賈國(guó)棟,余新曉,朱建剛,樊登星

(北京林業(yè)大學(xué) 教育部水土保持與荒漠化防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100083)

樹(shù)木在發(fā)揮巨大生態(tài)效益的同時(shí),維持自身生長(zhǎng)發(fā)育也需要消耗大量水分[1],而水資源短缺業(yè)已成為當(dāng)今全球日益突出的問(wèn)題,因此造林樹(shù)種本身的耗水量受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注[2-5]。由于樹(shù)干邊材液流速率及液流量制約著整株樹(shù)木的蒸騰量,因而對(duì)樹(shù)干液流進(jìn)行標(biāo)記并測(cè)定其流動(dòng)速率就可以簡(jiǎn)捷地確定樹(shù)冠蒸騰耗水量[6]。Granier[7-8]利用熱擴(kuò)散原理發(fā)明了一種測(cè)量邊材液流的方法,即在基本保持樹(shù)木自然生活狀態(tài)不變的條件下,將微型熱電偶傳感器插入邊材木質(zhì)部中,根據(jù)電熱轉(zhuǎn)換和能量平衡原理測(cè)定樹(shù)干邊材液流的運(yùn)移速率[9-10]。此法具有能夠野外連續(xù)監(jiān)測(cè),時(shí)間分辨率高,對(duì)樣木損傷較少,數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),因此引起許多學(xué)者對(duì)樹(shù)干邊材液流的關(guān)注[11-14]。

每年5—9月為樹(shù)木的生長(zhǎng)旺季,其蒸騰耗水量可達(dá)全年耗水總量的70%以上[15]。刺槐、栓皮櫟為北京山區(qū)常見(jiàn)闊葉造林樹(shù)種,以往研究中對(duì)于二者樹(shù)干液流特性比較分析較少,且對(duì)其與影響因子[16-17]如土壤水勢(shì)、大氣水勢(shì)和空氣水汽壓虧缺的相關(guān)性研究較少涉及。本研究采用熱擴(kuò)散式樹(shù)干邊材液流探針直接測(cè)定刺槐(Robinia pseudoacacia)、栓皮櫟(Quercusvariabilis)的液流速率,同步監(jiān)測(cè)土壤和氣象等環(huán)境因子,揭示生長(zhǎng)旺季北京山區(qū)刺槐、栓皮櫟蒸騰耗水特性,研究樹(shù)干液流速率與土壤和氣象等環(huán)境因子的關(guān)系。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于北京林業(yè)大學(xué)西山教學(xué)實(shí)習(xí)林場(chǎng),地理坐標(biāo):40°3′46″N,116°5′45″E 。氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶?rùn)季風(fēng)型大陸性氣候,年均溫8.5℃～9.5℃,≥10℃有效積溫3 385℃～4 210℃,無(wú)霜期150 d左右,多年平均降水量600 mm,其中7—9月占全年降水量的70%以上。試驗(yàn)林為1958年?duì)I造的人工刺槐、栓皮櫟片狀混交林。地處低山半陽(yáng)坡(坡向:東偏南 15°),坡位下位,海拔 145 m,坡度 22°,土壤為坡積黃土,土層厚度40～60 cm,通氣透水性較差。林下灌木為荊條、酸棗、孩兒拳頭和構(gòu)樹(shù),蓋度80%以上。刺槐平均樹(shù)高10.4 m,平均胸徑15.9 cm;栓皮櫟林平均樹(shù)高13.7 m,平均胸徑20.9 cm。根據(jù)每木檢尺的結(jié)果,選擇刺槐林分平均木和栓皮櫟林分平均木各1株,其中分別在栓皮櫟樣木樹(shù)干上位(2.0 m)、樹(shù)干中位即胸徑處(1.3 m)和樹(shù)干下位(0.5 m)選擇3處測(cè)試點(diǎn),在刺槐樹(shù)干中位即胸徑處(1.3 m)選擇一處測(cè)試點(diǎn)。樣木基本情況見(jiàn)表1。

表1 樣木基本情況

1.2 實(shí)驗(yàn)研究方法

1.2.1 液流速率測(cè)定 為避免由于方位及陽(yáng)光直射引起的誤差,于2008年4月初在選定刺槐、栓皮櫟樣木的西北側(cè),安裝德國(guó)Ecomatik公司生產(chǎn)的SF—L型熱擴(kuò)散式樹(shù)干邊材液流測(cè)定裝置,此裝置包括4根熱電偶探針,S2,S0,S3這3根探針處于同一水平高度,探針S1在S0的正下方,由于樹(shù)干為近圓柱形,故4根探針并不在同一水平面上。4根探針尺寸規(guī)格同為:總長(zhǎng)33 mm,前端加熱部分長(zhǎng)20 mm,直徑 1.5 mm。根據(jù)樹(shù)干胸徑范圍(15～20 cm),鉆出4個(gè)直徑2 mm,深度23 mm的小孔,插入探針并將之與數(shù)據(jù)采集器相連。數(shù)據(jù)采集器的取值間隔為30 min,其中前15 minS0不加熱,以測(cè)定自然溫差 ΔTR1和Δ TR2,后15minS0加熱,以測(cè)定加熱溫差 Δ T。探針安裝的相對(duì)位置如圖1所示。

圖1 探針安裝相對(duì)位置

為消除安裝此裝置對(duì)樹(shù)干液流造成的影響,以使樹(shù)干充分愈合,觀測(cè)起始時(shí)間定于其后一個(gè)月,觀測(cè)周期為2008年5月1日至9月30日,共計(jì)5個(gè)月。

這4根探針中,只有S0加熱,S1與S2間的溫差ΔTR1和S1與S3間的溫差ΔTR2都是樹(shù)干的自然溫度差,為盡可能減小誤差,取二者平均作為自然溫度梯度ΔT,見(jiàn)公式(1)。由于樹(shù)干通體并非同一溫度,所以要考慮其自然溫度梯度,因此需要進(jìn)行溫差校正,得校正值ΔTC,見(jiàn)公式(2)。自然溫度梯度:

溫差校正值:

樹(shù)干液流速率:

式中:U ——樹(shù)干液流速率(cm/min);ΔTCmax——樹(shù)干處于飽和狀態(tài)時(shí)(即樹(shù)干徑向生長(zhǎng)量為零,空氣相對(duì)濕度為100%,樹(shù)木蒸騰量趨近于0)的ΔTC值。

1.2.2 環(huán)境因子測(cè)定 土壤因子測(cè)定:(1)采用德國(guó)Ecomatik公司生產(chǎn)的EQ15型土壤水勢(shì)測(cè)定裝置,埋深為距地面以下20 cm處(根系主要分布區(qū))進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)采集間隔為30 min,其中土壤水勢(shì)單位為(MPa);(2)采用美國(guó)Decagon公司生產(chǎn)的5T E型土壤溫度測(cè)定裝置,布設(shè)于距地面以下5 cm(氣溫感應(yīng)敏感區(qū)且滯后性小)并與數(shù)據(jù)采集器相連,取值間隔為30 min。

氣象因子測(cè)定:在與樹(shù)干液流速率測(cè)定裝置50 m遠(yuǎn)處的同一樣地內(nèi)、同一高度處,布設(shè)美國(guó) Dynamax公司生產(chǎn)的DynaMet型科研級(jí)自動(dòng)氣象站,測(cè)定各個(gè)氣象因子,如太陽(yáng)輻射、氣溫、空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速等,數(shù)據(jù)采集間隔為30 min;其中水汽壓虧缺(kPa)和大氣水勢(shì)(MPa)分別由公式(4),(5)得出,水汽壓虧缺(VPD):

式中:RH——空氣相對(duì)濕度;T——攝氏溫度;常數(shù)a=0.611 kPa,b=17.502,c=240.97 ℃[18]。

大氣水勢(shì):

式中:r——理想氣體常數(shù),r=8.314 J/(mol?K);T——絕對(duì)溫度(K);V——水的摩爾體積,V=0.018 L/mol;RH——空氣相對(duì)濕度[19]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析和SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行多元線性回歸分析,并利用SigmaPlot 10.0進(jìn)行分析圖表的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹(shù)干液流的典型天氣日變化及連日變化

選取生長(zhǎng)旺季3個(gè)典型天氣(晴天、雨天和陰天),以中位1.3 m處樹(shù)干液流速率作為研究對(duì)象來(lái)反映其變化情況,可見(jiàn)在不同天氣條件下樹(shù)干液流的日變化規(guī)律差異明顯(圖2a,2b,2c)。

圖2 不同天氣條件下樹(shù)干液流速率變化

晴天(7月6日),刺槐的液流為典型寬峰形曲線,啟動(dòng)時(shí)間為5:00左右,13:30前后到達(dá)峰值,液流到達(dá)峰值后伴有小幅度的波動(dòng),形成多個(gè)小峰組成的“高峰平臺(tái)”,16:30起急劇下降,20:00后下降速度減緩,并緩慢到達(dá)低谷值,其日平均液流速率為0.098 cm/min。栓皮櫟的液流曲線與刺槐相似,但其日平均液流速率僅為0.068 cm/min,啟動(dòng)時(shí)間同樣為5:00左右,到達(dá)峰值時(shí)間較早,且處于高峰波動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng),17:30后緩慢下降,23:00左右到達(dá)低谷值。其中7:00—20:00二者的平均液流速率分別為0.162 cm/min和 0.108 cm/min,液流量分別占全天的88.26%和90.77%,說(shuō)明二者在晴天的蒸騰耗水主要在白天進(jìn)行。刺槐、栓皮櫟都沒(méi)有明顯的液流停止界限,夜間仍有液流微弱上升,這主要是由根壓引起的。根壓使水分以主動(dòng)吸收的方式進(jìn)入樹(shù)木體內(nèi),補(bǔ)充白天蒸騰丟失的大量水分,恢復(fù)樹(shù)木體內(nèi)的水分平衡[20]。

陰天(6月30日),刺槐、栓皮櫟的液流曲線十分相似,啟動(dòng)時(shí)間都為6:00左右,9:00前后到達(dá)第1個(gè)峰值,然后不斷波動(dòng),形成“多峰型”曲線,14:30后緩慢下降,22:00左右到達(dá)低谷值。其中7:00—20:00二者的平均液流速率分別為0.041 cm/min和0.040 cm/min,液流量分別占全天的90.47%和85.51%,說(shuō)明二者在陰天的蒸騰耗水也主要在白天進(jìn)行。二者在陰天中的液流曲線類(lèi)似,說(shuō)明它們對(duì)天氣變化的敏感程度相近,但平均液流速率以及峰值都明顯小于晴天,說(shuō)明陰天不如晴天適宜刺槐、栓皮櫟的生長(zhǎng)。

雨天(8月21日),根據(jù)自動(dòng)氣象站監(jiān)測(cè),降雨時(shí)段為3:00—14:00,刺槐液流隨降雨速率開(kāi)始逐漸下降,9:30左右至低谷值,此后一直在低谷值小幅波動(dòng),14:00后液流速率出現(xiàn)顯著升高,16:00后緩慢下降直至低谷值。栓皮櫟則保持了相對(duì)較高的液流速率,原因可能是栓皮櫟和刺槐的氣孔對(duì)光強(qiáng)的反映不同所造成的。栓皮櫟啟動(dòng)時(shí)間較早,為5:30左右,7:00前后到達(dá)第一個(gè)峰值,然后小幅波動(dòng),9:00后液流速率緩慢下降,14:00后液流速率又有一定上升,16:00開(kāi)始緩慢下降直至低谷值,但仍一直保持一定的液流速率。其中7:00—20:00二者的平均液流速率分別為0.008 cm/min和0.037 cm/min,液流量分別占全天的46.17%和64.96%。刺槐、栓皮櫟在降雨后液流速率提升,說(shuō)明降雨前樹(shù)體處于水分虧缺狀態(tài),降雨后土壤水分狀況得到改善,根系吸收土壤水分,導(dǎo)致樹(shù)干液流加速,其在夜間仍保持一定的液流速率也證明這一點(diǎn)。

7月20—22日為連續(xù)晴天,3日刺槐平均液流速率為0.082 cm/min,栓皮櫟的較小,為0.050 cm/min(圖 3)。

圖3 7月20—22日刺槐、栓皮櫟樹(shù)干液流速率的日變化

20日刺槐、栓皮櫟的液流日變化都為典型的雙峰型曲線,說(shuō)明13:30左右太陽(yáng)輻射和空氣溫度較高,誘導(dǎo)其葉片氣孔關(guān)閉,導(dǎo)致蒸騰作用減弱,樹(shù)干液流速率下降。21日,刺槐液流日變化曲線仍為雙峰型,而栓皮櫟則為典型單峰型曲線,液流啟動(dòng)時(shí)間同為5:30左右,不同的是,夜間栓皮櫟液流速率趨近于0,而刺槐仍保持一定液流速率,可知刺槐在白天由于蒸騰耗水強(qiáng)烈,在夜間由于氣孔關(guān)閉失水很少,水勢(shì)差變小,加上根壓的作用相對(duì)變大反而有利于消除空穴栓塞促進(jìn)水分輸導(dǎo),來(lái)彌補(bǔ)樹(shù)冠白天的水分消耗[21]。22日,刺槐、栓皮櫟液流都為典型單峰型曲線,峰值分別出現(xiàn)在13:00—14:00和12:00—13:00,分別為0.215 cm/min和0.114 cm/min。針對(duì)已有數(shù)據(jù)分析得出,整個(gè)生長(zhǎng)旺季刺槐、栓皮櫟并無(wú)兩日的液流日變化曲線完全一致,這說(shuō)明樹(shù)干液流不但和氣象因子有關(guān),和樹(shù)體當(dāng)時(shí)本身的生理活動(dòng)和水分狀況也密切相關(guān)。刺槐、栓皮櫟在連續(xù)晴天的樹(shù)干液流速率特征指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 刺槐、栓皮櫟樹(shù)干液流速率特征指標(biāo)

2.2 樹(shù)干液流速率的月變化及整個(gè)生長(zhǎng)季的變化

仍以中位1.3 m處樹(shù)干液流速率為研究對(duì)象來(lái)反映其變化情況。將每月全天24 h刺槐、栓皮櫟的樹(shù)干液流速率做加權(quán)平均,得到當(dāng)月每天的樹(shù)干液流速率的加權(quán)平均值,再將不同月份每天的平均樹(shù)干液流速率做加權(quán)平均得到各個(gè)月份的樹(shù)干液流速率平均值(表3)。

由表3可知,生長(zhǎng)旺季中,刺槐、栓皮櫟平均樹(shù)干液流速率同在5月份最小,分別為0.024 5 cm/min和0.036 6 cm/min;同在7月份最大,分別為0.065 1 cm/min和0.046 8 cm/min.其中,刺槐7月份的樹(shù)干液流速率是5月份的2.66倍,而栓皮櫟為1.21倍。此外,整個(gè)研究期間,5,6月刺槐平均樹(shù)干液流速率小于栓皮櫟,7—9月刺槐平均樹(shù)干液流速率大于栓皮櫟,這種變化表明該地區(qū)栓皮櫟比刺槐較早進(jìn)入全葉期[22]。從5—9月,二者樹(shù)干液流速率比值不斷增加。這表明,闊葉樹(shù)種中,不同樹(shù)種的樹(shù)干液流速率有較大差異。

表3 生長(zhǎng)旺季各月樹(shù)干液流速率平均值

2.3 栓皮櫟樹(shù)干不同高度樹(shù)干液流的變異規(guī)律

選取5—9月每月中下旬典型晴天的液流日變化作為研究對(duì)象,其中7月20—22日為連續(xù)晴天。栓皮櫟樹(shù)干不同高度液流速率差異明顯(表4)。每天樹(shù)干上位液流啟動(dòng)最早,一般在4:00—5:00之間,隨太陽(yáng)逐漸升高,氣溫升高,太陽(yáng)輻射增強(qiáng),樹(shù)木開(kāi)始蒸騰耗水,樹(shù)干上位距離樹(shù)冠較近,液流受樹(shù)冠葉片蒸騰作用影響耗水較早,程度較大,首先拉動(dòng)上位液流啟動(dòng),使樹(shù)體產(chǎn)生水勢(shì)梯度,帶動(dòng)樹(shù)干中位和下位的液流。實(shí)驗(yàn)測(cè)得樹(shù)干中位的液流啟動(dòng)時(shí)間一般在5:00—6:00,比上位晚1～1.5 h左右;樹(shù)干下位在 5,6,8和9月典型晴天中,液流啟動(dòng)時(shí)間一般比上位液流晚1.5～2 h左右。但在7月20和22日中,下位液流啟動(dòng)時(shí)間反而比上位早0.5 h,此時(shí)樹(shù)冠葉片蒸騰還未開(kāi)始,原因是由于前一天蒸騰作用強(qiáng)烈導(dǎo)致樹(shù)體水分嚴(yán)重虧缺,樹(shù)木根系吸收土壤水分以補(bǔ)充樹(shù)體水分不足。此現(xiàn)象說(shuō)明樹(shù)體自身具有一定的水容調(diào)節(jié)能力,在其作用下形成一定的水分儲(chǔ)備,因此能在很大程度上緩沖水勢(shì)梯度的波動(dòng),彌補(bǔ)樹(shù)干根系白天吸水能力的不足,使樹(shù)體水分狀況保持穩(wěn)定,維持正常的生長(zhǎng)和生理活動(dòng),同時(shí)也說(shuō)明樹(shù)干下位液流受樹(shù)冠蒸騰的影響較晚且小,受根系吸水影響大。從液流到達(dá)峰值的時(shí)間來(lái)看,樹(shù)干不同高度處液流差異明顯,樹(shù)干上位一般在11:00—13:30達(dá)到液流峰值,中位一般在11:30—13:30,下位一般在11:30—13:30;峰值大小也存在較大差異,5月和6月典型晴天中,樹(shù)干上位液流速率大于中位和下位,是中、下位的1.5～2倍;而7—9月典型晴天,樹(shù)干下位液流速率大于中位和上位,是中、上位的1～2倍,說(shuō)明在高溫天氣情況下,葉片關(guān)閉部分氣孔以阻止水分大量蒸騰,此時(shí)樹(shù)體蒸發(fā)占林木耗水總量的比例增大,樹(shù)體總耗水量仍維持在較高水平,迫使根系從土壤中吸水,所以樹(shù)干下位的液流速率比上、中位大。

表4 栓皮櫟樹(shù)干不同高度液流速率變化動(dòng)態(tài)

2.4 環(huán)境因子變化與樹(shù)干液流的相關(guān)性

太陽(yáng)的朝出夕落是導(dǎo)致氣象因子變化的直接原因。太陽(yáng)輻射的日周期變化顯著,每天6:30左右輻射強(qiáng)度開(kāi)始上升,12:00—13:30間達(dá)到峰值,此后迅速下降,19:00前后進(jìn)入低谷。

受太陽(yáng)輻射影響和氣流影響,氣溫日變化曲線呈峰型,與圖3中樹(shù)干液流速率的波動(dòng)規(guī)律相似。由于土壤巨大的熱容性及熱傳導(dǎo)阻力,導(dǎo)致土壤溫度的波動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于空氣溫度變化進(jìn)程,且隨著土層深度的加大,日周期溫度波動(dòng)幅度越來(lái)越小[15];故取5 cm土壤溫度作為研究對(duì)象,其受氣溫影響敏感度較高,滯后性較小(圖4)。

林內(nèi)風(fēng)速的變化受當(dāng)時(shí)大氣氣流運(yùn)動(dòng)的影響規(guī)律不明顯。但是,從理論上講,風(fēng)速增大會(huì)加速水汽的蒸發(fā)過(guò)程。當(dāng)風(fēng)速在較低范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí),液流速率隨風(fēng)速的增加而加快,而當(dāng)風(fēng)速在較高范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí),此情況導(dǎo)致會(huì)氣孔開(kāi)度降低,甚至關(guān)閉,從而抑制樹(shù)干液流。

圖4 氣溫和5 cm土壤溫度日變化

林內(nèi)空氣相對(duì)濕度隨太陽(yáng)輻射和氣溫的變化而波動(dòng),但波幅相反,即前者開(kāi)始上升、下降的時(shí)間與后者相反,大氣水勢(shì)與其波動(dòng)規(guī)律相似;水汽壓虧缺同樣受太陽(yáng)輻射和氣溫的影響而變化,雖然波型與后二者較相似,但其到達(dá)峰值的時(shí)間一般在 15:00—16:00左右,滯后于后二者約2～3 h,說(shuō)明樹(shù)木本身具有時(shí)滯效應(yīng)[23-24]。

利用多元線性回歸方法,在多日(5月19日、6月22日、7月20—22日、8月19日、9月 18日)典型晴天樹(shù)干液流速率系統(tǒng)觀測(cè)的基礎(chǔ)上,以樹(shù)干液流速率為因變量、以氣象和土壤因子作為自變量進(jìn)行逐步回歸,分別以5%和10%的可靠性作為因變量的入選和剔除臨界值,得到栓皮櫟上、中、下位和刺槐中位的樹(shù)干液流速率和環(huán)境因子的多元線性回歸方程(表5)。

表5 樹(shù)干液流速率與環(huán)境因子的多元線性回歸方程

由表5知,4式的相關(guān)系數(shù)分別為0.929,0.943,0.926和0.915,F檢驗(yàn)均達(dá)到極顯著水平。栓皮櫟和刺槐樹(shù)干液流速率共同的影響因子是太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、空氣水汽壓虧缺、大氣水勢(shì)和土壤水勢(shì),二者均與太陽(yáng)輻射強(qiáng)、空氣水汽壓虧缺和大氣水勢(shì)呈正相關(guān),與土壤水勢(shì)呈負(fù)相關(guān),說(shuō)明這4個(gè)環(huán)境因子對(duì)不同樹(shù)種和同一單株樹(shù)干不同高度液流速率的影響作用趨勢(shì)一致。從回歸方程中看,刺槐中位樹(shù)干液流速率的影響因子除了上述因子外,還包括空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速;栓皮櫟上、中位樹(shù)干液流速率共同的影響因子除上述4個(gè)因子外,還分別包括氣溫和空氣相對(duì)濕度,而下位則還包括5 cm土壤溫度,結(jié)合栓皮櫟上、中、下位土壤水勢(shì)的參數(shù)可知在栓皮櫟樹(shù)干液流中,較高位的樹(shù)干液流速率與氣象因子關(guān)系較顯著,而下位則與土壤因子關(guān)系較顯著,說(shuō)明同一單株樹(shù)干不同高度的液流速率環(huán)境影響因子不同。

3 結(jié)論

刺槐、栓皮櫟的樹(shù)干液流速率日變化曲線在不同天氣條件下差異明顯,與環(huán)境因子相關(guān)關(guān)系顯著。晴天中,二者樹(shù)干液流速率曲線都為典型寬峰型曲線,每日啟動(dòng)時(shí)間為5:00前后,11:30—13:30到達(dá)峰值,此后液流速率在峰值附近上下波動(dòng),16:30—17:30開(kāi)始迅速下降,20:00以后下降速度變緩,直至來(lái)日日出前到達(dá)低谷;陰天中,二者液流曲線極為相似,都為“多峰型”曲線,樹(shù)干液流速率都維持在較低水平,說(shuō)明陰天較之晴天不適宜二者生長(zhǎng);雨天中,二者的平均液流速率很低,在降雨停止后,液流速率都有所上升。在晴天和陰天中,刺槐、栓皮櫟的蒸騰耗水主要在白天進(jìn)行,而在雨天中,在夜間也有相當(dāng)一部分蒸騰耗水。樹(shù)干液流速率連日變化曲線峰型相似,各自峰值與平均液流速率連續(xù)3日差別不大。

刺槐和栓皮櫟的月平均樹(shù)干液流速率有明顯不同。5,6月,刺槐月平均樹(shù)干液流速率均小于栓皮櫟,而7,8,9月,前者月平均樹(shù)干液流速率均大于后者;從5—9月,二者樹(shù)干液流速率比值不斷增加,表明闊葉樹(shù)種不同樹(shù)種的樹(shù)干液流速率有較大差異。

栓皮櫟不同高度處樹(shù)干液流速率的變化差異明顯,數(shù)據(jù)表明每日樹(shù)干上位液流啟動(dòng)和到達(dá)峰值時(shí)間最早,中位液流比上位分別晚1～1.5 h和0.5～2 h左右,下位在5,6,8和9月典型晴天中比上位分別晚1.5～2 h和1～1.5 h左右,但在7月20和22日,下位液流啟動(dòng)時(shí)間反而比上位早0.5 h,此時(shí)樹(shù)冠蒸騰尚未開(kāi)始,此現(xiàn)象說(shuō)明樹(shù)體本身具有很強(qiáng)的水容調(diào)節(jié)能力,它在樹(shù)木耗水過(guò)程中起著極其重要的作用,一方面,水容能夠有效調(diào)節(jié)日周期內(nèi)水勢(shì)梯度的大幅度波動(dòng),保持樹(shù)木整株水分關(guān)系的相對(duì)平衡,從而維持正常的生長(zhǎng)和生理活動(dòng);另一方面,樹(shù)木由于存在水容而具備水分儲(chǔ)備和釋放能力,這樣能在很大程度上彌補(bǔ)根系吸水能力的不足,極大緩解蒸騰過(guò)程對(duì)根系吸水的壓力[25]。峰值大小也存在較大差異,5月和6月典型晴天中,樹(shù)干上位液流速率是中、下位的1.5～2倍;而7—9月典型晴天中,樹(shù)干下位液流速率是中、上位的1～2倍,說(shuō)明高溫脅迫誘導(dǎo)葉片氣孔部分關(guān)閉,迫使根系從土壤中吸水。

生長(zhǎng)旺季刺槐、栓皮櫟樹(shù)干液流速率共同的影響因子是太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、空氣水汽壓虧缺、大氣水勢(shì)和土壤水勢(shì),回歸分析表明,它們均與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、空氣水汽壓虧缺和大氣水勢(shì)呈正相關(guān),與土壤水勢(shì)呈負(fù)相關(guān)。

本研究的研究區(qū)域位于半陽(yáng)坡,關(guān)于陽(yáng)坡、陰坡、半陰坡的樹(shù)干液流特性是否會(huì)有明顯變化還有待于進(jìn)一步研究;關(guān)于樹(shù)干液流速率與其他土壤因子如土壤含水量、土壤比水容重、土壤導(dǎo)水率的關(guān)系還須繼續(xù)深入研究;本研究?jī)H從單株水平上來(lái)研究樹(shù)干液流特性,在以后的研究中可采用一定的方法進(jìn)行尺度擴(kuò)展,這樣就可以比較林分水平的樹(shù)干液流特性,從而更好地對(duì)水源涵養(yǎng)林區(qū)低耗水樹(shù)種選擇和林地水分管理提供參考價(jià)值。

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