环境因子对树干液流的影响

分析了水分、盐分、水蒸汽压、温度、太阳辐射,土壤养分等环境因子对树干液流的影响,探讨了树干液流对环境因子变化的响应机制。     

天目山柳杉树干液流动态及其与环境因子的关系

以浙江临安天目山森林生态定位观测站160年生柳杉古树为研究对象,于2007年12月—2008年11月,采用热扩散技术对柳杉树干液流进行连续监测,同步测定相关环境因子,研究了树干液流速率的日变化、季节变化及其与各环境因子的关系。结果表明:晴天和阴天,柳杉树干液流速率日变化均呈现为单峰曲线,最大值一般出现在13:30—15:00,而雨天则无明显的日变化规律;冬、春、夏、秋季柳杉日液流量分别为(44.92±3.76)kg/d、(62.86±3.86)kg/d、(56.59±3.85)kg/d、(53.47±3.55)kg/d;在不同月份,柳杉月液流量存在差异,1月份最小为1 064.30 kg,5月份最大为2 122.62 kg,全年柳杉树干液流总量为19 853.19 kg。回归分析表明,树干液流与环境因子的关系随不同的研究尺度而不同,影响瞬时液流速率的环境因子主要是空气温度和10 cm深处的土壤温度,影响日液流量的环境因子主要是光合有效辐射,影响月液流量的环境因子主要为空气温度和光合有效辐射。     

环境变化对树干液流的影响

探讨了环境变化对树干液流的影响及其响应机制,为树干液流及变化的环境条件下植物水分利用的研究提供依据。     

油松树干液流特征及其与环境因子的关系

利用TDP(thermal dissipation probe)茎流计观测油松树干液流速率在生长季节的动态变化,并结合全自动气象站同步监测了环境因子。结果表明,油松树干液流速率连日变化为昼夜单峰曲线变化规律,白天差异显著,夜间差异不大。在油松主要生长月份(5-10月),各月的均值分别为19、26、36、41、21、9 cm.h-1;以气象因子作为自变量,以边材液流速率作为因变量,经过逐步回归,建立油松液流速率与环境因子的多元线性模型,回归方程极显著,其相关程度:太阳辐射>大气温度>相对湿度>风速>水汽压。     

江西千烟洲杉木生长季树干液流特征及影响因子

运用Granier热扩散法对杉木Cunninghamia lanceolata树干液流速率进行测定,并结合自动气象站同步连续监测太阳辐射、空气温度、空气相对湿度等气象因子,为杉木人工林的可持续经营和林地水资源的有效管理提供理论依据。结果表明:1晴天液流为典型的单峰曲线,呈明显的季节变化规律,表现为开始启动、到达峰值和保持较大速率的时间不同。雨天液流速率明显低于同时期晴天液流水平,且液流变化节律因降雨时段不同存在差异。2不同月份杉木平均液流速率大小关系依次为:7月(0.001 012 cm·s-1)6月(0.000 999 cm·s-1)8月(0.000 941 cm·s-1)9月(0.000 930 cm·s-1)5月(0.000 731 cm·s-1)4月(0.000 628 cm·s-1)10月(0.000 494 cm·s-1)。3生长季液流速率对平均净辐射的响应存在逆时针方向1 h的时滞,对空气温度、空气相对湿度、水汽压亏缺的响应存在顺时针方向2 h的时滞。液流速率与平均净辐射、空气温度、水汽压亏缺呈显著正相关(P0.05),与空气相对湿度呈显著负相关(P0.05),气象因子对液流速率的影响程度存在季节差异。在考虑时滞效应的情况下,建立各月液流速率与气象因子的多元线性回归方程,经F值检验,均达到极显著水平(P0.01),决定系数R2为0.95左右。     

水蚀风蚀交错区河北杨树干液流密度特征及其对环境因子的响应

目的研究黄土高原水蚀风蚀交错区乡土树种河北杨的树干液流密度变化特征及其与环境因子的关系,为该地区水资源承载力研究和树种选择提供理论依据。方法利用Granier热扩散探针法和自动气象监测系统对陕北吴起县河北杨树干液流密度和周围气象条件、土壤含水量等进行连续测定分析。结果河北杨树干液流密度日变化呈宽幅单峰形,液流密度峰值提前于太阳辐射强度峰值约2.5h,提前于水汽压差(VPD)峰值约4h。夜间液流活动主要发生在后半夜00:00—06:00,晴天液流密度变化幅度小,雨天变化幅度大;灌水当天干基液流密度峰值出现的时间明显提前,峰值大小比灌水前提高66.66%,冠基处峰值比灌水前提高73.62%,灌水处理后实验组连续两日液流密度均值比灌水前减少2.21%,而对照组减少21.89%,晴天条件下,树干液流密度与太阳辐射、VPD、气温和风速极显著正相关(P < 0.01),与土壤含水量显著正相关(P < 0.05),与相对湿度极显著负相关(P < 0.01)。降雨天树干液流密度与太阳辐射、气温和风速极显著正相关(P < 0.01),与VPD显著正相关(P < 0.05);与对照组比较,灌水之后液流密度与气象因子的相关系数绝对值没有明显增加;河北杨树干储存水的日动态总体表现为上午释放和下午补充,并存在两次较明显的释放-补充周期。结论河北杨树干液流密度主要受太阳辐射强度、VPD、气温、相对湿度、风速和土壤含水量的影响,液流密度峰值时间与太阳辐射强度、VPD、气温等气象因子存在时滞,土壤水分的增加可缩短液流密度与气象因子峰值的时间差,上午储存水的持续释放是导致树干液流密度与气象因子时滞效应的重要原因。      

辽西地区油松树干液流变化规律及影响因子研究

利用热扩散式树干茎流仪(TDP)于2010年5～10月对辽宁北票市油松树干液流进行连续观测,测试样木为4株。结果表明:在不同天气条件下,油松树干液流变化规律差异明显,晴天为宽单峰曲线,阴天为尖而窄的多峰曲线,雨天基本无液流活动;6～10月液流速率峰值分别为:33.13 g.h-1.cm-2、27.68 g.h-1.cm-2、33.71 g.h-1.cm-2、30.82 g.h-1.cm-2和24.44 g.h-1.cm-2。6～10月液流活动时间逐渐缩短,6月液流活动时间为15h,10月为10h,与日照规律密切相关。树干液流速率与空气温度、水汽压亏缺和太阳辐射强度呈正相关,与空气相对湿度呈负相关,利用4种环境因子拟合了树干液流速率预测模型。     

阿克苏市3种绿化乔木树干液流日变化特征

为了测算园林树木的蒸腾耗水量,应用热脉冲技术对阿克苏市3种常见绿化乔木(小叶白蜡、法国梧桐、桑树)进行树干液流的测定,并分析其日变化规律,同时运用自动气象站记录各气象参数数据,分析树干液流日变化与气象因子之间的相关性。结果显示：3种乔木树干液流速率之间有一定的差异,但其日变化过程几乎相似,均有明显的昼夜变化规律。白天的液流速率比夜间大,午间由于太阳辐射( Rs)过强出现午休现象,凌晨和晚上树干液流速率较低,夜间保持微弱的树干液流过程。小叶白蜡、法国梧桐、桑树等树干液流日变化都与太阳辐射、空气温度( Ta)、风速( Ws)呈显著正相关,而与空气湿度( H)呈显著负相关;逐步回归模型显示,影响小叶白蜡树干液流的主要气象因子是太阳辐射和空气湿度,模型拟合度为0.962,法国梧桐的是空气温度和空气湿度,拟合度为0.971,桑树的是空气温度和太阳辐射,拟合度为0.915。不同乔木的日累计液流量大小排序为小叶白蜡(57000±2400) mL﹥法国梧桐(55400±2100) mL﹥桑树(7600±1800)mL。     

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...     

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。     

尾巨桉树干液流动态及其影响因子分析1）

为了正确认识桉树的耗水规律,利用热扩散探针法对2～3年生尾巨桉树干液流进行连续监测,分析其动态特征,并利用自动气象站同步测定林分气象条件,分析各气象因子与液流的关系。结果表明：2～3年生尾巨桉树干液流白天变化幅度较大,呈单峰曲线,占全天液流量的85％以上,变化特征与4年生尾巨桉相似,日平均树干液流密度为5．06 mL· h－1· cm－2较4～6年生尾巨桉日平均液流密度大,夜间液流曲线平坦且较弱,夜晚平均树干液流密度为1．79 mL· h－1· cm－2是4年生的3．8倍。不同月份间晴天的树干液流特征存在较大差异。不同天气条件下,晴天的液流启动时间最早（7：00）,达到峰值所需时间最短（4．5 h）,且液流峰值最大（18．47 mL· h－1· cm－2）,持续时间最长,日液流量也最大;其次是阴天,最后为雨天。2～3年生尾巨桉树干液流密度与大气温度、风速、太阳辐射、光合有效辐射以及水汽压亏缺呈极显著正相关（P＜0．01）,与空气湿度呈极显著负相关（P＜0．01）,相关系数分别为0．468、0．127、0．903、0．909、0．778、－0．626,这与4年生尾巨桉影响因子略有不同;日耗水量与大气温度、太阳辐射、光合有效辐射和水汽压亏缺呈极显著正相关（P＜0．01）,与空气湿度呈显著负相关（P＜0．05）,相关系数分别为0．489、0．489、0．523、0．408、－0．184。     

‘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。     

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。     

祁连山东部祁连圆柏树干液流变化特征及其与气象因子的响应研究

采用TDP技术在自然条件下测定了祁连山东部祁连圆柏的树干液流,在深入分析其日变化和季节变化的基础上探讨生态环境因子对其的影响。结果表明,祁连圆柏树干液流日变化大多表现为单峰型的变化趋势,但在不同天气条件下会出现双峰型和多峰型变化。祁连圆柏树干液流的大小、启动时间、变化趋势、最高峰到达时间等因素在不同月份具有明显的差异,其流通量在各月表现为8月>7月>6月>5月>10月>12月>9月。祁连圆柏树干液流受多种环境因子的影响,但不同环境因子对其影响存在显著的差异,多元逐步回归分析发现,气温是研究区祁连圆柏树干液流的限制因子,而土壤含水量并非是研究区内祁连圆柏生长的限制因子。该研究结果为进一步探讨祁连山植被变化的驱动机制奠定一定的理论基础,也为祁连山植被保护提供一定的技术支撑。     

陇南地区土壤水分及气象因子对油橄榄树干液流的响应特征

在初步掌握油橄榄树干液流的变化规律基础上,探索土壤水分、气象因子与树干液流的关系。结果表明,油橄榄树茎流量随太阳辐射强度增大而呈现迅速降低的趋势,随空气相对湿度的增加逐渐减小,与空气温度呈正相关关系,由于高温抑制作用,空气温度>29.78℃时,茎流量有小幅下降的趋势,土壤温度在12.51℃～25.06℃时,油橄榄树茎流量随土壤温度升高而缓慢增大,但当土壤温度>30.86℃时,油橄榄树茎流量也会逐渐下降。通过分析油橄榄茎流速率与气象因子之间的关系,构建了多元线性回归模型,生产上可根据此模型推导出油橄榄树的潜在茎流量,以此为依据提出合理的节水补灌制度。     

环境因子对大兴安岭南段白桦树干液流变化特征的影响

为揭示半干旱区大兴安岭南段白桦(Betula platyphylla)树干液流变化特征及其对环境因子的响应,以该地区赛罕乌拉国家级自然保护区的主要树种白桦为对象,在2019年6月初至9月末,运用Granier热扩散边材树干液流探针(TDP)对白桦进行树干液流观测,并利用WS1000自动气象站同步监测太阳辐射、空气温度、空气相对湿度等环境因子,分析白桦树干液流特征及其对环境因子的响应。结果表明:各月的日累计液流密度值由大到小依次为7月(70.769 5 cm3·cm-2·d-1)、8月(69.045 9 cm3·cm-2·d-1)、9月(67.955 3 cm3·cm-2·d-1)、6月(57.292 4 cm3·cm-2·d-1)。液流密度日变化表现为单峰曲线,总体变化规律为昼高夜低。液流密度与各环境因子相关系数由大到小依次为太阳辐射Rs(0.837)、空气温度Ta(0.608)、空气水汽压亏缺VPD(0.589)、空气相对湿度RH(0.453),并且均达到极显著检验水平(P<0.01),在7月时液流密度对林内小气候有极显著响应。采用多元线性回归分析建立液流密度与各环境因子的回归方程的决定系数R2=0.747,拟合度较高,总体回归效果显著,且模拟值与实测值动态变化规律较为一致,绝对误差为8.76%。白桦树干液流密度对太阳辐射以及空气温度的变化具有较高敏感性,液流密度与各环境因子之间存在显著线性相关性。     

银杏树干边材液流及水容特性研究

为探明银杏(Ginkgo biloba)枝叶水势、水容特征及其对树干边材液流的调节和影响。利用热扩散式边材液流检测技术、压力室技术等对其树干边材液流、枝叶水势、水容等进行测定。结果表明,春、夏、秋三季银杏树干边材平均液流速率分别为（1.11±0.76）×10^-3、（0.82±0.58）×10^-3、（0.94±0.21）×10^-3 cm·s^-1,三者之间无显著差异。银杏枝条与叶片水势、水容具有相似的“V”型日变化。整个生长季,银杏枝条和叶片平均水势分别为（-1.74±0.24）MPa和（-1.80±0.20）MPa;枝条和叶片水容分别为（0.38±0.02）×10^-3 g·cm^-3·MPa^-1和（5.83±1.9）×10^-3 g·cm^-3·MPa^-1。银杏枝叶水势、水容与树干边材液流速率呈负相关,共同作用和调节其蒸腾耗水,但不同时段其主导因子不同。     

城市园林银杏液流变化特征及其主要影响因子

园林植被的蒸腾作用对城市生态系统的水量平衡至关重要,并且能够调节小气候环境。本研究通过热扩散探针法(TDP),对校园绿地中29 a和24 a的银杏树干液流速率进行动态监测,量化不同时间尺度城市园林绿地中银杏的蒸腾变化规律,并分析其与环境因子的关系。结果表明,同一时期,29 a银杏的树干液流速率和液流通量均大于24 a银杏,且在生长季旺盛期差异显著(P＜0.05)。29 a和24 a银杏蒸腾耗水季节性变动趋势相同,均为夏季＞春季＞秋季＞冬季。除自身生理调节以外,银杏树干液流速率变化受多种因子影响,土壤因子中,树干液流速率对表层土壤温度的变化最为敏感;气象因子中,对太阳辐射的变化最为敏感。不同季节影响银杏树干液流速率的主要环境因子不同,从不同季节出发建立回归模型,能够更好地解释对环境因子的响应。树龄与环境因子的改变,都会影响城市园林植被的蒸腾耗水量,是园林绿化配置与管理应考虑的重要因素。     

水分调控对小麦光合特性和产量性状的影响

在自动控制干旱棚内的水泥池里采取足墒播种、拔节后控制降雨并进行灌水处理的方法,研究了不同时期灌水对小麦旗叶叶绿素(SPAD值)、光合特性及产量的影响。结果表明,花后旗叶叶绿素含量随着灌水次数的增加而增加,W2(灌拔节水、孕穗水)和W3(拔节水、孕穗水、灌浆水)处理比对照W0(不灌水)在扬花期、灌浆初期、灌浆中期分别增加了15.9%、5.3%、5.9%和10.0%、5.0%、6.4%。小麦旗叶光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率在扬花期的变化与灌水无明显相关关系,进入灌浆期后随灌水次数的增加而提高,在灌浆中期,W2、W3比W04个指标分别增加了33.8%、37.0%,11.8%、15.6%,7.9%、10.6%,18.9%、19.5%,差异显著,W2和W3间差异不显著。W2处理的旗叶叶片水分利用效率最高,比对照高16.6%。随着灌水次数的增加产量逐渐提高,W1、W2、W3比W0分别增加了1.9%、7.6%和8.1%。综合考虑,在足墒播种和返青前具有较好土壤墒情条件下,拔节期和孕穗期2次灌水的光合效率、水分利用效率和经济效益最佳。