植物茎干水分系统混沌动力学特性分析

植物水分系统由于与周围环境的非线性相互作用，通常表现出复杂的时空格局。为了探究植物水分系统中的混沌特性，该研究以相空间重构、相关维数（correlation dimension,CD）、最大李雅普诺夫指数（largest Lyapunov exponent,LLE）为基础，研究了植物茎干水分时间序列中可能存在的混沌行为，研究树种包括海棠、花楸、黄丁香、铅笔柏和杨树。结果表明，植物水分系统存在混沌现象，且植物水分动态特性由控制变量数量有限的确定性系统决定。不同种类植物的茎干水分混沌参数普遍存在差异，同种植物生长状态相近时茎干水分的混沌参数相近，当生长状态出现差异时混沌参数随之发生变化。对不同生长状态的植物茎干水分混沌参数分析发现，杨树在干旱胁迫下LLE不高于0.006，而对照组平均值为0.010，木质部破坏胁迫后LLE不高于0.007，而对照组平均值为0.019，表明混沌参数可有效表征植物茎干水分数据变化趋势，并与植物生长状态存在联系，可以尝试利用这一规律对植物生长状态进行预测与回溯。该研究尝试从混沌理论的角度分析植物水分系统的复杂性，可为理解植物水分动力学的混沌行为提供新的途径。