全 文 ：第 36 卷 第 5 期
2012 年 9 月
南京林业大学学报(自然科学版)
Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition)
Vol． 36，No． 5
Sept．，2012
收稿日期:2011 － 07 － 02 修回日期:2012 － 05 － 12
基金项目:国家自然科学基金项目(30972342)
第一作者:蒋文伟，副教授，博士。E-mail:wenweijiang@ zafu． edu． cn。
引文格式:蒋文伟，杨广远，赵明水，等． 天目山柳杉树干液流的昼夜及季节变化［J］． 南京林业大学学报:自然科学版，2012，36(5) :
77 － 80．
天目山柳杉树干液流的昼夜及季节变化
蒋文伟1，杨广远1，赵明水2，杨淑贞2
(1．浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江 临安 311300;2．浙江天目山国家级自然保护区管理局，浙江 临安 311311)
摘要:利用热扩散式液流探针，连续观测天目山古柳杉生长季树干液流速率，同步测定环境因子，
测定柳杉液流昼夜变化、晴雨天气液流通量及不同月份的日均液流量变化特征，分析树干液流与
环境因子的响应关系。结果表明:(1)柳杉树干液流量日变化幅度显著，日最大值和最小值分别
为 194． 0 kg /d和 5． 4 kg /d;(2)晴天树干液流变化幅度比雨天要大，不同月份日均液流量最高为
6 月(66． 85 kg)，最低为 8 月(46． 12 kg);(3)柳杉树干液流与空气温度、辐射强度呈极显著正相
关，与空气湿度呈负相关。
关键词:柳杉;树干液流;热扩散式探针;天目山
中图分类号:S718 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2006(2012)05 － 0077 － 04
Diurnal and seasonal variation of stem sap flow for
Cryptomeria fortunei in Mount Tianmu
JIANG Wenwei1，YANG Guangyuan1，ZHAO Mingshui2，YANG Shuzhen2
(1． School of Landscape Architecture，Zhejiang A ＆ F University，Linan 311300，China;2． Management Office，
National Nature Reserve of Mount Tianmu，Linan 311311，China)
Abstract:A thermal dissipation probe (TDP)was used to measure the variation of stem sap flow for an old tree Crypto-
meria fortunei in Mount Tianmu，the environmental factors were also measured simultaneously． Based on the data from
May to October in 2009，this paper analyzed the day and night variation of sap flow，sap flux in sunny or rainy day，and
daily sap flow average per month and response of sap flow to environmental factors． Results showed that daily sap flux
varied larger during the growth period，its maximum and minimum was 194． 0 kg /d and 5． 4 kg /d respectively． The
change extent of sap flow was lager in sunny day than in rainy day，the highest daily sap flow average per month was 66．
85 kg in June and the lowest was 46． 12 kg in August． Sap flow was positively correlated with solar radiation，air temper-
ature significantly，however negatively with relative humidity．
Key words:Cryptomeria fortunei;stem sap flow;thermal dissipation probe (TDP) ;Mount Tianmu
柳杉(Cryptomeria fortunei)系常绿针叶乔木，
为我国特有树种［1］。天目山自然保护区拥有世界
上罕见的古柳杉林，胸径 1 ～ 2 m 以上的柳杉古树
有 441 株［2］，集中分布于老殿、大树王、禅源寺，已
成为天目山独特的森林奇观［3］。近年来，天目山
境域柳杉古树呈现加速衰退趋势。因此，研究柳杉
古树水分生理，探讨保护柳杉古树保育措施将有着
十分重要的意义。热扩散式液流探针(Thermal
Dissipation Probe简称 TDP)被认为是目前测定乔
木蒸腾量及树木水分利用技术的重要途径［4］。国
内有些学者已分别对油松 (Pinus tabulaefor-
mis)［5 － 7］、华 北 落 叶 松 (Larix principis-ruppre-
chtii)［8］、侧柏(Platycladus orientalis)［9］和刺槐(Ro-
binia pseudoacacia)［10］等进行了蒸腾耗水量研究。
笔者选用荷兰 Hukseflux公司生产的热扩散液流探
针(TDP) ，对天目山古柳杉树干液流进行长期监
测，研究液流速率、蒸腾耗水量及其对环境因子的
响应，以期为柳杉古树生态保育提供理论依据。
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 36 卷
1 材料与方法
1． 1 研究区概况
试验地位于浙江临安天目山龙峰尖附近(119°23E，
30°20N) ，坡向南，海拔 1 067 m，属中亚热带北缘
向北亚热带过渡地带，气候温暖湿润，雨水充沛。
年均气温 8． 8 ～ 14． 8 ℃，年均降水量 1 390 ～ 1 870
mm，无霜期 209 ～ 235 d。土壤厚度约为 50 cm，多
为黄壤土、棕黄壤土。保护区内植物区系古老，有
蕨类植物 171 种，种子植物 1 641 种(包括亚种、变
型)［11］。试验样地布置于古柳杉林内，基于古树保
护的原则，选择干形通直、冠形良好、具有代表性的
160 年生柳杉单株作为待测样木(树高 21． 6 m，胸
径 75． 6 cm)。
1． 2 研究方法
在柳杉样树距地面高度 1． 3 m处刮去粗皮，用
特定规格的钻头沿树干横切向垂直钻取深 22 mm
的孔洞，插入液流探针(长度 33 mm)进行观测。
有关树木液流速率、环境因子测定及计算方法参见
文献［12］。试验时间为2009年 5—10月，不间断进
行柳杉液流速率观测。利用生长锥钻取木芯，测量
柳杉样树边材面积 4 016． 683 cm2。应用 DPS V7. 0
对试验数据进行统计分析，采用 SigmaPlot 10制图。
2 结果与分析
2． 1 柳杉生长季树干液流的变化
在柳杉 5—10 月的生长季节中，树干液流观测
总量为 10 093． 0 kg，每月日均液流量分别为 60． 6、
66． 8、51． 3、46． 1、56． 9、47． 8 kg /d，各月液流量分
别占液流总量的 18. 6 %、19. 9 %、15. 8 %、
14． 2 %、16． 9 %、14． 6 %，各月日均液流量变化幅
度较小，数值相对平缓(图 1)。
图 1 试验期间土壤含水量、柳杉液流量昼夜变化和相对湿度的季节变化
Fig． 1 The soil water content，seasonal variation of daily sap flux and relative humidity for Cryptomeria fortunei
由图 1 可知，柳杉树干液流与空气湿度呈负相
关，随着空气湿度的升高，空气水汽压增大，导致边
界层水汽压与叶片气孔内腔水气梯度减小，水的汽
化过程变慢，因此液流量呈现减少的趋势。土壤含
水量的大小直接影响到土层内可利用水贮量的多
少，从而也影响了柳杉树干液流发生规律，但二者
之间关系较为复杂。在生长季节中，日液流量最大
值和最小值分别为 194． 0 kg /d 和 5． 4 kg /d，分别
出现于 9 月 12 日和 8 月 10 日，平均值为 55． 2
kg /d，标准偏差为 33． 3 kg /d。
2． 2 不同时间和天气条件下柳杉树干液流的变化
2． 2． 1 树干液流的昼夜及日际变化
在整个生长季节，柳杉树干液流的日变化见图
2A。图 2A表明:在夜间至凌晨，柳杉树干液流变
化幅度较小，液流量较小且相对稳定。例如 6 月
14 日，5:30—6:30 太阳辐射强度较弱，空气湿度较
高，气温较低，此时液流量也较低，而在 6:30 左右
液流量开始上升;随着太阳辐射强度增加，空气湿
度下降，气温回升，液流量又开始逐渐增大，13:30
左右达到最大值，为 7． 693 kg /h;在 15:00 左右液
流量又开始缓慢下降，但下降趋势较缓。此后，随
着太阳辐射强度减弱，空气湿度增加，气温逐渐降
低，液流量于 16:30 左右又开始急剧下降。日落之
后，液流量下降至最低值，于 22:30 左右基本趋于
平稳，但液流没有明显的停止界限。同时发现，在
夜间柳杉树干还有微弱的液流，由于在夜晚没有太
阳辐射，空气湿度较大，气温较低，气孔关闭，叶片
停止蒸腾［13］，液流探针(TDP)所测得的液流不可
能是树木夜间蒸腾所致，而是由根压引起
的［14 － 15］，水分并以主动方式吸收进入植物体内，
有效地补充了树体由于白天蒸腾所引起的水分
缺失。
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第 5 期 蒋文伟，等:天目山柳杉树干液流的昼夜及季节变化
图 2 不同时间和天气条件下柳杉树干液流的变化
Fig． 2 Variations of sap flux under different time and weather condition for C． fortunei
柳杉树干液流的日际变化呈明显的波动状态
(图 2B) ，其主要原因可能是:天目山地区太阳辐射
较强，空气湿度相对较大，水分较为充足，叶片气孔
导度要不断调节以平衡根系的吸水速率和蒸腾速
率。同时，6 月 2 日为阴雨天气，太阳辐射较弱，空
气湿度较大，气温较低，此时柳杉树干液流观测值
明显较小(图 2C)。
2． 2． 2 树干液流随天气条件的变化
在不同天气条件下，柳杉树干液流量差异显
著。在整个生长季中，选取典型天气进行液流量比
较，结果见图 2C。图 2C表明，在晴天，液流启动时
间早，持续时间长，液流量大，变化幅度也大，阴天
和雨天的液流量变化相差不大，启动时间晚，持续
时间短，且雨天液流量变化幅度最小，液流量相对
稳定。原因在于雨天时太阳辐射较弱，空气湿度相
对较大，气温较低，柳杉蒸腾作用与晴天相比较弱，
因此相应的树干液流量相对稳定，变化幅度较小。
2． 3 柳杉树干液流与气象因子的关系
树木液流的变化除了受到树木的生物学结构、
土壤供水水平影响外，还受到周围气象因子的制
约［16］。气象因子对树干液流的影响是变动的，外
界气象因子的波动情况可以在树体内部的液流变
化上得到响应。因此，在研究树干液流规律时，有
关树干液流与气象因子关系的问题就显得非常重
要，分季节建立了气象因子与树干液流之间的相关
关系(表 1)。
表 1 柳杉液流速率与气象因子的相关关系
Table 1 The correlation of sap flow rate for
C． fortunei with meteorological factors
季节
season
气象因子 meteorological factors
太阳辐射 空气温度 空气湿度
春季 0． 527＊＊ 0． 632＊＊ － 0． 453＊＊
夏季 0． 484＊＊ 0． 420＊＊ － 0． 472＊＊
秋季 0． 139＊＊ 0． 307＊＊ － 0． 095＊＊
注:＊＊表示在 p = 0． 01 水平上差异显著。
由表 1 可知，柳杉树干液流与太阳辐射强度呈
显著正相关。随着太阳辐射强度的增加，液流量呈
逐渐增大趋势。主要原因在于随着太阳辐射增强，
叶片气孔导度增大，植物体气体交换加快，致使树
冠蒸腾量增大，树木液流量也随之增大。
柳杉树干液流与空气温度呈显著正相关关系。
由于空气温度升高，致使叶片和空气中的水汽压梯
度增大，使得水分汽化速度加快;同时，由于林冠表
面温度升高，也加大了蒸发表面与上层湍流高度上
的水汽垂直输送，蒸腾加快，从而合力导致树木液
流量增加。温度大小与太阳辐射强度对液流量的
影响过程相似，太阳辐射增强，空气温度随之升高，
树木液流速率加快，液流量增大。
柳杉树干液流与空气湿度呈显著负相关关系。
随着空气湿度增大，树干液流量呈减小趋势。主要
原因是空气湿度增加，水气压随之增大，致使叶片
边界层水气压与叶片气孔内腔水气梯度减小，水的
汽化过程变慢，因此树木液流量随之减少。
3 讨 论
对黄土丘陵区刺槐树干液流的研究表明，树干
液流日变化呈明显的单峰型曲线，夜间有微弱的液
流［17］。不同月份晴朗天气杨树树干液流日变化存
在差异，具体表现为开始升高、达到最大值的时间
及开始下降的时间间隔不同［18］。此次研究表明:
天目山柳杉生长季节中树干液流的昼夜变化规律
明显，具有一定的波动性。在夜间至凌晨液流量较
低且变幅较小;在整个生长季节不同时间段，树干
液流达到峰值的时间有所不同。
柳杉树干液流昼夜变化随着天气条件不同存
在着差异。在晴天，液流启动时间早，持续时间长，
液流量最大，变化幅度也最大;其次是阴天和雨天，
雨天变化幅度最小，这与刘敏等［19］对青海云杉日
液流量变化规律的研究结果一致。笔者认为这可
能是由于晴天时太阳辐射强度较大，空气温度升
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南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 36 卷
高，空气相对湿度较低，柳杉蒸腾作用要比阴天和
雨天强，导致树干液流量也相对较大。
柳杉树干液流具有一定的季节变化节律。在
柳杉生长季中，柳杉日液流量变化幅度显著，日液
流量最大值和最小值分别为 194． 0 kg /d 和
5. 4 kg /d;不同月份日均液流量最高为 6 月(66. 85
kg) ，最低为 8 月份(46． 12 kg)。
柳杉树干液流与气象因子在生长季的不同阶
段相关关系分析表明:在生长季节的不同阶段，柳
杉树干液流是由太阳辐射、空气温度和空气湿度共
同作用的结果。尽管树干液流所受到的主导气象
因子有所不同，但是柳杉树干液流与太阳辐射、空
气温度都呈极显著正相关关系，与空气湿度呈极显
著负相关关系，这与影响冷杉、火炬松树干液流的
主要气象因子相关关系分析研究结论［20 － 21］相
一致。
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(责任编辑 郑琰燚
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