大兴安岭北部兴安落叶松树干液流规律及影响因子分析

利用Granier 热扩散植物液流技术(TDP),于2012 年5—9 月连续对大兴安岭北部兴安落叶松蒸腾进行测定, 结合同步观测的环境因子,分析兴安落叶松树干液流规律及其与环境因子的关系。结果表明:1) 兴安落叶松蒸腾速率具有明显的昼夜变化规律,晴天和阴天均为单峰曲线,雨天为双峰曲线,且晴天和阴天的蒸腾速率高于雨天。夜间液流通量占整日液流通量的百分比为晴天(5.91%) 雨天(4.88%) 阴天(2.57%),在高温无雨情况下,液 流通量呈现随高温无雨日数的增加而逐渐降低的趋势。2) 6—8 月兴安落叶松蒸腾量占观测期总耗水量的80%, 液流速率日峰值较高,其中7 月最高达23.6 cm3 / (cm2·h),5 月次之,9 月最低为2.03 cm3 / (cm2·h)。3) 边材液流速率与环境因子存在良好的相关性,多元回归模型决定系数为0郾79;影响兴安落叶松树干液流的主要影响因子为蒸汽压亏缺和光合有效辐射。4) 生长季内兴安落叶松林蒸腾耗水量为566郾49 t/ hm2 ,即56郾65 mm,占同期降雨量 的12%。      

喀纳斯自然保护区2树种树干液流变化特征及其与气象因子的关系

采用热扩散式探针法 (TDP) 对西伯利亚落叶松、疣枝桦的阳生面和阴生面树干液流进行测定,结合自动气象站同步监测光合有效辐射 (PAR)、空气温度 (T)、空气湿度 (RH)、饱和水汽压、风速等气象因子,分析气象因子与2树种树干液流的相关关系。结果表明：西伯利亚落叶松和疣枝桦阳生面、阴生面树干液流日变化均呈明显的 “昼高夜低” 的典型单峰曲线型变化,且阳生面高于阴生面,树干液流变化幅度西伯利亚落叶松大于疣枝桦。在生长季节,西伯利亚落叶松阳生面、阴生面树干液流月平均值均呈递减趋势,其液流平均最大值出现在6月,平均最小值出现在9月。疣枝桦阳生面树干液流月平均值呈先增后减的趋势,最大值出现在8月,最小值出现在6月;阴生面树干液流呈递增趋势,最大值出现在9月,最小值出现在6月。相关分析表明,气象因子与2树种树干液流相关性大小依次为：气温 > 光合有效辐射 > 空气相对湿度 > 风速 > 水汽压,气温和光有效辐射是影响液流速率的主要因子。     

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。     

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。     

生长季白桦树干液流密度的特征

应用热扩散技术测定了帽儿山不同径级白桦样木生长季的树干液流,并初步分析和对比了优势木、中等木和被压木树干液流密度的特征及季节变化趋势。结果表明,白桦树干液流密度变化具有明显的昼夜节律性,一般呈单峰曲线;白桦优势木液流密度明显大于中等木和被压木,中等木和被压木液流密度值非常接近;不同天气条件下液流密度日变化规律大不相同,阴雨天液流密度值较小且变化曲线十分不规则,波动性较大,甚至出现多峰曲线。生长季,优势木、中等木和被压木日液流通量最大值均出现在6月初至7月中旬,分别为2623.97、1744.50、1689.82L.m-2.d-1;优势木日液流通量最小值出现在7月下旬至8月初,中等木和被压木日液流通量最小值均出现在生长季末期。随季节的推移,生长季各月份液流密度均值基本逐渐减小,白桦优势木6、7月份液流密度平均值较大,8月份和9月份液流密度均值较接近,10月份明显减小;中等木液流密度平均值7月份最大,6、8、9月份液流密度均值较接近,10月份液流密度波动微弱;被压木最大值出现在6月份,7、8、9月份液流密度月均值变化不大。     

荔枝花果期树干液流特征的研究

为了给荔枝园的适时、适位和适量节水灌溉技术提供理论基础和技术指导,需要准确了解荔枝树蒸腾耗散过程,理解其对水分的吸收利用机制。利用热扩散式液流探针(TDP)对广州市桂味荔枝在3～5月的树干液流变化特征及其与主要气象因子间的关系进行了研究,结果表明:(1)荔枝树干液流速率呈现"昼高夜低"的变化特征。(2)在不同气象条件下,荔枝树干液流速率变化规律并不一致。晴天或多云天气下,荔枝树干液流速率的变化为单峰曲线;阴雨天气下荔枝树干液流速率的变化大多为多峰曲线,且晴天或多云时的液流速率大于阴雨天的液流速率。(3)不同月份树干液流速率变化存在差异,3月份荔枝树干平均液流速率显著低于4月和5月,4月份荔枝树干平均液流速率峰值出现时间比5月早。(4)荔枝树干液流速率与气象因子之间存在良好的相关性。树干液流与太阳光照度和空气温度呈正相关关系,与空气相对湿度呈负相关关系。     

元宝枫树干液流的时空变异性研究

该研究应用热扩散式边材茎流计,对北京植物园绿地中元宝枫树干液流的时空变异特征进行了观测.研究结果显示:树干液流的日变化和季节差异与太阳辐射日变化和季节差异具有较好的一致性,夏季太阳升起比春秋早,落日比春秋晚,相应地树干液流启动夏季比春秋季早,进入低谷比春秋季晚;元宝枫为春季耗水性树种,树干平均液流速率春季0·00188cm/s、夏季0·00112cm/s、秋季0·00086cm/s;元宝枫树干液流存在明显的方位差异,同一样木,液流最大方位的流速可达平均值的122·1%,最小为平均值的86·3%,在同一株样木上,液流的方位差异较为稳定,不同样木液流最大和最小的方位不同,树干液流的方位差异与冠幅大小无关;在垂直高度上,春夏两季上部液流的波动节律明显早于下部和中部,液流速率上部最大,中部次之,下部最小.     

宁夏六盘山华山松树干液流的动态研究

为了解华山松树干的液流特征及其对微气象因素的响应,2008年5月～10月份,在宁夏六盘山应用热扩散液流探针测定了华山松树干的液流速率,并同步监测了气象因子.华山松树干液流速率呈现出明显的季节变化规律:生长季前期(5月、6月)随着气温回升华山松树干液流速率迅速增加;生长季中期(7月、8月)树干液流速率达到整个观测期的蜂值(0.201 3ml/cm2/min、0.177 3 ml/cm2/min);生长季后期(9月、10月)树干液流速率受生理调节影响明显降低,到10月初中旬液流速率已经降至很低(0.033 2ml/cm2/min).华山松瞬时树干液流速率主要受饱和水汽压差的影响(R=0.933),而日均液流速率则主要受太阳辐射的影响(R=0.582).     

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。     

六盘山半干旱区降雪对华北落叶松树干液流的影响

为探究特殊天气(降雪)情况下树干液流的变化规律,在半干旱的宁夏六盘山叠叠沟小流域,于2011年在华北落叶松生长季中后期,监测提前到来的雨雪天气对树干液流的影响。在样地内采用热扩散探针监测4棵样树的液流速率,结果表明,晴天液流规律同降雪当日有明显差异,降雪带来的低温和低太阳辐射抑制了华北落叶松的蒸腾作用,降雪当日树干液流没有明显的高峰,在4棵样树中晴天液流日峰值(9月15日)是降雪当天日峰值40倍左右;晴天一天液流总量大致为降雪时日总量的20倍以上;降雪过程中与华北落叶松树干液流密度极显著相关(P0.01)的环境因子有空气温度和太阳辐射,晴天时则为空气温度、太阳辐射、相对湿度、水汽压亏缺,但是降雪时太阳辐射与液流速率由晴天时的正相关转为负相关。     

新疆落叶松地理种源区划

以新疆落叶松地理种源试验的代表性区试点布尔津、富蕴和哈密的种源子代综合性状的主分量结果为依据，参考气候因子和阻隔基因交流的自然条件，将新疆落叶松区划为2个种源区和4个种源亚区，即阿尔泰山种源区（编号Ⅰ），含西部种源亚区（编号Ⅰ1）和东部种源亚区（编号Ⅰ2）；天山种源区（编号Ⅱ），含东部种源亚区（编号Ⅱ1）和中东部种源亚区（编号Ⅱ2）。     

利用热扩散式边材液流探针(TDP)对山杨树干液流的研究

利用热扩散式边材液流探针和Watch dog 小气候观测仪对延庆县上辛庄水土保持站山杨(Populusdavidiana)边材液流速率及其与环境因子的关系进行了观测研究。结果表明,山杨树干边材液流曲线呈宽峰状,表现出明显的昼夜变化和季节变化规律,日出后7:00-8:00时液流开始上升,并于13:00-16:00 时达到峰值,然后迅速下降,19:00时速度变慢,至次日日出之前液流微弱,时断时续;7 月份进入雨季,液流速率提高,8 月份由于持续干旱,有所下降,进入9月份,地形雨增加,含水量湿度提高,液流速率又重新上升,10 月份山杨生长变慢,液流速率明显下降。同时,分析了液流速率的波动规律与主要气象因素波动的相关性。     

基于侧柏液流的测定对Granier原始公式系数进行校正

为研究Granier原始公式计算单株树木蒸腾耗水量的准确性,以侧柏作为研究对象,采用热消散方法测定在15、30、50、70和90cm水柱高度形成不同压力梯度下的树干液流通量密度,并以称重法作为对照,利用回归分析方法拟合称重法测定的液流通量密度与热消散法测定的树干液流温差系数(K值),进而建立校正公式.结果表明:基于侧柏校正的Granier公式为Fd=0.0115K0.5581(R2=0.8319).与称重法测定的液流通量密度相比,校正的Granier公式计算的结果略高(6.70±0.02)％,而Granier原始公式计算的则低估(78.53±0.04)％.由此可知,采用校正的Granier公式计算侧柏的液流通量密度具有较高的精度.     

布尔津林区新疆落叶松地理种源试验

收集新疆落叶松(Larix sibirica)全分布区15个种源,在该树种主要生态营林区-布尔津林场,开展2次年度重复的育苗、造林试验.结果表明:(1)种源间当年苗抽梢率、越冬保苗率、造林成活率及生长量存在显著差异;(2)种源间各项技术指标随地理因子呈现不连续变异,总的趋势为经度、海拔的影响大于纬度 .综合考虑认为:该营林区选择布尔津、和丰、哈巴河等林场的种源育苗、造林较为适宜.     

缙云山典型树种树干液流日际变化特征及与气象因子关系

运用Granier热扩散探针方法,于2012—2015年8—9月对重庆缙云山自然保护区内3个典型优势木(杉木、马尾松、四川山矾)的树干液流进行测定,并运用微型气象站同步监测太阳辐射(ES)、大气温度(T)、大气相对湿度(RH)、风速(W)、饱和水汽压差(VPD)等气象因子及土壤含水量(SWC),分析3个树种的树干液流在日尺度及典型天气条件(晴、阴、雨)下的差异和特征及其与气象因子的关系。结果表明:树种间导水能力差异表现为四川山矾＞马尾松＞杉木,阔叶树种蒸腾速率高于针叶树种;3个树种树干液流日变化规律均呈现“昼高夜低”的单峰走势;液流启动时间和达到峰值时间均为山矾最早,杉木最晚;典型天气条件下3个树种液流量均呈现晴天＞阴天＞雨天,与晴天液流量相比较,阴、雨天液流量减少幅度为41%至86%;白天树干液流贡献率表现为晴天(94.74%~98.04%)＞阴天(93.63%~96.71%)＞雨天(81.43%~85.43%),夜晚树干液流贡献率表现为雨天(14.57%~18.27%)＞晴天(3.29%~6.37%)＞阴天(1.96%~5.26%);导致雨天夜间液流贡献率最大的因子为SWC;影响3个树种树干液流的主要气象因子为ES和VPD;T、RH、W对3个树种的影响程度都很小,且略有不同。气象因子与杉木、马尾松、四川山矾的树干液流多元回归方程决定系数分别为0.873、0.873、0.903。      

新疆落叶松原始林分天然繁衍的动力探究

根据新疆落叶松的生物、生态学特点及其天然更新规律,提出林火是新疆落叶松原始林分存在、繁衍和广泛分布的主要动力.     

天目山柳杉古树的树干液流速率时空变化

应用热扩散式边材液流计,研究了天目山柳杉Cryptomeria fortunei树干液流速率时空变化、蒸腾耗水量及其与环境因子的关系,揭示了柳杉水分生理的内在机制。结果表明：柳杉树干液流速率的日变化呈单峰曲线．春季于6：20左右启动,12：30左右达到峰值,18：50左右开始迅速下降。夏季于7：00左右启动,13：20左右达到峰值．19：40左右开始迅速下降。春季液流启动比夏季早,达到高峰和迅速下降时间均比夏季提前。春季液流峰值、日均液流速率和液流量均显著大于夏季,且胸径越大的柳杉液流速率越大：在柳杉不同方位上．春季柳杉南向液流速率最大,为平均值的187．3％,西向最小仅为平均值的15．4％。夏季东向液流速率最大,为平均值的226．2％．北向最小为平均值的33．1％。同一季节不同测点的液流速率目变化有明显差异．但具有较好的一致性．不同季节液流变化节律表现不同;在柳杉垂直高度上,柳杉春季日均液流速率大小排序为中位（61．71g．min-1）〉上位（48．36g．min-1）〉下位（35．10g·min-1）,夏季则为上位（20．65g·min-1）〉下位（14．81g·min-1）〉中位（10．43g·min-1）,不同高度的树干液流速率差异明显,且上位液流的波动节律明显早于中位和下位．上位液流峰值出现的时间比下位要早。图5表3参30     

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。     

富蕴林区新疆落叶松造林种源选择技术研究

收集新疆落叶松天然分布区14个种源种子,在富蕴林区播种育苗和造林,对各种源多个性状进行测定分析.研究结果表明:(1) 种源间生长物候和适应性无明显差异,选择最佳造林种源以生长性状为主.(2) 2～5龄苗各年度间高生长量秩次相关紧密,种源间生长差异的遗传稳定性较好.(3) 主分量综合分析,该营林生态区重点发展奇台种源的新疆落叶松,辅以选择布尔津、阿尔泰、哈巴河和青河种源苗造林.