艾比湖自然保护区胡杨树干液流特征研究

运用热耗散法对胡杨(Populus euphratica)树干液流进行监测,同步测定部分生理特征和环境因子,并分析生长期树干液流变化特征及影响因子。结果表明:1)胡杨在生长期树干液流日变化呈现明显的昼高夜低的起伏趋势,白天液流变化呈双峰曲线,并伴有午休现象,夜间液流速率基本稳定。2)6月蒸腾和空气温度与液流率呈极显著正相关,8月则主要是由光合有效辐射和水汽压亏缺起主导作用,而10月空气相对湿度与液流率呈负相关关系,并且各影响因子与树干液流的时间滞后现象具有差异性。3)经过逐步回归,建立多元线性模型,回归方程显著。     

华北落叶松树干液流速率主要影响因子及关系的时间尺度变化

为探究树干液流速率Y(ml·cm~(-2)·min~(-1))与主要环境因子的关系随时间尺度(小时、日、月)的变化,在半干旱的宁夏六盘山叠叠沟小流域,于2014年生长季(5-10月)对华北落叶松树干液流速率及其环境影响因子进行同步监测。结果表明:1)树干液流速率在小时尺度上呈现"几"字变化特征,在日尺度上具有不规则波动现象,在月尺度上呈现整体先上升后下降的特征变化。2)树干液流速率在不同时间尺度上与环境因子的相关性发生变化,饱和水汽压差(VPD,k Pa)、空气相对湿度(RH,%)和太阳辐射强度(SR,w·m~(-2))对液流速率的影响在小时尺度上高于日尺度,土壤温度(Ts,℃)、空气温度(Ts,℃)和土壤含水量(SWC,%)对液流速率的影响在日尺度上高于小时尺度。3)回归分析表明,影响液流速率的主要环境因素具有时间尺度差异,饱和水汽压差是影响液流速率变化的最重要因素,月尺度上回归方程为:Y=-0.0350+0.0821×VPD;小时和日尺度上饱和水汽压差、土壤温度、太阳辐射强度和空气相对湿度对液流速率起关键作用,小时尺度方程为:Y=-0.0812+0.0612×VPD+0.0002×SR+0.0027×Ts+0.0004×RH;日尺度方程为Y=-0.0707+0.0524×VPD+0.0022×Ts+0.0002×SR+0.0005×RH。     

彰武松树干液流特征及其与环境因子间的关系

采用热扩散式树干液流计(TDP)连续监测了优良固沙树种彰武松(Pinus densiflora Sieb. et Zucc. var.zhangwuensis)树干液流速率在一个完整生长季内的变化规律。并同步监测了气象、土壤含水率等环境因子,在比较分析不同生长季节彰武松树干液流速率特征的基础上,分析了主要环境因素对彰武松不同生长季液流速率影响的规律。结果表明:1)在生长季的典型晴天,彰武松树干液流速率具有与太阳辐射一致的日变化过程,日变化曲线呈典型单峰型。2)彰武松日间平均液流速率的季节间差异显著,7月份液流速率最大,6月份由于受严重土壤水分亏缺的影响,平均液流速率最小。3)在雨季,彰武松液流速率对太阳辐射驱动的响应与土壤含水率间呈紧密的正相关关系;在旱季,液流速率对太阳辐射驱动的响应与土壤含水率间关系不明确。液流速率随土壤含水率的变化过程存在明显的阈值效应。     

极端干旱区3种植物液流特征及其对环境因子的响应

运用热平衡法包裹式茎流计,对塔克拉玛干沙漠南缘地区优势植物种梭梭(Haloxylon ammodendron)、头状沙拐枣(Calligonum caput-medusae)和疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)（以下简称骆驼刺）生长季茎干液流速率变化规律进行持续观测。利用自动气象站对气象因子如太阳辐射(Rs)、气温(Ta)、相对湿度(RH)以及风速进行同步观测,并对气象因子与不同植物液流速率之间的相关关系进行分析。结果表明:① 梭梭液流速率日变化趋势为双峰或多峰型,表现出明显的“午休”现象,而头状沙拐枣呈单峰或多峰型,骆驼刺则表现为单峰型,两者均没有明显的“午休”现象;头状沙拐枣与骆驼刺液流启动时间比梭梭延后1 h左右,却提前1 h左右到达液流峰值,液流速率下降时间基本一致;② 整个生长季中,梭梭单枝液流量均保持较高水平,在7月达到最大值,而头状沙拐枣和骆驼刺则在8月时达到最大值;③ 3种植物在不同天气条件下液流速率大小依次为：晴天>沙尘暴>阴天>雨天;④ 3种植物液流速率与太阳辐射(Rs)、空气温度(Ta)和空气水汽压差(VPD)呈极显著的正相关(P<0.01),与空气相对湿度的关系则表现为极显著的负相关(P<0.01)。     

乌兰布和沙漠沙枣树干液流与环境因子关系

沙枣(Elaeagnus angustifolia Linn.)是乌兰布和沙漠最重要的阔叶乔木乡土树种,研究其水分利用规律对于乌兰布和沙漠的保护和利用及荒漠化治理具有重要意义,为此采用包裹式茎流仪、土壤水分观测系统和自动气象站分别对沙枣液流、土壤水分含量及其周围环境因子的变化规律进行了长期连续定位观测,对液流与气象因子...     

天山中段雪岭云杉树干液流变化及其与气象因子的关系

运用热扩散式探针和自动气象站对雪岭云杉树干液流密度及气象因子进行了同步观测,研究雪岭云杉树干液流密度变化特征及其与气象因子的关系。结果表明:树干液流密度日变化随着太阳辐射出现周期性;晴-多云天气下液流密度呈单峰曲线变化趋势;阴雨天呈多峰曲线,与晴-多云天气相比液流密度较低且升幅较小。树干液流密度夜间变化平缓,不论晴天还是阴雨天夜间仍存在一定液流。气象条件对云杉树干液流存在显著影响(P<0.05),光合有效辐射强度为影响雪岭云杉树干液流的主导因子。     

核桃树干液流特征及其与气象因子的关系

运用热扩散式探针和自动气象站,对核桃树干液流密度及气象因子进行同步测定,研究不同树龄核桃树干液流密度特征以及与气象因子的关系。结果表明:核桃树干液流日变化呈单峰型,但不同树龄核桃树干液流启动、达到峰值以及夜间液流均存在差异。不同树龄核桃树干液流密度存在显著差异,中龄和老龄核桃树干平均液流密度分别为0.2042,0.5236mL/(cm2.min);最大液流密度分别为0.4909,1.5243mL/(cm2.min)。多元线性回归分析结果表明,核桃树干液流密度与水汽压饱和差、辐射之间呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关,气象因子对核桃树干液流存在显著影响。     

太阳辐射影响下的建筑经济保温厚度计算方法

经济保温厚度的研究是寻找建筑经济性与节能性最优解的过程,但目前经济保温厚度的简化计算方法都忽略了太阳辐射的影响,软件模拟方法耗时费力且专业性要求高。为了集成两种方法的优势,该文总结了目前国内经济保温厚度研究的技术路线与优缺点,分析了将太阳辐射对于建筑经济保温厚度影响的三种途径,基于非平衡保温的思想利用OTTV法建立了全周期费用评价模型,并选取了西安市一栋三层典型居住建筑进行了实例分析,得出该建筑南、北、东西向外墙的经济保温厚度分别为35mm、44mm和40mm。文中最后对比分析了经典模型与改良模型的计算结果,并计算分析了窗墙比变化对经济保温厚度的影响,得出在西安地区改良算法得出的结果比传统算法小12%左右,窗墙比变化对经济保温厚度影响很小。     

液流—株间微型蒸渗仪法测定新疆杨蒸发蒸腾量适用性分析

采用液流—株间微型蒸渗仪法测定人工种植环境下新疆杨蒸发蒸腾量,并对此方法的适用性进行了分析。结果表明：在生长季5—10月,新疆杨蒸腾量具有明显的季节变化规律,总蒸发蒸腾量为508.26 mm,蒸发量、蒸腾量所占比率分别为37.1%和62.9%;树干液流速率与叶片蒸腾速率变化表现出较好的一致性,热脉冲法能够用于新疆杨蒸腾测定;液流—株间微型蒸渗仪法和水量平衡法测算结果的相对误差在±15%之内,液流—株间微型蒸渗仪法能够适用于新疆杨蒸发蒸腾量测定。     

毛乌素沙地南缘樟子松树干液流特征及其对环境因子的响应

树木边材液流是实时反映水分利用过程的重要变量。分析液流与环境因子尤其是与土壤水分间的关系,进而明确树木对水分胁迫的响应机制,是认识树木适应环境变化机制的重要内容。文中以毛乌素沙地南缘樟子松人工固沙林为研究对象,采用热扩散式液流计连续监测了树干边材液流速率,分析了液流变化与环境因子间的关系。结果表明：毛乌素沙地樟子松生长季中边材液流速率(J_s)平均为4.91±1.25cm·h^-1,最大值为18.75±2.99cm·h^-1,其中夜间液流速率平均为1.42±0.38cm·h^-1,最大值为7.47±1.92cm·h^-1。J_s与环境因子间的主成分分析结果显示,前3个主成分的累积方差贡献率达86.2%,分别解释了方差的54.5%、20.6%、11.1%。其中第一主成分主要包含大气水分亏缺(VPD)、大气温度(T_a)、太阳辐射(R_a)等因子,归为蒸发需求因子;第二主成分主要包含风速(W_s)等因子,为大汽水...     

Nighttime sap flow and its driving forces for Populus euphratica in a desert riparian forest,Northwest China

Nighttime sap flow is a potentially important factor that affects whole-plant water balance and water-use efficiency(WUE). Its functions include predawn disequilibrium between plant and soil water potentials as well as between the increments of oxygen supply and nutrient uptake. However, main factors that drive nighttime sap flow remain unclear, and researches related to the relationship between nighttime sap flow velocity and environmental factors are limited. Accordingly, we investigated the variations in the nighttime sap flow of Populus euphratica in a desert riparian forest of an extremely arid region, Northwest China. Results indicated that P. euphratica sap flow occurred throughout the night during the growing season because of the partial stomata opening. Nighttime sap flow for the P. euphratica forest accounted for 31%–47% of its daily sap flow during the growing season. The high value of nighttime sap flow could be the result of high stomatal conductance and could have significant implications for water budgets. Throughout the whole growing season, nighttime sap flow velocity of P. euphratica was positively correlated with the vapor pressure deficit(VPD), air temperature and soil water content. We found that VPD and soil water content were the main driving factors for nighttime sap flow of P. euphratica.     

胡杨、梭梭群落土壤理化性质及其相互关系

结合野外调查取样与实验室测定等手段,比较研究了新疆艾比湖湿地自然保护区裸地、梭梭与胡杨样地0～10 cm、10～30 cm、30～50 cm土层土壤氮素含量特征及土壤理化性质.结果表明:裸地、梭梭和胡杨样地内的土壤有机质、硝态氮、铵态氮、亚硝态氮与碱解氮均随着土层深度的增加而递减,具有表聚性特点.土壤中3种无机氮的含量为:硝态氮＞亚硝态氮＞铵态氮,硝态氮最高达到7.512 mg·kg-1,铵态氮最高仅为0.815 mg· kg-1,故硝态氮是土壤无机氮的主要赋存形式.同一土层胡杨氮素总含量高于裸地和梭梭,其有机质含量最高(均值为11.852 g·kg-1).相关分析表明,除铵态氮外,有机质与全磷和其他氮素间呈显著相关.pH与其他土壤理化性质及氮素含量间均呈不显著相关,碱解氮与土壤理化性质(除pH与电导率外)及其他氮素间均呈极显著相关(P＜0.01).     

Response of Populus euphratica Oliv.sap flow to environmental variables for a desert riparian forest in the Heihe River Basin,Northwest China

Being an important desert riparian forest in the lower reaches of the Heihe River Basin,Populus euphratica Oliv.forest functions as a natural barrier in maintaining and preserving the stability of local oases.Accordingly,accurately estimating the water use of P.euphratica is important for vegetation protection and water resource allocation.To date,little data are available for evaluating the hysteretic effects between sap flow and environmental variables,and for estimating the water use of desert riparian forest.In this study,we measured the sap flow velocity(V_s)of P.euphratica using the heat ratio method during the growing season of 2012.Based on the response of V_s to solar radiation(R_s)and vapor pressure deficit(VPD),we estimated the hourly Vsand daily V_s using the multivariable linear regression and a modified Jarvis-Stewart(JS)model,respectively.Hysteretic response of V_s to environmental variables was then evaluated using a sap flow model.We found the thresholds of V_s responses to R_s and VPD at both hourly and daily scales during the growing season,and successfully estimated the seasonal variations of hourly V_s and daily V_s using the JS model.At an hourly scale,the maximum V_s occurred earlier than the maximum VPD by approximately 0.5 h but later than the maximum R_s by approximate 1.0 h.At a daily scale,the maximum V_s lagged behind the maximum VPD by approximately 2.5 h while occurred earlier than the maximum R_s by approximately 2 h.However,hysteretic response of V_swas weakened when R_s and VPD were measured together using the JS model at both hourly and daily scales.Consequently,short-term and intensive field campaigns,where V_s and environmental variables can be measured,may be used to estimate short-run sap flow and stand transpiration using only two environmental variables.     

Competition between Populus euphratica and Tamarix ramosissima seedlings under simulated high groundwater availability

Desert riparian plants experience high variability in water availability due to hydrological fluctuations. How riparian plants can survive with low water availability has been well studied, however, little is known about the effects of high water availability on plant community structuring. We conducted a mesocosm experiment to test whether seedling competition under simulated high groundwater availability can explain the shift of co-dominance of Populus euphratica and Tamarix ramosissima in early communities to P. euphratica dominance in mature ones along the Tarim River in northwestern China. Seedlings of these two plant species were grown in monoculture and mixture pools with high groundwater availability. Results indicated that the above-ground biomass and relative yield of T. ramosissima were higher than those of P. euphratica. The competitive advantages of T. ramosissima included its rapid response in growth to groundwater enrichment and its water spender strategy, as evidenced by the increased leaf biomass proportion and the inert stomatal response to leaf-to-air vapor pressure deficit(VPD). In comparison, P. euphratica showed a conservative strategy in water use, with a sensitive response to leaf-to-air VPD. Result of the short-term competition was inconsistent with the long-term competition in fields, suggesting that competition exclusion is not the mechanism structuring the desert riparian plant communities. Thus, our research highlights the importance of mediation by environmental fluctuations(such as lessening competition induced by disturbance) in structuring plant communities along the Tarim riparian zones.     

胡杨单株蓄积量与生物量关系模型研究

森林的蓄积量与生物量评估是森林监测中的重要内容.我国有关森林蓄积方面的资料较为丰富,但是生物量方面的资料较少,因此森林蓄积量与生物量之间转换模型的研究具有重要意义.文中依据在塔里木河下游所伐倒的40棵胡杨样品,首先利用微积分模拟计算了蓄积量,其次用称重法测得胡杨的生物量,最后利用3个模型将胡杨的蓄积量与生物量的关系进行拟合,并将这3个模型的精确度进行对比分析.得出:B=cVd模型的模拟效果最好,所建立的模型为:B =291.459V1.183.     

胡杨不同发育阶段叶片形态解剖学特征及其与胸径的关系

采用MSR-9600TFU2扫描仪和常规石蜡切片,分析胡杨不同发育阶段叶片形态解剖学特征及其与胸径的关系。结果表明:1叶片宽、叶面积、气孔密度、厚度均随胸径增加沿树冠基部向顶部方向逐渐增大,叶片长和叶形指数则随胸径增加沿树冠基部向顶部方向逐渐减小。2叶片上下表皮细胞数和表皮细胞长、栅栏组织厚度、栅栏组织细胞长和宽均随胸径增加沿树冠基部向顶部方向逐渐增大;海绵组织厚度随胸径的增加而逐渐减小,树冠基部向顶部方向则逐渐增大。3相关分析显示,叶片宽、叶面积和叶片厚度分别与胸径呈极显著/显著正相关,叶形指数与胸径呈极显著负相关;叶片栅栏组织厚度、表皮细胞数、表皮组织厚度、表皮细胞长分别与胸径呈极显著/显著正相关,海绵组织厚度与胸径呈极显著负相关;叶片形态指标与解剖结构指标间也存在正/负相关关系,表明胡杨叶形态结构变化与个体发育阶段密切相关。     

胡杨叶形变化与POD同工酶的关系研究

以5个不同发育阶段的胡杨植株为研究对象,调查各发育阶段胡杨植株树冠不同层次当年生枝同一节位叶片的叶形指数,同时测定其POD同工酶酶谱和酶活性,探讨不同发育阶段胡杨植株叶形的变化规律和POD同工酶酶谱及酶活性间的关系。结果表明:(1)不同发育阶段的胡杨植株都表现出叶形指数随冠层的升高而减小;(2)不同发育阶段的胡杨植株都表现出单株不同冠层叶片中POD同工酶表达具有高度的稳定性和相似性,酶谱带型基本一致,而不同发育阶段的胡杨植株间POD同工酶酶谱在质(酶带数目和迁移率)和量(酶的活性)上表现出不同程度的差异;(3)不同发育阶段的胡杨植株均表现为树冠不同层次当年生枝叶片的叶形指数与POD酶活性极显著正相关(r=0.668,p<0.01)。     

不同灌溉量梯度下胡杨和新疆杨苗期的抗旱性比较

在新疆和田地区墨玉县选取两年生的胡杨和新疆杨实生苗,栽植于苗圃进行不同灌溉水量的处理。不同处理下土壤的含水量分别为田间持水量的85%,70%,47%和24%。测定不同处理水平下胡杨和新疆杨在不同时刻的叶片水势,结果表明:胡杨和新疆杨的水势在一天中的变化趋势呈"V"字型,胡杨的水势日平均值高于新疆杨。利用Licor-6400便携式光合仪对两种杨树的净光合速率和蒸腾速率进行了测定,结果显示相同处理下胡杨的净光合速率和蒸腾速率的日平均值大于新疆杨,胡杨的瞬时水分利用效率高于新疆杨。此外,还测量了两种杨树的叶片的稳定碳同位素比率,结果显示胡杨的δ13C值显著大于新疆杨(p<0.05),表明它的长期水分利用效率较高。运用隶属函数综合各个指标的比较结果来看,胡杨的抗旱性强于新疆杨。     

荒漠绿洲额济纳胡杨与柽柳生态位分异过程研究

以内蒙古额济纳绿洲分布的胡杨和柽柳为研究对象,通过建立二种植物生长的生态环境资源谱,对胡杨和柽柳实生苗、幼龄株、壮龄株和老龄株间进行X2、种间相遇率和联结指数等相关性分析,进行生态位宽度和重叠等种间和种内指标分析。分析结果表明:胡杨实生苗分布与胡杨幼龄林相关性显著,与胡杨壮龄林和老龄林相关性不显著,与柽柳实生苗分布相关性极显著,而与柽柳壮龄林和老龄林的分布相关性极不显著;二者生态位宽度和重叠程度研究表明,胡杨的实生苗与柽柳的实生苗生态位重叠程度高,柽柳的实生苗较胡杨的实生苗生态位较宽,由此胡杨和柽柳在资源利用方面具有一定的相似性,特别在二者早期,其重叠程度较高,但二者又在绿洲资源利用方面出现生态位分异,总的资源利用能力柽柳的生态位较胡杨较宽,说明柽柳在绿洲具更为广阔的分布和适应范围,胡杨适应于干旱但沙埋程度低、土壤可溶性盐和pH值较低、地下水埋深变化程度大和地表於泥变化较大的环境中,而柽柳适于生长于土壤湿润且沙埋程度高、土壤可溶性盐和pH值较高、地下水埋深变化程度小和地表於泥覆盖较轻的环境。     

日光温室种植环境对葡萄液流特征的影响

为了探究我国东北地区日光温室种植条件下葡萄的液流特性及主要影响因素,对温室主棚(保温)与副棚(无保温措施)葡萄全生育期液流、生长指标及环境指标进行动态监测和系统分析。结果表明:(1)温室主棚与副棚葡萄液流的日内变化呈现单峰或多峰变化趋势,峰值出现在12∶00左右,液流基本停止时间为21∶00,夜间仍有微弱液流产生。不同月份液流强度不同,8月份液流速率最大,其次为6、10月。(2)全生育期下,主棚内相对液流速率(SF_R)主要受光能驱动的影响,光合有效辐射(PAR)是其主要影响因子,副棚的相对液流速率主要受到光能驱动和气孔导度的综合影响,饱和水汽压亏缺(VPD)和PAR均是其主要影响因子。气象因子与SF_R响应呈现明显的时间变异性,其中8月份SF_R与环境因子的相关性最为密切。(3)主棚的相对液流与影响因子的决定系数均大于副棚,且双因子组合模型预测精度高于单因素。(4)不同种植环境下葡萄的夜间液流有一定的占比,主棚的夜间液流占比略小于副棚的夜间液流占比,随着生育期的推进,葡萄植株夜间液流占比呈现先减小后增大的趋势。