核桃树干液流特征研究

应用热脉冲技术对核桃树干液流进行了测定,探讨了核桃液流的日变化、月变化规律和水分的供求关系。结果表明:核桃树干液流速率存在明显的昼夜变化规律,呈单峰形曲线;典型晴天耗水大小顺序为8月>7月>5月>6月>9月>4月>10月,月总耗水大小顺序为5月>8月>6月>7月>9月>4月>10月;6~9月份降雨量与耗水量比>1,水分供大于求;4、5、10月份降雨量与耗水量比<1,水分供不应求,不利于土壤水分积累;大气温度、辐射强度与液流速率极显著正相关,相对湿度与液流速率呈极显著负相关。     

辽西樟子松树干液流运动规律

为深入研究辽西防风固沙林主要造林树种樟子松的耗水特性,应用热脉冲技术,于2007年8月份观测与分析了辽西章古台地区樟子松在不同天气、不同方位和不同木质部深度的树干液流的变化,结果表明:樟子松树干液流日进程随天气而变化,晴天变化曲线呈双峰型,两次高峰出现在10:00和14:00左右,液流速率分别为19.550、18.118cm·h-1,日累计液流量为41.08L,晴-多云天气次之,雨天最小;樟子松不同方位上液流速率日变化趋势基本一致,但各时段、各方向液流量占该时段液流总量的比例呈不同的变化趋势;樟子松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15mm处,10mm次之,20mm及5mm处依次降低,且外层受环境影响较大。     

油松树干液流的时空变异性研究

应用热脉冲式液流测定系统 (HPVR)和Delta T自动气象站 ,对华北土石山区的主要造林树种油松的液流变化及其与环境因子的关系进行了 1年的观测 .对液流的日变化、各位点液流及最大液流位点的时空变异性进行了深入地研究 ,分析了水分胁迫条件下的液流特征 .应用SPSS系统对平均液流速度和环境因子的统计分析表明 ,辐射强度、风速、空气温度是影响液流的主要因子 ,相对湿度与土壤温度的影响较小 ,并给出了依据气象因子估算液流速度的统计模型     

基于物候期的核桃树干液流特征

运用SF100热脉冲茎流仪对核桃树干液流按物候期进行了观测,并对其周围环境因子如辐射强度、空气温度和空气相对湿度进行了同步监测。结果表明,核桃花期和果实成熟期,水分条件较好,液流量较大,液流速率与辐射强度和空气温度的相关性较好;果实生长期由于受到土壤水分的强烈胁迫,液流量较小,液流速率与相对湿度的偏相关系数最高,其次是太阳辐射,而与空气温度的相关性则较差。     

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。     

应用热脉冲技术对棘皮桦和五角枫树干液流的研究

应用热脉冲方法,对暖温带落叶阔叶森林主要树种棘皮桦Ｂｅｔｕｌａｄａｈｕｒｉｃａ和五角枫Ａｃｅｒｍｏｎｏ树干的流液量变化及其与环境因子相关性进行研究,结果表明：①在正常生长状态下,棘皮桦树干单位面积液流通量为０．１５８Ｌ·ｃｍ－２·ｄ－１,五角枫为０．２１３Ｌ·ｃｍ－２·ｄ－１．如果忽略树冠部位的水分贮存,可认为五角枫的蒸腾耗水强度较大．②两树种形成层以下不同深度的树液流速具有相同的日变化趋势．在正午前后各深度流速值均达到最大,各深度流速差值亦达到最大．最大液流速度相对位点棘皮桦在位于距形成层相对距离０．３处,五角枫在位于距形成层相对距离０．５处,表明在上述边材区域具有最高的水分传导率．③棘皮桦、五角枫均存在夜间明显的树干液流上升现象,以补充树冠部的水分贮存．作者认为阔叶树种夜间树液上升的动力是根压．④棘皮桦、五角枫的白昼树液流量变化呈现多峰状曲线．树干液流量变化与环境中气象因子变化密切相关．逐步回归的结果表明,在不同树种中,影响树干液流量的主要因子是不同的．     

树干液流监测系统的研制

树干液流速率是判断根系水分吸收和蒸腾作用强弱的关键指标,被普遍应用于树木蒸腾耗水研究,常用的植物液流仪普遍是价格高昂、采样数据类型单一的进口设备,因此亟待研发集多因素于一体的树干液流监测系统。基于树干液流及气象和土壤因子建立树干液流监测系统,其采用基于热扩散技术的TDP液流计监测枝干液流,采用多类型传感器实现气象和土壤因素数据的收集,系统平台采用PHP+HTML+MySQL作为开发语言和设计工具。与对照植物液流仪对比,二者电压差、液流速率相关系数分别为0.834 3、0.876 5。选取环境因子对全天、日间、黑夜时段的白玉兰液流速率进行相关性分析,发现不同时段环境因子对液流速率的影响程度不同。此外,建立液流速率与环境因子的多元线性回归模型,其中全天时段的回归模型拟合程度较好,R²为0.674。该系统具有性价比高、监测指标多、各指标数据可视化等特点,可用于研究林木液流速率和环境因子的时空变化规律。     

运用热技术检测树干边材液流研究进展

介绍了各种热技术测定树干边材液流的基本原理和方法,并对热技术在树干水分运输格局、影响和调节树干边材液流的内外因素、基于树干液流测定值推算林分冠层导度和尺度放大以及夜间树干液流等方面研究中的具体应用进行了综述.目前,在运用各种热技术对林木树干液流的研究中,树干水分运输格局还需借助其他手段和方法进一步准确测定和佐证;影响树木边材液流内外因素的协同和补偿作用还需系统研究;基于热技术测定的树干液流值进行耗水时空尺度的扩大将成为该领域的研究热点之一.     

基于热技术的活立木液流测量方法综述

比较不同研究目标和实验条件下适用的基于热技术的树干液流测量方法,展望不同热技术方法在液流测定中的应用前景,为活立木液流测量的方法选择提供参考。目前常用的基于热技术的液流检测方法包括热脉冲法、热平衡法、热扩散法、热场变形法和外热比法等5种。其中,热脉冲法通过测定热脉冲到达热电偶处所需的时间来计算液流速率,热平衡法通过加热元件输入的热量、热传导以及液流携带热量之间的能量平衡关系计算液流。而热扩散法、热场变形法和外热比法则是利用温度差值来表征树液流动产生的热场变化,进而确定液流速率和液流密度。近年来,结合相关热技术原理对已有热技术方法进行了改进,热平衡法、热场变形法和外热比法的测定精度有所提高。但热场变形法的测定过程较为复杂,外热比法的外部量规配置尚待探讨,应用并不广泛。热扩散法和热脉冲法虽然已经具备较成熟的商品化产品,但测定精度仍存在问题。液流速率的检测精度直接影响研究结果的准确性。在测定液流速率时,需依据不同条件选择适合的方法,从而有效提高液流速率的测定精度。图1表1参58     

利用简化型多针热脉冲技术原位测定地表热通量

为简化多针热脉冲技术获取地表热通量的测定方法,本研究基于热脉冲技术的方法原理以及传感器的设计准则,提出一种简化型多针热脉冲传感器,并对其田间实地测定结果进行评估。首先利用简化型传感器测定获取了0~50 mm土层热储量和50 mm深度处土壤热通量数据,估算得到地表热通量的动态变化;后与传统组合法(de Vries模型+自校正热通量板法)获取的地表热通量结果进行了对比分析。结果表明:简化型多针热脉冲传感器与传统组合法得到的地表热通量日变化趋势一致,对2种方法的测定值进行回归分析所得直线的斜率为1.09,决定系数为0.98;在测定时期内,简化型多针热脉冲技术获取田间地表热通量的平均绝对偏差为12.33 W/m²。因此,本研究中提出的简化型多针热脉冲技术可以用于准确监测田间地表热通量动态,可为农田水热过程和通量研究提供有效的监测手段。     

应用热脉冲方法对红富士苹果树干茎流速率的研究

采用热脉冲探针和数据采集器,测定了黄土高原地区苹果园红富士树干的液流速率.结果表明,单棵树的边材径向液流速度的总趋势是从形成层向内逐渐减少,边材12 mm处的液流速率占5 mm处液流速率的0.6～0.7,而32 mm处的速率仅为5 mm处的0.2左右.苹果园红富士树干的液流速率变化在晴天表现为单峰曲线,在生长季4～8月期间晴天,树干茎流在早晨6:30～7:00 时开始启动,形成层下5 mm处树干液流速率在4～5 cm/h以上,在12:30～14:30 时达到最大值,期间树干液流速率基本保持在45～57 cm/h以上,最大值可达到64.6 cm/h.在22:00时树干液流速率降低到最低水平,并维持到第二天液流启动时,这段时间树干内几乎没有树液流动.在阴天表现为较低水平的多峰曲线.     

秋季大叶女贞树干液流径向变化特征

于2009年9~11月采用热扩散法对大叶女贞树干液流速率径向变化规律进行系统研究。结果表明,秋季大叶女贞树干不同深度液流速率沿边材从外到内呈＂低-高-低＂变化,不同深度液流速率日变化趋势基本相同,20 mm处液流速率最大,30 mm处次之,10 mm处最小;南侧树干液流速率和变化幅度均大于北侧;3种典型天气条件下,大叶女贞树干液流日变化趋势差异显著;太阳辐射、空气温度和相对湿度是影响树干液流的主要气象因子。     

应用热平衡技术测量龙爪槐液流的试验研究

介绍了包裹式茎流计测量植株液流的原理,应用茎流计测量了1株典型性龙爪槐的树干液流日进程,分析了树干液流与大气温度、累计液流量的关系。结果显示,龙爪槐干液流日进程白天变化比较大,呈现多峰曲线形式;夜间数值较低且相对平稳。大气温度、累计液流量日进程变化趋势与树干液流相一致。     

生长季红松树干液流密度的特征

利用热扩散探头测定系统监测不同径级红松样木生长季的树干液流,并初步分析和对比了不同样木液流密度的特征及变化趋势。晴天,红松树干液流日变化的表现可形成比较规则的单峰曲线;阴天,受温度、太阳辐射等环境因子的影响,红松树干液流则有较大的波动,并且液流密度的峰值相对较低;雨天,液流密度减到最低值。各径级样木液流密度的日变化比较一致,白天随着气温升高和植物蒸腾拉力的增大,液流密度增加,最大值一般出现在12:00左右,13:00以后持续降低,至凌晨左右减至最低,但为0的时候甚少,一般夜间都有液流存在,只是液流密度值较小。大径级样木液流密度平均值在6、7、8月份分别为6.01、3.12、2.54g·cm-2·h-1;中径级样木液流密度平均值在6、7、8月份分别为4.1、2.10、1.95g·cm-2·h-1;小径级样木液流密度平均值在6、7、8月份分别为1.89、1.13、0.90g·cm-2·h-1。大径级样木液流密度峰值在6、7、8月份分别为26.74、15.5、13.7g·cm-2·h-1;中径级样木液流密度峰值在6、7、8月份分别为17.51、10.12、11.58g·cm-2·h-1;小径级样木液流密度峰值在6、7、8月份分别为11.06、4.86、5.99g·cm-2·h-1。     

不同时间尺度山杏树干液流密度对环境因子的响应

确定不同时间尺度树干液流的主要影响因子,对理解液流密度响应环境的驱动机制提供理论基础。以宁夏黄土丘陵区的山杏为对象,在生长季同步监测树干液流密度、气象要素、土壤环境等指标,分析时、日和月尺度树干液流对环境因子的响应关系。结果表明：1)日尺度上,树干液流与太阳辐射(R_s)、饱和水汽压差(V_PD)、气温(T_a)、相对湿度(R_H)、风速(W_a)、降雨量(P_re)、土壤水分(V_SM)、土壤温度(T_s)8个环境因子相关性极显著;时尺度上,树干液流与除W_a外的其他7个环境因子呈极显著相关;月尺度上,树干液流仅与V_SM、T_a呈极显著相关。2)从时尺度到日尺度,树干液流对V_PD和T_s的响应程度逐渐增强;从日尺度到月尺度,树干液流对R_s、V_PD、T_s的响应程...     

地面覆盖对核桃树干液流变化动态的影响

为探明地面覆盖对核桃树干液流变化动态的影响,以盛果期核桃为试验材料,对各试验树进行连续观测。结果表明:从核桃茎流通量的典型日变化特征来看,晴天各处理的树干液流日变化呈单峰曲线,阴天呈多峰曲线,各处理变化趋势一致。在干旱季节(6月份),覆盖有机肥、覆盖碎木屑及对照的日最大茎流通量分别为8 183.86、5 765.06、7 269.31 g·h~(-1),处理间差异显著;在雨季(8月份),各处理日最大茎流通量分别为6 468.12、5 670.28、7 093.32 g·h~(-1),处理间差异不显著。晴天各处理的日累积茎流通量分别为72 373.52、54 797.61、62 674.55 g,处理间差异显著;阴天各处理的日累积茎流通量分别为54 945.03、47 248.34、48 476.46 g,处理间差异不显著。各处理的茎流通量与土壤温度的相关系数均达0.9以上,而覆盖处理的茎流通量与土壤温度的相关系数均在0.95以上;各处理的茎流通量与土壤含水量的相关系数均达0.85以上。     

‘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。     

热扩散探针(TDP)茎流计在测算树干液流中的应用

对树木个体蒸腾耗水的研究方法较多,如热技术法、同位素示踪法、风调室法、盆栽称重法、整树容器法和蒸渗仪法等.其中热技术法中的热扩散具有保持树木在自然生长条件下基本不破坏树木正常生长状况,可以连续测定树干液流的优点,而且易于野外操作及远程下载数据.目前利用热扩散探针(TDP)茎流计测量树干液流开始向精准化、普及化和系统化的方向发展.