我国树木蒸腾耗水研究进展

综述了我国树木蒸腾的研究方法及其适用性，树木蒸腾规律及其与环境的关系，重点介绍了近期在树木蒸腾方面的进展，并对未来研究方向作了展望。     

植物蒸腾耗水研究

在影响植物生命活动的各种生态因子中,水分是主要限制因子。与植物水分生命表征直接相联系的蒸腾强度、蒸腾量、蒸腾耗水变化规律及其与环境因子的关系。蒸散发既包括从地表和植物表面的水分蒸发,也包括通过植物表面和植物体内的水分蒸散。指出目前蒸散耗水量的计算方法大致可以分为:微气象学法、植物生理学法、以及SPAC综合模拟法等。并指出植被蒸散是一个复杂的物理过程和生物过程,是未来研究蒸散的主要途径和方向。     

黄土丘陵沟壑区植物蒸腾和植被蒸散估算尺度转换模型研究

对蒸散估算的尺度放大是研究的热点问题.选择有大量数据积累的鄂尔多斯高原皇甫川流域为研究区,利用点面结合的方式对数据进行补测,以生物学为基础,建立了植物蒸腾和植被蒸散模型,经验证,模拟效果较好.从而在植物叶片-个体-群落-景观尺度上实现了转换,为实现好的蒸散模拟提供了方法.     

不同供水条件下土壤水分与烤烟蒸腾耗水的关系

采用旱棚人工控水试验,研究了不同供水条件下烤烟的生理需水规律及蒸腾耗水与土壤水分的关系。结果表明,在充分供水条件下,烤烟全生育期蒸腾耗水量的变化呈单峰曲线,以旺长期蒸腾耗水量最大,成熟期次之,伸根期最小,各时期蒸腾耗水模系数分别为45.23%,34.8％和19.97％。烤烟的蒸腾耗水量与土壤供水量成正比,各生育期供水不足均影响烟株的蒸腾耗水,尤其以旺长期干旱的影响最大。根据本试验结果,计算出了不同供水条件下烤烟蒸腾耗水的土壤水分胁迫系数,建立了非充分供水条件下土壤水分胁迫系数的订正函数和烤烟实际蒸腾耗水的时间－水分函数模型。     

人工油松林蒸腾耗水及林地水分动态特征的研究

本文通过对渭北旱塬区20龄人工油松林的测定表明:1989年在整个生长季节中的总蒸腾耗水量为242.96mm,占同期降水量的72.3%。气温是影响油松蒸腾的主要气象因子,其次为空气湿度,光照强度只对一龄针叶有较大的影响。油松根系的吸水范围可达1.80m以下,在生长季节,尤其是欠水年,林地土壤有效水支出大于收入,而且在生长盛期土壤水分一直处于难效状态,表现出对林木生长的抑制作用。     

沙木蓼蒸腾耗水特性及环境影响因子研究

为探讨毛乌素沙地固沙树种选择和植被水分管理,2009和2010年5—9月在宁夏回族自治区盐池县利用热包裹式树干液流仪测定沙木蓼(Atraphaxis bracteata)茎干液流,并同步观测环境影响因子。研究表明:(1)沙木蓼茎干液流日变化呈显著规律性,液流速率呈多峰曲线,且昼夜变化明显。(2)沙木蓼生长季液流变化具有节律性。5—6月植物处于生长初期,液流量较小;7—8月雨季到来,植物生长旺盛,液流速率也达到生长季的最大值;9月植物生理过程减慢,沙木蓼液流量逐减降低。(3)采用偏相关分析法分析各环境因子对于沙木蓼茎干液流的影响,结果表明,太阳辐射是影响沙木蓼茎干液流的最主要环境因子,其次是大气温度、大气相对湿度和风速。     

基于标准枝浸水法测定的不同杨树无性系蒸腾耗水特性

以山东省高密市林业局苗圃内进行区域适宜性试验的8个杨树无性系为研究对象,对不同杨树无性系蒸腾耗水特性进行了研究,结果表明:8个杨树无性系叶片蒸腾耗水速率日动态变化均呈单峰曲线;8个杨树无性系的叶片蒸腾耗水速率与环境因子相关程度依次是光照>空气相对湿度>空气温度>土壤含水量;8个杨树无性系白天单株日蒸腾耗水量大小次序为L35>I-107>NL895>中林46>I-109>L323>中绥12>NL95;依据单株蒸腾耗水量和单株材积对8个杨树无性系进行聚类分析,可分为5类,A类L35属于高材积量、高耗水型;B类L323、NL95和I-109属于中等材积量、较低耗水型;C类NL895为较低材积量,低耗水型;D类I-107为较高材积量、较高耗水型;E类中林46、中绥12为低材积量、中等耗水型.     

晋西黄土丘陵沟壑区油松刺槐混交林蒸腾耗水

 为了研究黄土丘陵沟壑区主要造林树种和林分蒸腾耗水规律,以位于山西省吉县蔡家川流域内密度为2 450株/hm2的16a油松刺槐混交林为对象,在2008年7—10月,应用热扩散探针技术(TDP)对油松和刺槐4个径阶共17株样木进行蒸腾液流野外实地定位连续观测,同时对环境因子进行同步连续动态观测。结果表明:典型晴天条件下,油松和刺槐树干液流速率在液流启动时间、达到峰值时间、开始快速下降时间和峰值波动范围上有较为显著的差异;2树种不同径阶单木日均蒸腾量的大小排序为油松12 cm>10 cm>6 cm>8 cm,刺槐12 cm>8 cm>6cm,呈现出日蒸腾量随胸径增加而增加的趋势;太阳辐射和水汽压差是影响油松和刺槐树木冠层蒸腾的主要因子;2008年7—10月油松刺槐混交林月蒸腾耗水量分别为30.8、24.1、26.3和18.4mm,总蒸腾量小于同期降雨量。     

刺槐耗水研究进展

刺槐是干旱半干旱地区的多用途造林树种，水分生理研究是抗旱造林和林分管理的基础，从苗木、单木和林分三个层面论述了刺槐耗水特性及其研究进展。苗木耗水是林木水分生理研究的基础，刺槐苗木耗水量和耗水速率的日变化均呈单峰型，峰值出现在中午12：00左右。苗木耗水速率除与自身遗传特性有关外，还与土壤水分条件密切相关，随着土壤水分亏缺的加重，耗水速率呈下降趋势。单木耗水除表现与苗木相似的日动态外，其耗水量和蒸腾强度还表现季节动态，生长季节初期和末期耗水量和蒸腾强度较低，生长盛期较强，此外蒸腾耗水还与光照、气温和风速等环境因子呈显著相关关系。林分蒸腾耗水占林分总耗水量的57．7％～60．2％，季节变化与单木相同，一般阴坡耗水大于阳坡，高密度林分耗水量大于低密度林分。     

单株油蒿蒸腾耗水特征及其与环境因素的关系

[目的]探究油蒿的蒸腾耗水规律及其对环境因子的响应,旨在为固沙植被建设提供科学依据。[方法]利用野外大型称重式蒸渗仪于2014年6—9月底对单株油蒿的蒸腾过程进行连续观测,并同步监测了土壤含水量及相关气象因子。[结果]油蒿单日蒸腾强度曲线在晴天表现为双峰曲线,而在阴雨天双峰曲线不明显;研究期间,单株油蒿蒸腾耗水量为101.66mm,日平均蒸腾强度为0.83mm/d。蒸渗仪内土壤蒸发量106.05mm,日平均土壤蒸发强度为0.87mm/d,试验期间蒸散量占降雨量的82.98%。降雨可以维持油蒿正常生长,并对土壤水分进行一定补充;油蒿蒸腾强度与空气相对湿度(p0.01)、空气温度(p0.01)、太阳净辐射(p0.01)和20cm深度土壤体积含水量(p0.05)具有很好的相关性,且相关性依次减小。[结论]油蒿蒸腾耗水日变化明显,其蒸腾速率受土壤水分状况、气象条件及自身生理特征等因素的影响。     

高含砾土壤中保水剂对杏树蒸腾及果实品质的影响(简报)

高含砾土壤保水能力差,保水剂的应用为其节水措施提供了一条重要的途径,该文通过施用保水剂后其土壤水分、蒸腾和杏树果实产量品质的变化,分析杏树水分利用特征,为提高该种土壤水分利用效率,进而制定高效、合理的节水措施提供理论依据。该试验采用热扩散法边材液流探针（TDP）对昌平北流果园试验地15 a生杏树液流进行连续监测。结果表明：保水剂对土壤水分及杏树蒸腾影响明显,特别是在2个干旱阶段土壤水分与蒸腾都呈显著提高。在试验期间保水剂（每株200 g）处理平均土壤质量含水率相对于未施保水剂处理约提高了21.53%,平均日蒸腾量提高了20.62%。同时施用每株200 g保水剂处理相对于其他处理单果质量与果实维生素C含量明显提高,可见施用保水剂后对于提高水分利用效率、果实品质有明显的效果,是解决高含砾土壤中水分利用率低的有效途径。     

华北落叶松人工林蒸腾特征及其与土壤水势的关系

 利用野外定位观测技术,于2008年5—10月在宁夏六盘山叠叠沟小流域对华北落叶松林整个生长季土壤水势的变化规律进行研究。结果显示:1)降雨量是影响土壤水势变化的主要因素,土壤水势在不同深度变化趋势基本一致,但变化幅度有较大差异,020、2040、4060cm土层的土壤水势梯度在6—9月份最大,8月份水势梯度最低;2)华北落叶松5—10月各月的耗水速率排序为6月>5月>7月>8月>9月>10月,耗水量分别占生长季的20.3%、25.4%、20.1%、18.6%、15.1%、10.7%,耗水月主要分布在6月;3)在华北落叶松生长季前期土壤水分短缺,生长后期水分充足,2个不同土壤水分条件的树干液流速率表现明显差异,充足条件下蒸腾耗水明显高于短缺条件,且水分亏缺时期20cm和60 cm土壤水势与树干液流变化相关性极显著。研究表明土壤水分亏缺与否是华北落叶松蒸腾耗水差异的主要原因,生长季中前期土壤水分对华北落叶松生长至关重要。     

山地枣林蒸腾主要影响因子的时间尺度效应

为揭示时间尺度效应对蒸腾规律的影响,对黄土丘陵区山地枣林蒸腾及其影响因子进行同步监测,并在不同时间尺度上分析蒸腾的主要影响因子。结果表明:不论逐月蒸腾还是全年蒸腾,其主要影响因子均存在明显的时间变异性和时间尺度效应。逐月蒸腾在生育期内时、日和旬尺度上主要影响因子分别是光合有效辐射(R2峰值,Rmax2=0.79),风速(Rmax2=0.81)和相对湿度(Rmax2=0.78),叶面积(Rmax2=0.73)和叶面积指数(Rmax2=0.82)。全年蒸腾在较小时间尺度(时和日尺度)上和除风速外的其他气象因子均呈极显著相关(p0.01),而在较大尺度(旬和月尺度)上仅和叶面积、叶面积指数以及土壤水分呈极显著相关(p0.01)。随着研究尺度的提升,气象因子对蒸腾的影响逐渐减弱,作物自身生长状况和土壤水分状况对蒸腾的影响逐渐增强。该研究对于进一步揭示枣树的蒸腾规律,制定科学合理的节水措施具有重要的指导意义。     

海岸基干林带木麻黄蒸腾速率和水分利用效率的动态变化特征

采用Li-6400便携式光合系统,观测福建东山岛海岸基干林带木麻黄的蒸腾作用和水分利用效率在不同时间尺度上的动态变化。结果表明：1）基干林带木麻黄的蒸腾速率日动态为单峰曲线,湿季峰值出现在12：00,干季峰值出现在14：00,日均值湿季（1.33 mmol/（m2·s））〉干季（1.022 mmol/（m2·s））,湿季蒸腾速率的日变化与气温和光合有效辐射呈显著正相关,干季与气温和气孔导度呈显著正相关;2）蒸腾速率的季节动态为单峰曲线,6月最高,1月最低,不同季节蒸腾速率的平均值为夏季（1.74 mmol/（m2·s））〉春季（1.28 mmol/（m2·s））〉秋季（1.24mmol/（m2·s））〉冬季（1.06 mmol/（m2·s））,蒸腾速率的季节变化与气温、光合有效辐射和叶面水气压亏缺呈显著正相关;3）水分利用效率日动态为单峰曲线,湿季日变化较小,干季日变化较大,干季上午的水分利用效率高于湿季,水分利用效率的季节变化为双峰曲线,峰值分别为9月和1月。可见,在水分条件较好时,木麻黄具有较高的蒸腾作用和水分利用效率,在水分条件较差时,木麻黄可通过降低蒸腾作用,提高水分利用效率来维持生长,对水分变化具有较强的适应性。     

硅对番茄生长及光合作用与蒸腾作用的影响

为探讨番茄对硅的生理响应特性,本文采用营养液培养方法,研究了0（CK）、 0.6（T1）、 1.2（T2）、 1.8（T3）mmol/L 3个硅水平对番茄生长及水和CO2交换参数的影响。结果表明,番茄植株各器官硅含量均随营养液硅水平升高而显著增加,且以叶片差异最为显著,T1、 T2、 T3处理番茄叶片硅（SiO2）含量分别比CK高 250.90%、 403.59%、 552.69%; 番茄生长量、 叶片叶绿素含量均以T2、 T1处理较高,而T3处理则与CK无显著差异。T1、 T2处理的净光合速率（Pn）亦显著高于CK,在11: 00 Pn 达峰值时,分别比CK高15.36%和23.12%,而T3处理则比CK低5.74%;番茄叶片蒸腾速率（Tr）则随硅水平的提高而降低,13: 00时 T1、 T2、 T3处理的Tr分别比CK低7.42%、 11.47%和23.08%,硅处理番茄的瞬时水分利用效率（WUEi）均显著高于CK,11: 00时 WUEi 达峰值时,T1、 T2、 T3 处理分别比CK高 22.22%、 35.47%和17.52%。表明营养液硅（SiO2）水平以1.2 mmol/L为好。     

温室内密闭小环境降温除湿效果及蒸腾水循环利用

为探索密闭小环境对其内部温湿度及蒸腾水循环利用的影响,该研究对温室内盆栽做全密闭处理,基于“温差”热交换原理,通过调控盆栽小环境内的温湿度,降温除湿的同时回收利用蒸腾水。结果表明,利用“水-气温差”对密闭盆栽进行降温除湿回收蒸腾水,降温除湿效果显著,正午12:30左右,相比密闭对照盆栽,温度降低3℃左右,相对湿度下降7%;其他时间降温除湿效果虽不及正午,但白天平均降温2.4℃,相对湿度平均下降5%,蒸腾水最终都回收到U型管中。而利用“地-气温差”进行热交换、利用气泵使水汽循环,对密闭盆栽进行降温除湿回收利用蒸腾水。试验过程中,夜晚的降温除湿效果不显著。白天气泵运行期间,地-气热交换处理盆栽相对于密闭对照盆栽温度平均下降2.5℃左右;相对湿度平均下降10%。正午时分,降温除湿效果最为显著,相比密闭对照盆栽气温降5℃以上,与温室内的温差只有1.5℃;此时湿度下降15%。降温后凝结而成的水珠在高速气流的带动下重复利用于盆栽。由此可见,利用水-气、 地-气温差对密闭盆栽小环境可实现降温、除湿并实现蒸腾水的回收利用。     

开花灌浆期小麦叶片奢侈蒸腾发生的土壤水分阈值试验研究

奢侈蒸腾耗水对作物光合及产量形成贡献较低,而开花灌浆期是冬小麦产量形成的关键期,精准调控作物蒸腾耗水、明确影响奢侈蒸腾的土壤水分阈值,对提高冬小麦的水分利用效率至关重要。本研究以冬小麦品种‘石新828’为材料,在人工气候生长箱进行盆栽试验,定量研究土壤水分对作物气孔导度、光合速率和蒸腾速率的影响,明确开花灌浆期奢侈蒸腾产生的土壤水分阈值。结果表明：气孔导度与土壤水吸力关系密切,在土壤水吸力较低时,气孔导度随土壤水吸力增加而迅速降低,而土壤水吸力较高时,气孔导度降低速度变缓。光合速率随土壤水吸力增加以抛物线的形式递减,当土壤水吸力低于1.2 MPa时,光合速率接近最大值,随后土壤水吸力继续增加,光合速率逐渐降低。蒸腾速率随着土壤水吸力增加呈线性递减,降低速率为2.3 mmol·m^-2·s^-1·MPa^-1。光合速率与蒸腾速率的关系符合米氏方程,蒸腾速率低于2.179 mmol·m^-2·s^-1时,光合速率随蒸腾速率线性增加,当蒸腾速率高于此值时,单位光合速率的增加变缓,奢侈蒸腾开始产生,此值所对应的土壤水吸力为1.76 MPa,此时叶片光合速率处于较高（16 μmol·m^-2·s^-1左右）水平,叶片水平水分利用效率（WUE_L）达到最高7.3 μmol（CO₂）·mmol^-1（H₂O）。综上所述,小麦叶片奢侈蒸腾的发生始于水分利用效率从最高转向降低、光合速率处于较高水平而非最大。通过光合随蒸腾变化的米氏方程关系及蒸腾与土壤水吸力的线性关系,可以确定土壤水吸力1.76 MPa为小麦开花灌浆期叶片奢侈蒸腾发生的土壤水分阈值。     

基于Penman-Monteith方程的温室番茄蒸腾量估算模型

作物的蒸腾是作物生命过程中十分重要的组成部分。为寻求适合于温室栽培条件下番茄植株蒸腾量的计算模型,本文以Penman-Monteith方程为基础,针对温室特定的小气候环境,对番茄冠层整体气孔阻力、空气动力学阻力等参数进行合理修正,建立了包含气象数据、番茄叶面积指数和冠层高度为主要参数的温室番茄蒸腾量估算模型。分别采用2009年5月2-13日（开花坐果期）和2009年6月9-20日（成熟采摘期）2个时段内的实测蒸腾量对模型模拟结果进行验证,2个时段内模型模拟结果的平均相对误差分别为8.48%和9.20%,表明所建模型可以较好地的计算温室番茄的蒸腾量。本研究提出的蒸腾量估算模型对温室番茄作物水分关系的深入研究具有重要参考价值。     

基于Penman-Monteith方程的日光温室番茄蒸腾量估算模

为寻求适合于温室栽培条件下番茄植株蒸腾量的计算模型,该文以Penman-Monteith方程为基础,针对日光温室特定的小气候环境,对番茄冠层整体气孔阻力、空气动力学阻力等参数进行了修正,建立了包含气象数据、番茄叶面积指数和冠层高度为主要参数的日光温室番茄蒸腾量估算模型。分别采用2009-05-02－2009-05-13（开花坐果期）和2009-06-09－2009-06-20（成熟采摘期）2个时段内的实测蒸腾量对模型模拟结果进行验证,2个时段内模型模拟结果的平均相对误差分别为8.48%和9.20%,表明所建模型可以较好地计算日光温室番茄的蒸腾量。该研究提出的蒸腾量估算模型对日光温室番茄需水规律的深入研究具有参考价值。