树干边材面积来控制树干液流量大小,它可以解释变异方差的56.9%;树干液流密度可以解释变异方差的34.7%.相关性分析表明,树干液流密度与与林木个体的生长指标(树高、胸径、冠幅和边材面积)无显著相关关系,但与林木的空间指标--树冠重叠度呈显著线性负相关(r=-0.668),即树干液流密度随树冠重叠度增加而降低,说明树干液流密度主要受其林木所处的空间位置及周围树木遮荫影响而发生变化.最后,利用树干液流密度与树冠重叠度之间的关系,提出基于林木空间差异估计华北落叶松林分蒸腾量的方法,并与常用的基于边材面积的尺度转换方法进行对比.结果表明,2种方法估计的林分日蒸腾量的数值变化趋势基本相同,但基于林木空间差异的方法估计的华北落叶松林分平均日蒸腾量为1.15mm·d-1,而基于边材面积的方法的估计值为1.32mm·d-1,前者低于后者13.13%,说明不考虑林木空间特征可能会导致林分日蒸腾量估计值偏大.     

国槐枝叶水分特征及其对树干边材液流的影响

为探明国槐Sophora japonica组织含水量、水势、水容等枝叶水分特征及其对树干边材液流的调节和影响,于2007年3月下旬至2008年3月下旬利用热扩散式边材液流检测技术(TDP)、压力室技术等对生长在北京林业大学校园内的国槐树干边材液流、组织含水量、水势、水容等进行了系统研究。结果表明:城市环境下,(1)国槐树干边材液流速率日变化春季和夏季呈双峰曲线,秋季呈单峰曲线;液流峰值出现时间春季最早,夏季次之,秋季最晚;春季和秋季液流速率峰值较夏季高,但峰值维持时间夏季较春、秋两季长。(2)国槐枝条与叶片绝对含水量、水势、水容具有相似的日变化规律,但不同季节日变化有所差异。(3)整个生长季,国槐含水量、水势、水容的大小排序为春季夏季秋季;枝条平均含水量(52.12±2.59)%叶片平均含水量(69.59±4.64)%;枝条平均水势(-1.70±0.74)MPa叶片平均水势(-1.87±0.65)MPa;枝条水容(1.488±3.060)g.cm-3.MPa-1叶片水容(5.86±6.70)×10-3g.cm-3.MPa-1。(4)国槐组织水容日变化与树干边材液流速率日变化反向相关,国槐枝叶含水量、水势、水容等共同作用和调节其蒸腾耗水。     

晚霜冻害对黄土区苹果树水分利用能力的影响

[目的]通过对比研究,明确晚霜冻害对苹果树生长季水分利用能力影响的程度与机理。[方法]利用热扩散技术(TDP)对黄土区苹果树未发生霜冻年和霜冻年主要生长季边材液流速率(J_s)开展连续监测,并同步观测净辐射(R_n)、气温(T_a)等气象因子,计算大气水分亏缺(VPD)等变量。通过对比、相关分析阐明晚霜冻害对苹果树水分利用能力的影响。[结果]霜冻发生后,当日午间液流速率最大值(J_(s-max))比霜冻前数日内的最大值降低9%～27%,苹果树水分利用能力(J_(s-max)/VPD)在霜冻后的数日内连续下降。霜冻后当年(2018)生长季平均液流速率比未发生霜冻年(2017)同期下降35%。在整个生长季内,液流速率日平均值(J_(s-mean))与R_n、VPD均具有显著的指数关系,但在相同的R_n或VPD水平下,霜冻年的J_(s-mean)显著低于未发生霜冻年。[结论]严重低温霜冻和霜冻后快速升温共同导致了苹果树生长季水分利用能力的显著下降。研究结果为认识霜冻对苹果树水分生理的影响机制提供了理论支撑。     

非生长季糖槭树干液流特征及影响因子分析

采用EMS 62包裹式植物径流测量系统连续监测非生长季(2016年9月~2017年3月)内4 a生糖槭幼树的树干液流速率的动态变化特征及其影响因素。结果表明:(1)不同月份的糖槭树干液流的日变化呈多峰型,且呈"昼高夜低"的变化趋势,夜间液流特征明显,且零液流速率持续时长不同;(2)糖槭树干液流速率在非生长季的月变化总体上呈下降趋势;(3)9月份,晴天、阴天和雨天3种天气条件下的液流速率日变化均为单峰型,其日均值大小排序为:晴天阴天雨天;(4)3种天气条件下,糖槭树体主干的液流速率均大于侧枝的,但液流峰值有差异;(5)非生长季树干液流变化均与太阳辐射和空气温度呈极显著正相关,与空气湿度和根部土壤湿度均呈极显著负相关。     

刺槐春夏季树干液流变化规律

用热扩散式树干茎流计(TDP)于4-8月对刺槐树干液流进行连续观测,结果表明:刺槐边材液流速率日变化呈宽峰曲线,每日6:50左右启动,13:00左右达到峰值,19:30左右开始迅速下降,没有明显的液流停止界限,夜间有较高的液流存在;夏季液流每天启动的时间早于春季10min左右,达到峰值的时间早于春季1h左右,迅速下降的时间晚于春季1h左右,即夏季液流高峰维持的时间长于春季,但是夏季的峰值、日平均液流速率和液流通量小于春季;树干液流速率与直径关系不大,但日周期单木耗水量随树干直径的增大而增加,与树干直径和边材面积相关显著,相关系数分别为0.983和0.999.     

胡杨蒸腾耗水的单木测定与林分转换研究

利用热脉冲技术,在黑河下游额济纳天然绿洲内测定胡杨单木边材液流在不同位点、方位的变化,结果表明:液流速率随深度的增加而增大,在15 mm处达到最大值,随后随深度增加而减小,越靠近形成层,液流启动越早,减小滞后;在4个方位上,南、西面液流速率远远高于北、东面;南面比西面液流启动较早,下降较快;西面液流速率下降滞后于南面;在北与东面,2个方位液流速率变化不大.在此基础上,采用边材面积作为纯量,对胡杨近熟林耗水量进行了推算.胡杨林边材面积与胸径之间存在较高的相关性,两者之间的关系可以用幂模型很好地拟合.通过实测标准地的胸径分布,推算出林地边材面积的分布,利用热脉冲测定单木液流通量,推算出黑河下游胡杨近熟林年生长期(4-10月)耗水量为3 172 m3·hm-2.     

青海云杉、华北落叶松边材液流变化规律及其与气象因子的关系

运用Granier热扩散式探针(TDP)法对青海大通黄土高寒区主要针叶树种青海云杉Picea crassifolia和华北落叶松Larix principis-rupprechtii夏季边材液流变化规律进行连续观测,利用自动气象站对周围气象因子太阳辐射(R_s)、空气温度(T_a)、空气相对湿度(R_H)和风速(W_s)进行同步观测,并对气象因子与青海云杉、华北落叶松边材液流通量(F_s)的相关性进行分析.结果表明:(1)边材面积(A_s)与胸径(D_(BH))存在较高的相关性,两者可以用幂函数很好地拟合.(2)青海云杉、华北落叶松边材液流速率(V_s)变化规律主体表现一致,晴天变化幅度最大,阴雨天变化幅度最小.(3)华北落叶松边材液流通量(F_s)仅为0.75 kg·h~(-1),而青海云杉高达1.84kg·h~(-1),为华北落叶松的2.4倍;青海云杉日耗水量(W)在9.56～37.14 kg·d~(-1)之间,而华北落叶松日耗水量W在5.61～14.25kg·d~(-1)之间.(4)青海云杉、华北落叶松F_s与气象因子关系密切.但气象因子的作用过程表现复杂.复相关分析表明:青海云杉、华北落叶松F_s与R_s、T_a、W_s之间呈极显著正相关,与相对湿度R_H呈极显著负相关.按相关程度排序为:R_s＞T_a＞R_H＞W_s.     

银杏树干茎流变化及其对抑制蒸腾措施的响应

利用GREENSPAN茎流测定系统监测银杏树干茎流动态变化.结果表明:树干不同高度、不同深度和不同方位的茎流速率存在差异.上位的茎流速率高于中位和下位,但通过上中下位截面的累积茎流通量差异不显著;在不同深度上的茎流速率存在差别,10 mm位点的茎流速率最大,20mm位点最小;不同方位的茎流速率是树干南侧最大,西侧次之,北侧最小.使用HOBO气象站同步测定各种气象因子,分析树干茎流日变化、日际变化及其与气象因子的关系,逐步回归分析表明:太阳有效辐射、气温和风速是影响茎流的主要气象因子.通过干预处理研究不同的抑制蒸腾措施对树干茎流的影响,结果表明喷抗蒸腾剂、摘叶和遮荫处理能有效地降低蒸腾耗水,但摘叶和遮荫处理的效果较为明显.     

西藏拉萨河谷区藏川杨和北京杨树干液流特征及其对环境因子的响应（英文）

【目的】研究西藏拉萨半干旱河谷地带藏川杨和北京杨树干液流的干湿季变化特征及环境影响因素,以期为该地区造林树种选择和合理配置提供科学依据。【方法】运用Granier热扩散探针技术,于2015年旱季和雨季在西藏拉萨半干旱河谷对藏川杨和北京杨的树干液流进行连续观测,并同步测定太阳辐射(Q)、空气温度(T_a)、土壤含水量(SWC)、饱和蒸气压亏缺(VPD)等环境因子。【结果】1)拉萨河谷区主要气象因子在旱季和雨季存在较大差异,雨季的Q、T_a、SWC、VPD等均高于旱季,主要气象因子的平均值为雨季的60%左右。2)藏川杨和北京杨的树干液流日变化表现出昼高夜低的规律,二者在雨季的日变化为多峰曲线,旱季为单峰曲线。旱季和雨季藏川杨液流速率均显著大于北京杨,北京杨液流密度在旱季和雨季相比藏川杨的液流密度分别下降71%和58%;相比雨季的液流密度,2种杨树的液流密度在旱季分别下降65%和76%。3)在旱季和雨季,主要环境因子Q和VPD与2种杨树树干液流间具有显著相关性,且Q和VPD的日变化与2种杨树的液流速率日变化之间存在明显的时滞效应。Q和VPD对北京杨树干液流的影响小于对藏川杨树干液流的影响。【结论】在拉萨河谷区旱季和雨季较大气候差异的环境下,藏川杨和北京杨树干液流速率均具有较为明显的昼夜节律。但2树种树干液流在峰值、日平均值、启动时间以及受环境因子的影响方面均存在明显差异,特别是在干旱季节尤为显著,藏川杨作为乡土树种显示出更强的适应性。     

木麻黄南北方位边材液流季节动态及其对蒸腾耗水测算的影响

利用TDP径流计对福建沿海木麻黄南北方位的边材液流动态进行长期监测，并同步检测空气温湿度、太阳辐射等环境因子，分析南北方位液流速率的相互关系、对蒸腾耗水量测算的影响以及与环境因子的关系。结果显示，木麻黄南北2个方位测得的液流速率存在显著差异和线性相关。木麻黄生长季（5～10月）内单株蒸腾耗水量与日总太阳辐射和昼间平均空气水汽压亏缺的指数饱和曲线拟合效果较好。采用单方位树干液流速率测算的整株蒸腾耗水量与2个方位的测算值相差18．19％。     

油松、侧柏深秋边材木质部液流变化规律的研究

利用热扩散式边材液流探针和多种气象、土壤因子传感器组成的全自动数据采集系统 ,于深秋季节对北京西山地区低山成龄油松和侧柏林内单株边材液流速率、单木整株耗水量连日变化进行了系统观测。油松和侧柏边材液流每日 8:0 0以后启动 ,并逐渐增强 ,至 13:0 0～ 15 :0 0前后达到高峰 ,然后下降 ,18:0 0以后液流运移缓慢 ,至来日日出前后达到最低值。相同测定部位的边材液流速率 ,侧柏明显高于油松。油松树干不同部位边材液流日变化和连日变化趋势相同 ,但上部边材液流启动早 ,上升幅度大 ,到达峰值后即急剧下降 ,峰形窄而高 ;下部边材液流较上部明显延迟 ,且峰形平缓 ,峰值较低 ;测定期间油松树干上位和下位累计日周期和累计连日边材液流通量基本相同。进入 11月以后 ,单株日耗水量逐日降低 ,11月 6日油松日耗水量下降为 5d以前的 1 5 ,同期侧柏日耗水量已近于 0。油松和侧柏单木日耗水模型为三次曲线。边材液流的连日变化深受太阳辐射、气温、空气相对湿度、风速、土壤温度等因子的影响。利用线性回归方法建立了边材液流速率与环境因子关系的多元线性模型 ,影响边材液流速率的主导因子是 5cm和 2 0cm土壤温度、太阳辐射强度、空气湿度和风速。回归方程达到极显著水平。     

干热河谷大叶相思树干液流季节动态及其与气象因子的关系

应用热扩散式探针法(TDP)对干热河谷主要造林树种大叶相思的树干液流进行了湿季(7-8月)和干季(1-3月)典型月连续监测,并结合自动气象站对周围气象要素进行同步测定,据此分析液流速率的昼夜、季节变化规律及其与气象因子的关系.结果显示:(1)无论是干季还是湿季,大叶相思树干液流均表现出明显的昼夜变化规律,即呈现“昼高夜低”典型的液流单峰曲线;(2)树干南面液流速率均高于北面,干季南、北方位液流速率最大相差0.0037 cm· s-1,湿季最大相差0.0014cm·s-1;(3)干、湿季液流平均值和最大值具显著差异,湿季树干液流速率平均值和峰值约为干季的2.8倍和2.5倍;(4)大叶相思树干液流速率与光合辐射强度、水汽压亏缺、大气温度、风速呈极显著的正相关关系,而与相对湿度呈极显著负相关关系,按相关程度排序为光合辐射强度＞大气温度＞水汽压亏缺＞相对湿度＞风速,其中,光合有效辐射、相对湿度、水汽压亏缺是影响液流速率的主导因子.     

雪花梨树干液流特征及其与环境因子的关系

采用热扩散茎流计法对雪花梨的树干液流进行了研究。结果表明,雪花梨树干边材液流曲线呈宽峰状,表现出明显的昼夜变化和季节变化规律,其变化规律和气象因子关系密切,特别是大气温度、空气湿度和辐射强度,土壤水分则主要从耗水总量角度去影响树干液流。     

兴安落叶松天然林不同分化等级林木树干液流对综合环境因子的响应

[目的]以大兴安岭北部典型寒温带针叶林优势建群树种兴安落叶松为对象,分析不同分化等级林木树干液流对环境因子的综合响应,构建不同分化等级林木树干液流模型。[方法]利用热扩散式液流监测系统和通量塔的梯度气象系统连续监测树干液流及环境因子的变化。[结果]表明:1)观测期间,优势木具有较强的蒸腾能力,其平均液流密度分别为中等木和被压木的1.9倍、2.5倍。总体上,分化程度越高的林木日树干液流持续时间越长,液流密度峰值出现时间越早,液流密度的峰值也越高。2)利用主成分分析将降雨、净辐射、空气温度、空气湿度、风速、土壤温度、土壤含水量和水汽压亏缺降维为蒸发需求因子(EDI)、土壤水热因子和降水因子。EDI(与净辐射、温湿度、水汽压亏缺显著相关)是影响该地区林木树干液流的关键环境要素,其携带环境数据信息量的45%;土壤水热因子和降水因子分别携带20%和13%。3)各分化等级林木树干液流密度对EDI呈顺时针时滞,对净辐射和水汽压亏缺则分别呈逆时针、顺时针时滞,且EDI的时滞效应明显较小。不同分化等级林木液流密度对EDI和水汽压亏缺的时滞表现一致,对净辐射的时滞则以优势木最小。4)各分化等级林木树干液流密度对EDI的响应均符合"S"型模型,即液流升高到阈值后,不再随蒸发需求的增加而增大。模型中,中等木(0.458)和被压木(0.457)的过渡斜率略高于优势木(0.443),表明优势木树干液流对环境因子的敏感性略低。该模型对不同分化等级林木液流密度的模拟精度均在90%以上,考虑EDI的时滞效应或引入土壤水热因子、降水因子对模型精度的影响较小。[结论]兴安落叶松树干液流对综合环境因子存在较强的响应性,且在不同分化等级间存在差异;利用"S"模型和综合环境因子可有效估算不同分化等级兴安落叶松的树干液流。