西藏两种杨树光合特性及其释氧价值评估

采用Li-Cor-6400光合仪对藏川杨和北京杨的日光合特性进行测定,结果表明：藏川杨和北京杨的日光合进程均表现为双峰曲线,藏川杨与北京杨的净光合速率日变化最大峰值均在14：00出现,分别为16.62μmol/（m^2·s）和15.52μmol/（m^2·s）;两种杨树的蒸腾速率日变化均呈单峰曲线,峰值均出现在12：00,藏川杨峰值为8.47 mmol/（m^2·s）,北京杨峰值是8.74 mmol/（m^2·s）;单株藏川杨的年释氧生态价值高于北京杨,分别为348元和210元。     

欧美杨单株液流昼夜组成及其影响因素分析

【目的】分析欧美杨107杨昼夜液流特征,量化夜间液流对整日液流的贡献率,探讨昼夜液流对树形因子和环境因子的响应差异,为深入认识树木水分利用策略对环境的响应机制提供理论依据。【方法】以北京市顺义新城滨河森林公园内的树种欧美杨107杨为研究对象,在样地内选择8株35年生、长势良好的样木,于2018年7—10月采用热扩散探针对样木进行树干液流变化监测,并同步监测环境因子。【结果】1)欧美杨小、中、大径阶的液流速率呈"昼高夜低"单峰曲线,前半夜液流活动比后半夜活跃;2)各径阶整日液流量为39.04～94.96 g·cm~(-2)d~(-1),夜间液流量为3.34～10.49 g·cm~(-2)d~(-1),夜间液流对整日液流的贡献率在4.2%～16.2%范围内波动,整日液流量与日间液流量(去除夜间液流的日总液流)差异性达极显著水平(P 0.01);3)日间和夜间液流对树形因子的响应关系一致,冠幅与昼夜液流呈显著正相关(P0.05),对昼夜液流的解释程度分别为80%和77%,树高和胸径对昼夜液流的影响不显著(P 0.05);4)饱和水汽压差(VPD)、太阳总辐射(Ra)、空气温度(T)和风速(Ws)是影响欧美杨整日液流量的主要环境因子;影响日间和夜间液流速率的环境因子存在差异,VPD、Ra、T和Ws是影响日间液流速率的主要环境因子,而夜间液流速率主要受VPD和Ws影响;Ws对昼夜液流速率的影响具有两重性,具体表现为白天促进树干液流速率,夜间抑制树干液流速率;日间液流量与夜间液流量极显著正相关(P 0.01),小、中、大径阶的日间液流量对夜间液流量的解释程度分别为37%、48%和47%。【结论】欧美杨存在明显的夜间液流,估算欧美杨耗水量时,忽略夜间液流会低估日常需水量。液流速率对环境因子的响应存在昼夜差异,估算和模拟树木蒸腾量时,应分日间和夜间考虑环境因子对液流速率的影响。     

六盘山半干旱区华北落叶松树干液流速率及主要影响因子的坡位差异

【目的】在土壤水分条件坡位差异明显的半干旱地区,深入了解树干液流速率的坡位差异及其主导环境因子,探讨从样地到坡面尺度的上推方法,以准确估算坡面和流域尺度的森林蒸腾耗水。【方法】2015年6—9月,在宁夏六盘山叠叠沟小流域选择1个西北坡向的典型坡面,设立上、中、下3个坡位的华北落叶松林样地,利用热扩散探针法监测树干液流速率,并同步监测气象因子及土壤水势的变化。【结果】研究期间,0~60 cm土壤水势(Ψ0-60)和日均液流速率均存在显著的坡位差异,土壤水势(MPa)为下坡(-0.210)中坡(-0.410)上坡(-0.511),日均液流速率(m L·cm-2min-1)为下坡(0.045)上坡(0.036)中坡(0.034)。日均液流速率与日均气温(Ta)、日最高气温(Tmax)、日最低气温(Tmin)、日潜在蒸散(PET)、日均饱和水汽压差(VPD)、日均太阳辐射强度(Rs)、Ψ0-60呈极显著正相关,与日均空气相对湿度(RH)、日降水量(P)呈极显著负相关。但相关系数大小存在显著的坡位差异,日均液流速率与气象因子的相关系数为下坡上坡中坡,与Ψ0-60的相关系数为上坡中坡下坡。为了排除其他因子的影响,基于边界线分析评价树干液流速率对单个环境因子的响应程度,结果表明存在显著的坡位差异。从上坡到下坡,液流速率对Ta、Tmax、RH、VPD及Ψ0-60的响应程度逐渐减小,而对Rs的响应程度逐渐增强。利用逐步回归分析建立日均液流速率与环境因子的多元线性模型,发现不同坡位入选环境因子存在明显差别:在土壤水势较高的下坡,对液流速率贡献最大的前2个主导环境因子依次为Rs和Ψ0-60,在土壤水势较低的上坡依次为Ψ0-60和VPD,在介于二者之间的中坡则是VPD和Ψ0-60。【结论】树干液流速率的坡位差异是由土壤水分条件及受地形影响的气象因子共同决定的。因此,在进行树干液流速率从样地到坡面尺度的上推时,不仅需要考虑土壤水分的沿坡变化,还要考虑由地形因素引起的气象因子的坡位差异。     

北京山区大果榆树干液流的季节与昼夜环境调控

【目的】探究水源涵养树种树干液流在不同时间尺度的环境调控机制和蒸腾,以提高森林生态系统水源涵养功能评估的准确性,为森林可持续性经营管理提供科学支持。【方法】以北京松山地区乡土树种大果榆为研究对象,2019年和2020年生长季,采用热扩散技术法连续原位观测其树干液流,并同步观测相关环境变量,采用线性和非线性回归法分析树干液流速率(J_s)对环境的响应。【结果】连续2年生长季内大果榆单位地面面积蒸腾累计分别为334和252 mm,平均每天分别为1.82和1.37 mm。生长期J_s变化主要由短波辐射(R_s)、空气温度(T_a)、饱和水汽压差(VPD)等环境因子综合调控,J_s与R_s、T_a和VPD均呈显著正线性相关关系,决定系数R²分别为0.93、0.88和0.89,VPD对J_s的调控存在阈值(0.9 kPa)。R_s、T_a和VPD与冠层气孔导度(g_s<...     

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。     

雷州半岛尾巨桉旱季径向生长特征及其影响因素分析

【目的】量化认识旱季尾巨桉的径向生长动态及其影响因素,为提高桉树林的木材产量及其科学经营提供数据支持及理论指导。【方法】应用DC3型径向变化记录仪对5.5年生尾巨桉旱季径向生长进行连续监测,同步观测林内外各环境因子,分析旱季径向变化与各个因子之间的相关关系。【结果】受树干水分平衡因素的影响,旱季晴天尾巨桉的树干径向日变化呈现出规律的周期性波动,其日最大值出现在9:00—10:00,而最小值出现在16:00—18:00;雨天树干呈持续膨胀后保持不变,最大值较晴天晚约2h。旱季尾巨桉树干径向累积增长为波动性上升过程,可分为相对稳定期、快速增长期及失水收缩期3个阶段。在整个旱季内,各个时期径向生长的主导影响因子不同,其中土壤含水量、土壤温度和大气温度是影响尾巨桉旱季径向生长的主要因素。【结论】土壤水分和温度是影响尾巨桉旱季径向生长的主要因素,若旱季能够通过采取提高土壤温度和土壤含水量(灌溉等)等有效的经营措施,将对尾巨桉树干的径向生长起到促进作用。     

欧美杨人工林生态系统净碳交换对环境因子响应的时滞

【目的】定量研究欧美杨人工林生态系统净碳交换(NEE)对环境因子响应的时滞现象,为提高生态系统碳源/汇量的估算准确性提供科学依据。【方法】应用涡度相关技术,结合微气象观测系统,对北京市顺义区欧美杨人工林NEE和环境因子进行连续动态观测,获取2014年生长季(4—10月)NEE、空气温度(T_a)、5 cm深处土壤温度(T_5)、光合有效辐射(PAR)、饱和水汽压差(VPD)和25 cm深处土壤体积含水量(VWC_(25))观测数据,采用回归分析与小波互相关分析相结合的方法定量研究NEE与环境因子的时滞关系;以决定系数(R~2)、林氏调和系数(LCCC)和均方根误差(RMSE)作为评价指标,利用偏相关分析和主成分分析方法分析时滞现象对NEE与环境影响因子之间关系的影响。【结果】PAR是影响NEE变化的主导因子;由于该生态系统地下水位高,水分供给充足,VWC_(25)对NEE没有显著影响(P=0.151 5);白天NEE与PAR同步变化,比T_a、T_5和VPD分别提前2.5、2和2.5 h达到峰值(时滞),夜间NEE与环境因子没有确定的时滞关系;消除时滞现象后,NEE与T_5的线性关系由不显著(P=0.224 8)变为极显著(P=0.005 1);主成分分析表明,对数回归模型可以更准确地描述NEE与环境因子间关系,消除时滞后模型的R~2和LCCC分别提高8.1%和2.0%,RMSE降低0.417μmol·m~(-2)s~(-1)。【结论】欧美杨人工林生态系统NEE日动态变化受T_a、T_5、PAR和VPD控制,白天时滞现象明显,消除时滞现象可以有效提高NEE模型拟合精度。     

杨树品种对杨干象敏感性的初步研究

通过室内饲养观察和野外调查,了解到不同杨树品种对杨干象敏感性是有差异的。抗性强的品种有小美旱36、小美旱39、小美旱、青杨、北京杨、小黑杨和小叶杨等;中间类型有美小杨、小美杨、美杨、小青杨、晚花杨等;抗性差的品种有北京杨8000、214杨、合作杨、中东杨、斯大林杨和加杨等。     

杨树良种‘欧美杨2012杨’

杨树良种‘欧美杨2012杨’是由国外引种经过长期区域化试验后选育成功,雌株,为欧美杨无性系,速生性突出,与107杨和108杨生长量相似甚至于超过了107杨和108杨;树干通直圆满,树冠窄;无性繁殖容易,扦插育苗和造林成活率高;木材纤维长度为0.578 mm,基本密度为0.327 5 g·cm-3,适于纸浆材、板材等工业用原材料。     

东北东部山区主要树种树干液流研究

选择相同年龄(1 2年生)、起源(实生)和立地条件下的东北东部山区主要树种水曲柳、紫椴、蒙古栎、核桃楸、黄菠萝和红松幼树,采用ICT - 2 0 0 0TE自动监测系统同步测定其树干液流密度、耗水量及其主要环境因子。在生长季晴天,各树种的树干液流密度日变化基本呈单峰曲线(但黄菠萝有3次为双峰曲线) ,日峰值主要出现在1 0 :0 0—1 4 :0 0。黄菠萝、红松、紫椴、水曲柳、蒙古栎和核桃楸最大树干液流密度分别为2 34 0 0、2 86 2 1、5 0 7 93、5 1 6 36、6 2 5 93、94 5 83cm3·cm- 2 h- 1 。除黄菠萝之外,树干液流密度日变化主要受光合有效辐射(PAR)和蒸汽压亏缺(VPD)的影响,它们对树干液流变异的贡献率波动在6 0 %～74 %。整个生长季中核桃楸、紫椴、水曲柳、红松、黄菠萝和蒙古栎的耗水量分别为384 0、2 82 0、2 71 0、2 1 2 0、1 4 70和1 390kg·株- 1 。     

雷州半岛加勒比松人工林旱季液流特征与耗水量研究

利用热脉冲技术对雷州半岛25年生加勒比松人工林旱季 (2000年10月至2001年2月)树干液流特征、耗水及环境因子的关系进行研究.结果表明:加勒比松边材不同位点的液流密度由外到内呈低-高-低的态势;观测期间林分日液流密度变幅为411～4 120 L·m-2·d-1,日平均液流密度为2 084 L·m-2·d-1;旱季无雨时,加勒比松日液流密度与太阳辐射、饱和蒸汽压差、气温及湿度相关性显著;有雨时,加勒比松日液流密度仅与饱和蒸汽压及湿度相关性显著;单株日耗水量变幅为6.4～169.5 L,日平均耗水量为55.5 L,林分日耗水量变幅为0.35～3.52 mm·d-1,日均耗水量为1.71 mm·d-1,旱季总耗水量为257.7 mm,占同期降水量的72.3%.     

北京山区侧柏和栓皮栎的水分利用特征

【目的】探讨北京山区典型乔木侧柏和栓皮栎的水分利用情况,为北京山区植被建设提供参考和理论依据。【方法】通过测定其木质部水分及其不同水源的稳定氢氧同位素值,利用多源线性混合模型(iso-source),再结合茎干液流计(TDP),分析不同水源对2种植物的贡献率和贡献量。【结果】结果表明:1)2个树种在旱季和雨季的茎干液流通量排序为:旱季侧柏(5.87 kg)旱季栓皮栎(9.42 kg)雨季侧柏(13.42 kg)雨季栓皮栎(18.26 kg)。2)侧柏在旱季主要利用深层60~80 cm的土壤水分和地下水,利用率分别为19.8%和51.4%,日平均利用量为1.16和3.02 kg;在雨季主要利用表层0~20 cm的土壤水分和地下水,利用率分别为51.4%和27.7%,日平均利用量为6.90和3.72 kg。3)栓皮栎在旱季表层0~20 cm的土壤水分和深层60~80 cm的土壤水分利用率贡献最大,分别为53.5%和20.2%,日平均利用量为5.04和1.90 kg;在雨季的水分利用率贡献最大的还是集中在表层0~20cm的土壤水和地下水分,利用率分别为51.8%和38.1%,日平均利用量为9.46和6.96 kg。【结论】从侧柏和栓皮栎的水分利用特征来看,2个树种对各水源的利用深度相似,在造林树种选择时,应避免混交产生竞争。在季节性干旱的北京山区水分匮缺,在造林时应优先选择蒸腾耗水较小的侧柏树种。     

Granier原始公式测算107杨树干液流通量密度的误差及校正公式

【目的】验证Granier原始公式对测算107速生杨树干液流通量密度时的适用性,为精准计算林木蒸腾量提供依据。【方法】以107速生杨为对象,基于热扩散树干液流测定技术,采用离体茎段式称重法和整树容器称重法实测液流通量密度,以验证Granier原始公式的适用性,并通过建立实测液流通量密度与热扩散法测定的树干液流温差系数(K值)的统计关系,形成校正公式。【结果】和整树容器称重法和室内茎段称重法的实测值相比,Granier原始公式计算的液流通量密度存在严重低估,误差率分别达-71.5%和-74.3%。基于整树容器称重法和室内茎段称重法的实测值而建立的校正公式分别为F_d(液流通量密度,cm~3·cm~(-2)s~(-1))=0.010 8K~(0.566 6)(R~2=0.812 6)和F_d=0.019 17K~(0.952 8)(R~2=0.940 3)。经6月23日、24日数据验证,在以林木自然生长条件下的野外整树容器称重法实测值为基准时,Granier原始公式的计算值低估68.90%,而整树容器称重法拟合的校正公式计算值仅低估2.95%,离体茎段称重法拟合的校正公式计算值低估15.75%。【结论】Granier原始公式在计算107速生杨树干液流通量密度值时存在严重低估,会造成很大误差,但校正公式可反映液流通量密度与K值的关系,能准确表达出真实的液流量。因此,采用基于整树容器称重法校正的Granier公式所计算的107速生杨树干液流通量密度具有较高精度。     

Study on the Sap Flow Characters of Two Old Trees of Cryptomeria fortunei on Tiamnu Mountain

应用热扩散技术法,于2010年4-8月对浙江天目山自然保护区内的2株柳杉古树的树干液流进行连续观测,结合所测定的相关环境因子,分析了柳杉树干液流和耗水量的变化规律,以及液流与各环境因子的关系.结果表明:不同季节柳杉树干液流速率日变化规律基本一致,呈单峰波动曲线,但树干液流启动时间、达到峰值时间及迅速下降时间存在明显差异;树干液流密度与光合有效辐射、空气温度和水汽压差间存在极显著正相关,与空气相对湿度和CO2浓度呈极显著负相关;液流密度随树干直径的增加,无明显变化差异,但液流速率和日均耗水量均随树干直径的增加而增大;胸径75.6 cm柳杉和胸径62.8 cm柳杉的日均耗水量季节变化过程相同,但2者变化差异较大,6月份日均耗水量最低,分别为( 49.356±14.883) kg和(9.531±4.297)kg;4月份日均耗水量最高,分别为(110.022±21.890)kg和(49.352±2.629)kg.     

天目山柳杉古树的液流特征研究

应用热扩散技术法,于2010年4—8月对浙江天目山自然保护区内的2株柳杉古树的树干液流进行连续观测,结合所测定的相关环境因子,分析了柳杉树干液流和耗水量的变化规律,以及液流与各环境因子的关系。结果表明:不同季节柳杉树干液流速率日变化规律基本一致,呈单峰波动曲线,但树干液流启动时间、达到峰值时间及迅速下降时间存在明显差异;树干液流密度与光合有效辐射、空气温度和水汽压差间存在极显著正相关,与空气相对湿度和CO₂浓度呈极显著负相关;液流密度随树干直径的增加,无明显变化差异,但液流速率和日均耗水量均随树干直径的增加而增大;胸径75.6 cm柳杉和胸径62.8 cm柳杉的日均耗水量季节变化过程相同,但2者变化差异较大,6月份日均耗水量最低,分别为(49.356±14.883) kg和(9.531±4.297)kg;4月份日均耗水量最高,分别为(110.022±21.890)kg和(49.352±2.629)kg。     

马占相思树干液流的研究

采用ICT-2000TE树干液流测定系统,对华南地区的主要造林树种马占相思的液流变化进行了为期1a的观测,并对树干液流变化特征、液流量日变化、各位点液流及全年液流量的变化进行了深入研究。结果表明:马占相思的树干液流量日进程呈单峰型曲线,雨、旱季的全天总液流量分别为10.988×103、5.082×103g,全年总液流量为2238.265×103g;马占相思木质部不同部位输水能力差异较大,液流速率最大的位点位于木质部15mm处;马占相思单位边材面积日累计液流量在雨、旱季分别为85.203×103、57.463×103g·m-2左右,整个过程呈"S"形。     

辽中地区杨树优良品种选择的试验研究

试验采用引进的10个杨树优良品种,以当地多年栽培的加杨为对照,进行区域性对比。通过12午的栽培观测及树干解析,对各品种的树高、胸径、材积生长规律及干形进行了研究。结果表明,波兰15A杨、北京杨、小黑杨、盖县3号杨、隆荷夫健杨、健杨和熊钻17号杨等品种的胸径和蓄积生长量显著超过加杨,其中波兰15A杨、北京杨每亩年平均蓄积生长量在1m~3以上。该试验为同类地区选用杨树良种提供了科学依据。     

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。     

木荷树干液流的密度特征

树干液流在微时空尺度上具有较大的变异性,尺度扩展过程中又极易引起误差,而有些环境因子则是在较大空间尺度上发生变化,容易降低液流密度研究结果的可靠性。引入单位面积液流日累积量(Qa)和液流密度峰值(Jsmax)这2个参数,根据树高和胸径划分不同优势度,研究木荷树干液流时空动态特征及与环境因子的关系,探讨液流密度研究更合理的方法。结果表明:2007年9月到2008年4月木荷优势木、中等木和劣势木液流日进程均呈现单峰格型,根据树高划分优势度等级的木荷中等木平均液流密度要略大于优势木,劣势木的平均液流密度远远低于优势木和中等木;而根据胸径划分优势度等级的木荷优势木液流大于中等木,中等木液流大于劣势木;光合有效辐射是影响优势木和中等木液流密度的主要环境因子,劣势木液流密度主要受气温影响;在干旱胁迫下,土壤含水量对优势木和中等木液流密度瞬时变化的影响比劣势木显著;总体而言,土壤湿度对液流瞬时值影响不大,但显著影响大时间尺度上优势木液流累积量的变化。按树高划分的木荷等级对环境因子的响应更敏感,而按胸径划分的木荷等级显示树形因子对液流的影响不可忽略。根据研究的需求不同,按树高或胸径分级各有优势。     

我国南亚热带森林群落先锋树种马尾松的水分利用特征

利用Granier热消散探针法(Thermal dissipation probes,TDP),对我国南亚热带鼎湖山针阔叶混交林中马尾松Pinus massoniana的树干液流变化进行了监测,结合同步监测的光合有效辐射、空气相对湿度、空气温度等环境因子进行了分析。研究表明:1)马尾松树干液流速率的日变化呈单峰型曲线,日间中午(13:00—14:00)的树干液流速率最高,湿季最高峰值为25.24 g·m^-2s^-1,干季最高峰值为17.75 g·m^-2s^-1,夜间也存在微量树干液流;2)马尾松树干液流速率主要受光合有效辐射和水汽压亏缺(vapor pressure deficiency,VPD)的影响,湿季中光合有效辐射起主要作用(P<0.001),干季中水汽压亏缺起主要作用(P<0.001);在干湿两季,树干液流速率滞后于光合有效辐射,提前于水汽压亏缺;3)湿季的蒸腾量显著高于干季(P<0.001);与森林恢复初期的马尾松树干液流相比,本地区树干液流速率相对较低,表明随着演替的进行,马尾松树干液流速率下降;4)研究结果揭示了华南地区的群落先锋树种马尾松在演替中期时的水分利用特征,对该地区森林恢复和生态环境建设提供了理论依据。