全 文 ：第 28 卷　增刊 2
2006 年 12月
北　京　林　业　大　学　学　报
JOURNAL OF BEIJING FORESTRY UNIVERSITY
Vol.28 , Supp.2
Dec., 2006
收稿日期:2006--09--18
http: journal.bjfu.edu.cn
基金项目:国家自然科学基金项目(30371147)、北京市自然科学基金项目(6052016)、北京林业大学森林培育与保护教育部重点实验室项目
(JD100220535)、教育部高校博士点基金项目(20030022009).
第一作者:王瑞辉 ,博士 ,教授.主要研究方向:植物水分生理生态.电话:0731--5623112　Email:wang626389@163.com　地址:410004 长沙市
韶山南路 498号中南林业科技大学.
责任作者:马履一 ,博士 ,教授.主要研究方向:森林培育与植物水分生理.电话:010-62337862　Email:maluyi@bjfu.edu.cn　地址:100083北
京林业大学研究生院.
元宝枫树干液流的时空变异性研究
王瑞辉1 , 2　马履一2　李丽萍2 　樊　敏2　孔俊杰2
(1 中南林业科技大学职业技术学院　2北京林业大学研究生院)
摘要: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 0.001 88 cm s 、夏季 0.001 12 cm s、秋季 0.000 86 cm 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.
关键词:林木耗水 , 热扩散 , 树干液流 , 时空变异 , 元宝枫
中图分类号:S792.35　　文献标识码:A　　文章编号:1000--1522(2006)增刊 2--0012--07
WANG Rui-hui1 , 2 ;MA Lǜ-yi2 ;LI Li-ping2 ;FAN Min2 ;KONG Jun-jie2 .Temporal and spacial variations
of stem sap flow of Acer truncatum Bunge.Journal of Beijing Forestry University (2006)28(Supp.2)12-
18 [ Ch , 35 ref.]
1 College of Vocational Technology , Central South University of Forestry and Technology , Changsha , 410004 ,
P.R.China;
2 Graduate School of Beijing Forestry University , 100083 , P.R.China.
The thermal dissipation sap flow probe (TDP)was applied to study the stem sap flow of Acer truncatum
Bunge in Beijing Botanical Garden in 2005.Results showed that the daily course of sap flow and seasonal
differences were similar with those of solar radiation.Sunrise is earlier and sunset is later in summer than it is
in spring and autumn , the stem sap flow starts earlier and valley comes later corresponding in summer than it
is in spring and autumn.A.truncatum belongs to high water consumption type in spring , the mean sap flow
rates are as the followings:0.001 88 cm s in spring , 0.001 12 cm s in summer , and 0.000 86 cm s in
autumn.The stem sap flow rates are obviously different in direction , and the biggest sap flow among different
directions at the same stem is 122.1% of their mean , while the smallest is 86.3% of their mean.The
difference of sap flow in direction on the same tree is stable , while the biggest and the smallest flow is not in
the same direction on different trees.The direction difference has nothing to do with the width of the tree
crown.The fluctuating rhythm of sap flow at the upper of stem is earlier than that of the lower andmiddle.The
order of velocity at different trunk heights is upper>middle>lower.
Key words 　 water consumption of woods , thermal dissipation , stem sap flow , temporal and spacial
variation , Acer truncatum Bunge
　　元宝枫(Acer truncatum Bunge)是槭树科槭树属
落叶乔木 ,我国吉林省以南至黄河中 、下游各省均有
分布.近年来 ,元宝枫的种植面积越来越大[ 1] .它根
系发达 ,适应性强 ,耐干旱 ,耗水量较少;叶形奇特 ,
DOI :10.13332/j.1000-1522.2006.s2.005
春夏树冠浓绿 ,枝叶繁茂 ,秋季叶片殷红;它的种仁
含优质食用植物油.因此 ,元宝枫既是一种很好的荒
山绿化和水土保持树种 ,又是北方城市绿化和风景
林的理想树种 ,在园林绿地植物配置 、绿色食品开
发 、医疗保健 、疾病防治等方面都有良好的应用和开
发前景[ 2] .
我国北方存在严重的水资源短缺问题 ,树种本
身的耗水量近年来受到林学家和园林学家的关注.
林木叶片蒸腾耗水占整个耗水量的 90%以上 ,树干
边材液流量的 99.8%用于叶片的蒸腾耗水 ,因此 ,
木质部边材液流量即是整株叶片的蒸腾耗水量[ 3] .
由于测定边材液流比测定蒸腾更简便易行 、精度更
高 ,因此 ,越来越多的学者开展了边材液流的研究.
树木边材液流检测技术是根据热耗散原理发展起来
的 ,近年来该项技术越来越完善 ,已经由先前的热脉
冲式发展到热扩散式[ 4--10] .热扩散边材液流探针
(TDP)的测量原理是:将同时内置有热电偶的一对
探针插入具有水分传输功能的树干边材中 ,通过检
测热电偶之间的温差 ,计算液流热耗散(液流携带的
热量),建立温差与液流速率的关系 ,进而确定液流
速率的大小.与热脉冲方法相比较 ,热扩散探针的一
个突出特点是能够连续放热 ,实现连续或任意时间
间隔液流速率的测定.另外 ,应用这种方法时 ,探针
之间的距离和时间因素不会严重影响测量结果和精
度 ,而且脉冲信号和数据读取同时进行 ,消除了热脉
冲方法在脉冲信号和读数之间需要一个等待间隔期
的不足.在测定了液流速率的情况下 ,可利用被测部
位的边材横断面积求得单木整株液流量 ,结合林分
群体的边材分布模型 ,可以进一步求得群体的蒸腾
耗水量[ 11-13] .
测定树木蒸腾耗水是了解植物水分代谢规律和
水分利用量的重要手段 ,而掌握树干液流的时空变
异动态是实现这一目标的基础.树木的树干液流受
多种环境因子的影响 ,处于动态变化之中.要准确地
测算树木的蒸腾耗水量 ,有赖于对树干液流动态的
全面了解.在国内 ,刘奉觉 、孙鹏森 、马履一 、尹光彩 、
吴丽萍 、司建华等采用热脉冲式茎流计 ,王华田 、孙
惠珍 、张小由等采用热扩散式茎流计 ,分别对杨树
(Populus tomentosa)、油松(Pinus tabulaeformis)、刺槐
(Robinia pseudoacacia)、桉树(Eucalyptus urophylla)、樟
子 松 (Pinus sylvestris var. mongolica )、 侧 柏
(Platycladus orientalis)、白桦(Betula platyphylla)、胡
杨(Populus euphratica)等树种一定时段内的树干液
流进行过观测 ,对其树干液流时空上的某些变异规
律有了初步认识[ 14--22] .在国外 , Raschi 、Vertessy 、
Soledad 、Stan分别研究了栎树(Quercus petraea)、白蜡
(Fraxinus chinensis)、月桂(Osmanthus fragrans)等多
种落叶树种的树干液流动态[ 23-26] .本试验采用热扩
散式茎流计对元宝枫进行长期多位点观测 ,试图从
各个时空层面上全面揭示元宝枫树干液流的传输规
律.研究结果对北方城市园林绿化低耗水树种的选
择 、结构配置和绿地生态用水估算具有重要意义.
1　试验地区与研究方法
1.1　自然概况
试验地点位于北京市植物园 ,地处北京市西郊 ,
39°34′N ,116°28′E ,气候属于暖温带半湿润大陆性季
风气候型 ,年平均气温 12.8℃,年有效积温 4 500℃,
无霜期 150 d ,年降水量 600 mm 左右 ,其中 7 、8 、9三
个月降水量占全年的 70%以上 ,年蒸发量 1 835.8
mm.试验地地处低山西南坡 ,坡位中位 ,海拔 170 m ,
坡度 16°,土壤为山地褐土 ,土层厚度 80 cm以上 ,沙
土 、通气透水性较好.试验林为 1958年营造的人工
混交林 ,主要树种除元宝枫外 ,还有油松 、侧柏 、刺槐
等 ,林相整齐 ,生长良好 , 林下灌木有荆条(Vitex
negundo var.heterophylla)、酸枣(Ziziphus jujube var.
spinosa)、构树(Broussonetia papyrifera)等 , 覆盖度
80%以上.
1.2　样木选择及试验设计
根据林分调查结果选择 4株林分平均木(胸径
和树高约等于林分平均胸径和平均树高的林木)做
样本 ,样木基本情况见表 1.本试验需要观测的项目
有树干液流的时间变化(日 、月 、季节变化)和空间变
化(树干不同高度和方位的液流变化).时间变化进
行 1 个生长期的观测(2005 年 4月 1日 —11 月 1
日),TDP 探针统一安装在每株样木树干 1.3 m处的
南向;树干不同高度和方位的液流变化观测分别在
2005年 9月 5日 —25日和9月 26日 —10月 16日进
行 ,高度试验探针的安装部位为树干 1.3 、3.6 、4.6 m
处 ,均安装在 4株样木的南向 ,方位试验探针安装在
4株样木树干 1.3 m处的东 、南 、西 、北 4个方向.
表 1　样木基本情况表
TABLE 1　General situation of sample trees
样木编号 胸径 cm 树高 m 冠幅 m东 南 西 北
1 14.6 8.3 2.3 2.7 2.4 2.8
2 15.2 8.5 2.5 2.2 2.7 2.1
3 14.5 8.1 2.3 2.5 2.2 2.5
4 15.7 8.6 2.6 2.8 2.0 2.2
1.3　仪器安装与数据处理
在探针安装处刮去样木的粗皮 ,用特定规格的钻
头沿树干横切向垂直钻取直径 1.5 mm、深 30 mm 的
孔洞 ,插入 TDP-30探针.将所有探针的另一端与数据
13增刊 2 王瑞辉等:元宝枫树干液流的时空变异性研究
采集器连接.在样地内同时安装自动气象站 ,同样与
数据采集器连接 ,实现树干液流和气象因子数据的同
步自动采集 ,数据采集的间隔时间均为 10min.
从数据采集器中采集的液流数据经过 Dynamax
公司提供的专门软件处理后 ,即得到树干液流速率
值(cm s).树干液流速率表示树木液流测定的横断
面上各位点液流速率的平均值 ,是树木水分运移规
律的重要参数 ,它反映的是液流的即时变动规律 ,是
对树体水势梯度变化反应最灵敏的指标.本试验样
木的胸径为 15 cm 左右 ,边材厚度不会超过 2.5
cm
[ 27] ,而TDP-30的探针长度为 3 cm ,因此 ,探针能
完全插入被测木的边材.
2　结果与分析
2.1　元宝枫边材液流的日变化和季节变化动态
为了观察边材液流的日变化和月变化规律 ,从
2005年 4月 —10月 ,每月选择 1 个典型晴天(天空
晴朗无云 ,下同), 5—10月选择每月的第 1 天 , 4月
份选择 20号(因元宝枫要在 4月 18左右新叶才能
全部长出).分别计算 4株样木液流启动时间 、达到
峰值时间 、峰值大小和进入低谷时间的平均值和标
准差 ,结果见表 2.从启动时间来看 ,元宝枫 6 、7 月
启动最早 ,都是 7:30启动;10月启动最晚 , 9:10 启
动;其他各月居中.总的来看 , 春(4 、5 月)秋(9 、10
月)液流启动的时间要晚于夏(6 、7 、8月).从峰值出
现时间看 ,8月最早 ,10:50出现;4月最晚 ,为12:30.
不难看出 ,液流峰值出现的月变化与液流启动相同 ,
都是夏季早于春 、秋季.从液流速率峰值的大小来
看 ,4月最大 ,为0.006 46 cm s;8月最小 ,为0.001 17
cm s.液流开始进入低谷的时间 4月最早 ,为18:30;
6月最晚 ,为 21:30.
表 2　元宝枫边材液流速率日变化动态
TABLE 2　Diurnal fluctuation of sap flow velocity of A.truncatum sapwood
观测项目 观测日期
4月 20日 5月 1日 6月 1日 7月 1日 8月 1日 9月 1日 10月 1日
液流启动时间 8:20±10 8:00±10 7:30±5 7:30±15 7:40±10 8:00±15 9:10±10
峰值出现时间 12:30±20 11:50±15 11:20±10 11:00±15 10:50±10 11:30±10 12:00±20
液流峰值 (cm·s-1) 6.46±1.87 3.27±0.69 3.08±0.56 4.61±1.24 1.17±0.21 2.75±0.47 1.47±0.26
液流低谷出现时间 18:30±15 21:10±25 21:30±15 21:20±10 20:20±20 19:40±15 18:50±20
注:时间误差单位为 min.
　　树干液流是以叶片蒸腾为动力的.早晨 ,随着太
阳辐射的增强 ,气温上升 ,湿度下降 ,叶片气孔张开 ,
蒸腾增强 ,产生蒸腾拉力带动液流启动.植物蒸腾受
光照 、空气温度和空气相对湿度等多种环境因子的
影响 ,太阳的朝出夕落是导致这些因子产生日变化
的直接原因.从表 2可以看出 ,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.树干液流达到峰值的时间夏季要早于春秋
季的原因与气孔活动对太阳辐射和空气温度的适应
性有关.在一定的范围内 ,树冠蒸腾随太阳辐射强度
的增强和气温升高而增大;但当辐射强度超过 1.0
kW m2 、气温超过 35℃时 ,部分气孔关闭 ,叶片蒸腾
减弱 ,树干液流速率下降[ 28] .夏季中午前后太阳辐
射强 、气温高 ,使叶片蒸腾出现“午休”现象 ,液流峰
值提前到 11:00左右出现.
2.2　各月平均液流速率
统计 4株样木各月平均液流速率 , 4—10月分
别为 0.002 62 、 0.001 14 、 0.001 22 、 0.001 39 、
0.000 75 、0.001 00 、0.000 71 cm s.可见 4月液流速
率最大 ,10月最小.按季节分则春季 0.001 88 cm s 、
夏季 0.001 12 cm s 、秋季 0.000 86 cm s.春季液流速
率大的原因可能是多方面的:①受植物生长发育的
影响.据《北京地区的物候日历及其应用》介绍 ,在北
京海淀区及卧佛寺附近 ,元宝枫 3月 20日芽膨大 ,4
月 12日展叶 ,4月 18日展叶旺盛 ,4月 20日新叶全
部长出 ,4月 18日至 5月 30日为花期[ 29] .可见春季
是树木的抽梢 、开花和展叶期 ,花和新生叶对水分的
竞争力更强.进入雨季后 ,尽管土壤水分条件好于春
季 ,但树木生长发育对水分的需求减少.②空气相对
湿度的影响.湿度小促进蒸腾 ,湿度大抑制蒸腾 ,某
些生长在热带雨林高湿度条件下的植物基本上没有
蒸腾作用发生[ 28] .与液流同步观测的气象数据显
示 , 4—10 月的月平均相对湿度分别为 28.83%、
45.12%、 62.69%、 70.64%、 75.88%、 64.91%、
46.03%;春季平均为 36.98%,夏季平均为 69.74%,
秋季平均为 55.47%.相对湿度春季最小 , 夏季最
大 ,秋季居中.相应的大气水势为春季 -137.68
MPa ,夏季-50.32 MPa ,秋季为-81.23 MPa ,可见春
季的大气水势要远低于夏季和秋季.大气水势小时 ,
大气与叶片气孔下空间的水蒸气浓度差就大 ,从而
加大蒸腾耗水的速率.③风速的影响.4—10月的平
均风速分别为 0.733 、0.465 、0.376 、0.362 、0.318 、
14 北　京　林　业　大　学　学　报 第 28卷　
0.363 、0.41 m s.春 、夏 、秋分别为0.599 、0.352 、0.387
m s.风速主要通过影响界面层阻力而对液流产生作
用 ,水分经气孔扩散后还需跨过叶片表面的界面层
才能进入大气 ,界面层是紧贴叶子表面的未被扰动
的一薄层空气 ,它对水蒸气的扩散阻力与其厚度成
正比.风是决定界面层厚度的主要因素 ,风速的增加
使界面层变薄 ,水蒸气扩散阻力减小 ,蒸腾加快.但
大风(超过 1.2 m s)反而降低液流的水平 ,因为大风
会导致气孔开度降低 ,甚至关闭[ 28] .④天气的影响.
阴雨天的液流速率要显著低于晴天 ,而 7 、8月的阴
雨天是各月中最多的 ,7月有 15 d , 8月有 16 d ,而 4
月只有7 d ,5月 12 d.王孟本对黄土高原杨树(河北
杨(Populus hopeiensis)、小叶杨(P.simonii)、北京杨
(P .beijingensis)和柠条(Caragana korshinskii)人工林
的水分生态研究表明 ,在自然降水条件下 ,树种月平
均蒸腾速率与土壤含水量的相关性不显著[ 30] ,说明
树木蒸腾作用的季节变化不仅受土壤水分变化影
响 ,还受其自身生理调控和年生长节律的制约 ,并不
是土壤含水量越小蒸腾速率就越低 ,或者土壤含水
量愈多蒸腾速率就愈高.
2.3　元宝枫树干不同高度的液流变化
图1所示的是高度试验期间 3个连续典型晴天
树干液流日变化动态 ,从液流每天启动的时间来看 ,
上位液流比中位液流早0.5 ～ 1 h ,中位比下位早0.5
h;上位液流曲线的峰形呈双峰形或多峰形 ,且峰值
起伏比较大 ,因为上位液流受环境因子变化的影响
大 ,中位和下位液流基本上为单峰形;峰值出现时间
上位比中位早 0.5 h ,中位比下位早 0.5 h;上 、中 、下
位液流均在 17:00 左右进入低谷.在液流速率大小
方面 ,液流高峰期上位液流显著大于中位和下位液
流 ,中位液流略大于下位液流;在液流低谷期 ,上位
液流略小于中位液流 ,中位液流略小于下位液流.理
论上 ,如果树干不同高度探测点之间没有枝条 ,不同
部位的液流大小应该是上位>中位>下位.因为上
位边材面积小 、下位边材面积大.如果不考虑树干本
身贮水 , 树干不同部位的液流总量应该是相同
的[ 31] .如果探测点之间长有枝条 ,则液流大小可能
找不出可循的规律 ,因为部分水分通过这些枝条蒸
腾了.本次试验下位和中位探针都安装在样木的主
干上(下 、中位之间无枝条),上位探针安装在最大的
主枝上.根系吸收的水分经过下位和中位后 ,多数水
分流经主枝 ,故观测结果仍然符合上位>中位>下
位的规律.在实际工作中 ,如果以测定树体耗水量为
目的 ,必须确保探测点以下无枝条.
树干不同高度液流的节律变化受太阳辐射 、树
体水容调节和土壤供水状况等多种因素的影响.早
图 1　元宝枫树干不同高度边材液流速率日变化
FIGURE 1　Diurnal fluctuation of sap f low velocity at
different trunk heights of A.truncatum sapwood
注:9月 21—23日 4株样木平均值.
晨 ,当太阳升起后 ,气温升高 ,空气湿度下降 ,树木开
始蒸腾耗水.由于树体巨大的水容性 ,蒸腾最初消耗
的是树冠和树干上段贮存的水分.随着蒸腾失水的
增加 ,树体的水势梯度逐渐加大 ,相继拉动上位 、中
位和下位液流启动.树木水容在树木耗水过程中起
着极其重要的作用.一方面 ,水容能够有效地调节日
周期内水势梯度的大幅度波动 ,保持树木整株水分
关系的相对平衡 ,从而维持正常的生长和生理活动;
另一方面 ,树木由于存在水容而具备水分储备和释
放能力 ,这样能在很大程度上弥补根系吸水能力的
不足.尤其在干旱和高温季节 ,土壤干旱导致根系吸
水量减少 ,持续高温造成树冠强烈蒸腾和蒸发 ,导致
树木发生严重的水分亏缺 ,影响其正常的生长和生
理活动.树木水容调节能力的存在(加之气孔调节的
协同作用),使树木能够在夜间补充白天的蒸腾失
水 ,恢复水分储备 ,弥补白天根系吸水能力的不足 ,
从而极大缓解了蒸腾过程对根系吸水的压力.
2.4　元宝枫不同方位树干液流的变化规律
在方位试验期间 ,10月 2日—5日出现连续的
典型晴天 ,从这 4 d的树干液流数据中分 4株样木
查找东 、南 、西 、北 4个方位液流启动时间 、达到峰值
时间 、峰值大小和进入低谷时间 ,结果见表 3.从表
3可以看到 ,在 4个典型晴天里 , 4株样木不同方位
树干液流的日变化节律具有较好的一致性:树干液
流在 9:00—9:30 启动 , 不同方位相差不超过 30
min;在 11:30 —12:30出现液流峰值 ,不同方位相差
不超过60 min;在 17:50—19:30液流进入低谷 ,不同
方位相差不超过 100 min.从峰值大小来看 ,不同方
位之间存在明显差异 ,4 d中东 、南 、西 、北方位液流
峰值的平均值样木 1 为 1.335 、1.348 、1.208 、1.71
cm s ,样木 2为 1.273 、1.548 、1.325 、1.398 cm s ,样木
3为 1.703 、1.495 、1.298 、1.24 cm s ,样木 4为 1.255 、
1.400 、1.400 、1.480 cm s.如果用日平均液流速率进
行比较 ,则各样木东 、南 、西 、北 4d 的平均液流速率
15增刊 2 王瑞辉等:元宝枫树干液流的时空变异性研究
与样木总平均液流速率的百分比分别是:样木 1为
95.3%、96.3%、86.3%、122.1%,样木 2 为 91.8%、
111.7%、 95.6%、 100.9%, 样 木 3 为 118.8%、
104.3%、90.5%、86.5%,样木 4为 89.2%、101.2%、
102.6%、107.0%.由此可见 ,树干液流存在明显的
方位差异 ,在东 、南 、西 、北 4个方位中 ,最大液流可
达平均值的 122.1%,最小只有平均值的 86.3%;在
同一株样木上 ,液流的方位差异较为稳定 ,而不同样
木液流最大和最小的方位不同 ,例如 ,样木 1总是北
向最大 、西向最小 ,样木 2总是南向最大 、东向最小 ,
样木 3总是东向最大 、北向最小 ,样木 4东向最小 ,
其他 3个方向差不多.对各株样木各个方位的冠幅
进行分析后 ,发现树冠结构特征与树干液流速率之
间没有必然联系 ,可以断定树干液流的方位差异与
冠幅大小差异无关.又因为参试样木生长在同一地
段结构均匀的林分里 ,而不同样木液流最大和最小
的方位不同 ,依此可判断液流的方位差异不是由于
不同方位的光照差异造成的.因此 ,造成树干不同方
位液流差异的原因有必要进一步探讨.一个可能的
原因是根系分布的影响.众所周知 ,根系从土壤中吸
收水分后既可通过导管纵向向上传输 ,也可通过纹
孔横向螺旋式上升.北京 10月份属于旱季 ,土壤含
水量不足 、空气相对湿度低 ,水分在蒸腾拉力的作用
下以向上传输为主.由于树木的根系分布是不均匀
的 ,这样根系分布多的方位液流速率就大.但这只是
一种假设 ,本次取得的试验数据还不足以证明这一
点 ,留待以后深入研究.
表 3　元宝枫树干不同方位边材液流速率日变化动态
TABLE 3　Diurnal fluctuation of sap flow velocity of A.truncatum sapwood at different trunk directions
观测项目 样本 10月 2日 10月 3日 10月 4日 10月 5日东 南 西 北 东 南 西 北 东 南 西 北 东 南 西 北
液流启动时间 1 9:10 9:20 9:10 9:10 9:10 9:20 9:10 9:20 9:10 9:00 9:10 9:10 9:20 9:10 9:20 9:30
2 9:10 9:10 9:00 9:10 9:20 9:20 9:00 9:20 9:00 9:00 9:20 9:20 9:20 9:20 9:30 9:20
3 9:00 9:20 9:20 9:10 9:10 9:10 9:10 9:10 9:10 9:10 9:10 9:10 9:10 9:10 9:10 9:30
4 9:10 9:10 9:10 9:20 9:00 9:10 9:10 9:20 9:00 9:10 9:20 9:20 9:20 9:30 9:20 9:20
峰值出现时间 1 11:50 12:00 12:10 12:20 12:10 12:10 11:30 12:30 11:40 12:10 12:30 12:20 11:40 12:10 12:00 12:10
2 12:10 12:20 11:50 12:10 12:10 12:10 11:50 12:10 12:20 12:00 11:50 12:10 12:00 12:20 11:50 12:10
3 12:00 12:00 12:00 12:20 12:30 12:00 12:00 12:10 12:20 12:20 12:00 12:00 12:00 11:50 12:00 11:40
4 12:00 11:40 12:00 12:20 12:00 11:50 12:10 12:20 12:00 11:40 11:40 12:20 12:20 11:40 12:20 12:20
峰值 (10-3cm·s-1) 1 1.36 1.42 1.10 1.76 1.27 1.37 1.22 1.84 1.33 1.20 1.36 1.57 1.40 1.40 1.15 1.67
2 1.22 1.53 1.36 1.41 1.32 1.59 1.30 1.23 1.36 1.47 1.28 1.40 1.19 1.60 1.36 1.55
3 1.61 1.53 1.27 1.13 1.74 1.48 1.34 1.34 1.69 1.59 1.14 1.26 1.77 1.38 1.44 1.23
4 1.29 1.45 1.53 1.48 1.36 1.35 1.60 1.55 1.12 1.38 1.59 1.39 1.25 1.42 1.74 1.50
进入低谷时间 1 18:30 18:20 19:00 18:10 18:20 18:30 18:30 18:40 17:50 18:40 19:30 18:40 18:30 18:10 19:10 18:30
2 18:50 18:10 18:50 18:30 18:50 18:10 18:50 18:30 18:40 18:00 18:40 18:10 19:20 18:40 18:40 18:00
3 19:00 18:30 18:30 18:20 18:10 18:40 19:30 18:50 19:00 18:10 18:20 18:40 18:00 18:00 18:20 18:10
4 18:20 18:40 18:30 18:10 18:50 18:50 18:10 19:00 18:30 18:20 18:00 18:50 18:40 18:50 18:50 18:00
3　结论与讨论
元宝枫树干液流的日变化大致呈单峰曲线 ,与
太阳辐射等环境因子具有较好的生态学同步性.在
生长期里 ,元宝枫春季的树干液流速率明显大于夏
季和秋季 ,说明元宝枫春季蒸腾量大 ,是林分水分管
理的关键时期.北京春季降雨少 、空气干燥 、风大 ,春
旱常造成树木枯梢 ,影响林木正常生长.通过对树干
液流和环境因子的同步观测 ,可以建立树干液流速
率与主要环境因子的关系模型 ,从而可以根据北京
市常年环境因子的变化规律预测树木单日 、各月和
各个季节的蒸腾耗水量 ,再根据北京市降雨量的分
布规律和土壤水分(特别是春季土壤水分)承载力选
择栽植树种 ,确定适宜的栽植密度 ,对林分密度进行
调控 ,制定合理的灌溉制度.
元宝枫树干边材液流速率存在明显的方位差
异 ,液流最大方位的液流速率可达东 、南 、西 、北 4个
方位平均值的 122.1%,最小为平均值的 86.3%;在
同一株样木的不同观测日里 ,树干表现出相同的方
位差异 ,但不同样木液流最大和最小的方位不同.对
树冠空间结构特征的研究结果难以对差异的原因做
出有说服力的解释 ,因此需要对此继续开展深入研
究.王华田在利用热扩散式茎流计观测北京西山侧
柏和栓皮栎(Quercus variabilis)的耗水规律时 ,发现
树干不同方位液流存在明显差异 ,但没有找到满意
的解释[ 35] .在研究工作中 ,不同方位边材液流速率
的差异必须引起高度重视 ,否则将会导致研究结果
严重偏差 ,使研究结论失去说服力.解决的方法是增
16 北　京　林　业　大　学　学　报 第 28卷　
加探头的数量.Granier建议 ,直径 15 cm 以下的单株
使用一个探头 , 15 ～ 20 cm 的单株使用 2个探头 , 20
cm以上的单株使用 3 ～ 4 个探头[ 32] .在实际研究工
作中 ,可以参考 Granier 的建议 ,根据不同树种边材
液流沿树干方位的变异程度和树干直径 ,确定具体
测定时探头的数量.
元宝枫树干不同高度边材液流变化差异明显.
这种差异主要表现为从上到下液流波形的延迟 ,树
体水容的存在是导致滞后现象发生的主要原因.李
吉跃等研究了油松 、侧柏 、白皮松(Pinus bungeana)、
元宝枫等树种的水力结构 ,认为生长在特定环境条
件下的树木 ,为适应生存竞争的需要形成了不同的
形态特征和水分供给策略 ,树木个体在生长发育过
程中可以改变水力结构以维持水分供给平衡 ,水力
结构理论可以较好地解释树干不同高度边材液流滞
后现象[ 33--34] .另外 ,王华田研究了刺槐 、侧柏不同高
度的液流变化后认为 ,树干边材的垂直分布特征 、边
材承载树冠叶面积的差异和导管直径的垂直变化也
是树干不同高度液流速率差异的原因[ 35] .树干边材
面积随高度减小 ,导致树干上位边材液流速率大于
中位和下位液流速率;由于存在树干分枝 ,不同高度
测定部位承载的叶片面积就会不同 ,其边材液流速
率和液流通量也不相同;导管直径随树干高度的增
加而变小 ,也会导致树干不同高度液流速率的差异.
据此 ,在实际研究工作中 ,为了减小测量误差 ,选择
固定高度的测定部位是十分重要的.
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(责任编辑　吴　娟)
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