全 文 ：2011 年 8 月
9(4) :94-97
中 国 水 土 保 持 科 学
Science of Soil and Water Conservation
Vol． 9 No． 4
Aug． 2011
喀斯特区不同生境中云南鼠刺树干液流研究
杨瑞，肖卫平，喻理飞
(贵州大学林学院，550025，贵阳)
摘要 以喀斯特区不同生境中云南鼠刺为研究对象，在“土壤—植物—大气”连续体中，利用热扩散式液流探针
(TDP)测定方法，在树冠相似、决定树冠蒸腾的气候因子一致条件下，通过观测树干液流的变化，揭示喀斯特区不
同生境中水分变化规律。对雨后连续 3 个晴天云南鼠刺树干液流进行观测研究，结果表明:1)在石面、石沟、土面 3
种不同生境中，树干液流速率日变化基本一致，呈不规则的峰形曲线，总体上呈昼高夜低的变化趋势，且日液流速
率最大值出现在 10:00—14:00 之间。2)云南鼠刺树干液流变化因生境类型而不同，石面生境中树干液流速率差
异最大、土面次之、石沟不明显，反映出了喀斯特区 3 种不同生境中水分异质程度的差异。3)在 3 种生境中平均树
干液流速率表现为石面 ＞石沟 ＞土面，且随时间增长而提高，变异系数整体上呈增加趋势，反映出了 3 种生境中石
面生境具有更强水分传导和提高水分效率能力，石沟其次，土面最弱。
关键词 喀斯特;云南鼠刺;树干液流;生境
收稿日期:2010-10-26 修回日期:2011-05-23
项目名称:国家重点基础研究发展规划项目(973 计划)“喀斯特生物适应对策及物种优化配置”(2006CB4032-06) ;国家“十
一五”林业科技支撑项目“喀斯特地区退化天然林恢复与经营技术示范”(2006BAD03A1006-2) ;贵州省科技计划
项目“喀斯特区次生林结构与森林分类经营技术研究”(黔科合 NY字［2009］3052)
第一作者简介:杨瑞(1979—) ，男，博士研究生，副教授。主要研究方向:喀斯特森林生态和森林经营。E-mail:yr553017@
163． com
责任作者简介:喻理飞(1963—) ，男，博士，博士生导师，教授。主要研究方向:喀斯特森林生态和恢复生态学。E-mail:
gdyulifei@ 163． com
Stem sap flow of Itea yunnanensis at different habitats in karst region
Yang Rui，Xiao Weiping，Yu Lifei
(College of Forestry，Guizhou University，550025，Guiyang，China)
Abstract Itea yunnanensis at different habitats were taken as the study object in karst region． By using
thermal dissipation proble (TDP)measurement method，under the same conditions such as similar crown
and climatic factors which determine crown transpiration，the stem sap flow velocity of Itea yunnanensis
was measured to reveal the rules of water variation at different habitats in karst region． By observing the
fluid flow of Itea yunnanensis on three consecutive sunny days after rain，results revealed that the stem
sap flow velocity varied consistently in one day in different habitats，stone face，gully and soil surface．
Probably the peak was irregular-shaped curve，and the trend occurred that the sap flow velocity was high
in daylight while low at night，and it reached climax during 10:00 to 14:00． The fluid flow velocity of
Itea yunnanensis varied in different habitat types． The highest variation was in the stone face，followed by
soil surface，gully had no obvious variation，which reflected three different water heterogeneity in karst
region． The average sap flow fluid of three habitats were given as follows:stone face ＞ gully ＞ soil
surface，and all increased over time with increased overall coefficient of variation． It can be concluded
that water transmission capacity and water use efficiency in stone face was stronger than other habitats，
and the soil surface was the weakest．
第 4 期 杨瑞等:喀斯特区不同生境中云南鼠刺树干液流研究
Key words karst;Itea yunnanensis;sap flow;habitat
贵州是我国西南面积最大喀斯特分布区，地处
长江、珠江上游，森林植被的恢复是我国“两江”地
区生态安全和经济社会可持续发展的战略要求。植
被在发挥巨大生态效益过程中，维持自身生长发育
需要消耗大量的水分，定量研究植物群落的蒸腾耗
水特性成为近年来树木生理生态学的热点问题［1］。
TDP(Thermal Dissipation Probe)茎流计采用热扩散
原理，在保持树木自然状态不变的条件下能连续精
确测定整株植物的液流量，进而计算其蒸腾耗水，此
种直接有效的研究方法，正被越来越多的学者所应
用。利用 TDP茎流计测定方法，先后有人对黄土高
原半干旱区刺槐(Robinia pseudoacacia) ，皇甫川流
域中国沙棘(Hippophae rhamnoides L． sub-sp． sinensis
Rousi) ，甘肃石羊河流域干旱荒漠区柠条锦鸡儿
(Caragana korshinskii)以及红松(Pinus koraiensis)、
沙地樟子松(Pinus sylvestris var． mongolica)、胡杨
(Populus euphratica)等树种的蒸腾耗水进行了研
究［2-7］，但对喀斯特生境上生长植物的树干液流研究
还显见报道。喀斯特石漠化区石面、石沟、土面、石
洞、石槽、石缝等小生境是林木着生的基础［8-11］，因
土壤流失，形成沟、槽，导致其土被不连续。不同小
生境中因裸露岩石面积与土壤面积、容量存在很大
差异，可供给植物生长的水分以及林木根系从不同
生境中获取水分差异较大。云南鼠刺(Itea yun-
nanensis)在贵州喀斯特山区广泛分布，为灌木阶段
到乔林阶段常见树种，基于其较强的萌芽能力，在人
为干扰下能产生大量的萌条，生活力强，在退化喀斯
特森林自然恢复中有重要的作用。笔者以云南鼠刺
为研究对象，在土壤-植物-大气连续体中，采用 TDP
茎流计测定法，通过研究同一地点，同一时间，相似
地径、冠幅的个体树干液流速率的变化，揭示喀斯特
石漠化区不同小生境的水分状况以及树种水分利用
方式，为喀斯特区植被恢复提供理论依据。
1 研究区概况
研究试验区位于贵州中部的修文县龙场镇和谷
堡乡交界处，乌江支流的猫跳河右岸。地理位置为
E106°36，N26°51，海拔 1 100 ～ 1 500 m，出露岩石
以白云质灰岩为主。具典型的中亚热带高原湿润季
风气候，年平均温 13. 6 ℃，≥10 ℃积温 4 097. 4 ℃，
年降雨量 1 235 mm，集中分布在 4—9 月;年均相对
湿度 83%;全年日照时间 1 359. 4 h，日照比例 31%。
土壤为黄色石灰土，土层厚 15 ～ 24 cm，分布不连
续，石砾含量高，岩石裸露率 25%左右。现存植被
经人为反复破坏后，封山育林天然更新起来的演替
早期、中期阶段的次生灌乔木林、藤刺灌丛，灌乔林
等。云南鼠刺生长的森林群落内物种组成丰富，主
要伴生物种有滇柏(Cupressus duclouxiana)、圆果化
香(Platycarya longipes)、盐肤木(Rhus chinensis)、川
榛(Corylus heterophylla)、茅栗(Castanea sequinii)、
火棘(Pyracantha fortuneana)、响叶杨(Populus ade-
nopoda)、矮生荀子(Cotoneaster dammeri)、直角荚迷
(Viburnm foetidum var． propinquum)等。
2 研究方法
不同生境条件的水分状况与生境中水分含量和
水分丢失的能力相关。生境中水分主要保留于土壤
中，石面、石沟、土面 3 种生境可反映岩石与土壤的
数量质量的差异，石面生境的岩石比例最多，表面没
有成片土壤，保水能力最低，而土面生境则相反，保
水能力最强，石沟生境特征介于二者之间［12-13］。
选择生长在石沟、石面、土面小生境中，地径、冠
幅、生长状况基本一致的云南鼠刺样木 6 株，测定其
地径、树高、冠幅、根部着生位置(表 1)。为了保持
树干液流测定的一致性，将 TDP 统一安装在每株样
木树干距地面高度 10 cm处的北向。首先在探针安
装处刮去样木的粗皮，然后根据仪器安装方法，沿树
干纵向垂直钻取直径 1. 5 mm 的小孔，插入 TDP-30
探针，用固体胶将探针与树体之间的空隙涂抹封好，
用胶带纸将探针尾部所连的电线小心固定在树干
上，并与仪器连接，然后用锡箔护罩将探头所在的树
干部分包裹起来。仪器安装完后进行供电，用笔记
本电脑与 CR1000 数据采集器连接设置数据采集程
序测定树干液流，每小时记录 1 次，7 月 26 日把仪
器安装完毕后，下大雨，7月27—30日连续为晴
表 1 云南鼠刺基本情况
Tab． 1 General situation of Itea yunnanensis
样木编号 生境 地径 / cm 树高 /m 冠幅 /(m × m)
Ⅰ 石沟 8. 2 4. 92 2. 0 × 2. 5
Ⅱ 石沟 9. 3 4. 80 1. 4 × 2. 2
Ⅲ 土面 7. 3 3. 60 2. 2 × 1. 7
Ⅳ 土面 9. 5 5. 80 1. 7 × 2. 1
Ⅴ 石面 7. 7 3. 53 2. 0 × 1. 8
Ⅵ 石面 9. 0 4. 76 1. 9 × 2. 1
59
中国水土保持科学 2011 年
天，分别选择雨后连续 3 个晴天的观测数据进行分
析。树干液流速率采用 Grainer 树干液流计算
公式［14］
vs = 0. 001 9K
1. 231
式中:vs为树干液流速率，cm /s;K =(tm － t)/ t;tm为
记录的最大温差，℃;t为瞬时温差值，℃。
3 结果与分析
3. 1 不同生境下树干液流过程变化
分别选择地径及冠幅相似的样木树干液流速率
绘制图 1，可以看出，3 种不同生境中树干液流曲线
呈不规则的峰形曲线，曲线变化趋势基本一致，只是
增大或减小的值不同。3 种生境中，石面生境树干
液流速率明显大于土面和石沟，而土面和石沟变化
差异不明显，有时出现相交现象。
图 1 云南鼠刺在不同生境树干液流日变化
Fig． 1 Diurnal variation of sap flow velocity of Itea
yunnanensis in diffferent microhabitats
3. 2 相同生境中树干液流过程变化
树干液流速率通常受根系所处生境中的水分供
给能力的影响，其液流速率差异间接反映出环境水
分的异质状况。同一地点、同一时间，树冠、地径相
近的 6 株云南鼠刺个体，因分布于不同生境，其树干
液流速率不同。图 2、3、4 表明 3 种生境中树干液流
状况。在石沟生境中(图 2)树干液流变化差异不明
显，且变化曲线常出现相互交叉变化现象;土面生境
中(图 3)树干液流速率曲线有时发生相交，即液流
速率相等，多数树干液流速率有一定差异，但程度较
低。石面生境中(图 4)2 株树树干液流速率差异始
终保持较大差异。
3. 3 不同生境树干液流速率特征分析
连续 3 个晴天条件下，表达地径和冠幅相似的
云南鼠刺在不同生境中的曲线特征指标值见表 2，
树干液流速率最大峰值的大小关系是石面 ＞土面 ＞
石沟，峰值出现时刻为 10:00—14:00。日平均液流
速率为石面 ＞土面 ＞石沟。连续 3 个晴天条件下，3
图 2 石沟生境树干液流日变化
Fig． 2 Diurnal variation of sap flow velocity in stony gully
图 3 土面生境树干液流日变化
Fig． 3 Diurnal variation of sap flow velocity in soil surface
图 4 石面生境树干液流日变化
Fig． 4 Diurnal variation of sap flow velocity in stony surface
种生境中平均液流速率都上升，其中以石面上升最
快。3 种生境中的树干液流速率的变异系数随晴天
延长而增加，如石沟样木从 8. 67%增加到 69. 15%，
土面样木从 36. 39%增加到 55. 57%，石面样木从
25. 01%增加到 63. 07%，平均日变异系数为土面 ＞
石面 ＞石沟，这可能与喀斯特区土壤水分临时性亏
缺具有明显时空异质有一定的联系。
4 结论与讨论
1)在石面、石沟、土面 3 种不同生境中，树干液
流速率日变化基本一致，呈不规则的峰形曲线，总体
上呈昼高夜低的变化趋势，且日液流速率最大值出
现时刻介于 10:00—14:00 之间。这与刺槐［15］、沙
棘［3］、樟子松［6］等树种树干液流速率变化一致，呈
现出一般规律。
2)云南鼠刺树干液流因生境类型而不同。石
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第 4 期 杨瑞等:喀斯特区不同生境中云南鼠刺树干液流研究
表 2 不同生境中树干液流日变化
Tab． 2 Diurnal variation of stem sap flow velocity in different microhabitats
生境 日期 峰值 /(cm·s － 1) 到达峰值时刻 平均液流速率 /(cm·s － 1) 标准差 变异系数 /%
07-27 0. 004 3 10:00 0. 001 8 0. 000 2 8. 67
石沟
07-28 0. 003 1 13:00 0. 001 9 0. 000 8 41. 14
07-29 0. 004 8 14:00 0. 002 0 0. 001 4 69. 15
平均值 0. 004 1 0. 001 9 0. 000 8 39. 65
07-27 0. 005 2 10:00 0. 002 2 0. 000 8 36. 39
土面
07-28 0. 004 7 13:00 0. 002 3 0. 001 3 54. 22
07-29 0. 006 6 12:00 0. 002 6 0. 002 0 76. 10
平均值 0. 005 5 0. 002 4 0. 001 4 55. 57
07-27 0. 007 2 10:00 0. 004 4 0. 001 1 25. 01
石面
07-28 0. 010 0 14:00 0. 005 6 0. 002 5 44. 90
07-29 0. 012 5 12:00 0. 005 9 0. 003 7 63. 07
平均值 0. 009 9 0. 005 3 0. 002 4 44. 33
面生境中树干液流速率差异最大，土面次之，石沟不
明显，反映出不同生境中水分异质程度的差异。一
场雨后，解除了生境水分亏缺，但夏季高温使地表水
分蒸发和树冠蒸腾加强，短时间内形成新的水分不
足。石沟生境中 2 株云南鼠刺树干液流速率几乎相
同，反映出石沟生境水分相对一致;树干液流速率差
异始终保持较大差异石面生境，反映出生境中水分
极易丢失，且异质性高。树干液流速率略有差异的
土面生境，其水分条件介于石面和石沟之间。这一
结果，也印证了朱守谦等［16］对喀斯特小生境土壤水
分的定位观测得出的“喀斯特石漠化区同一地点、
同一岩石发育的石灰土，含水量差异性尤为突出”
的结论。
3)不同生境下的树干日均液流速率与温度存
在一定的相关关系［2-3，6］，连续晴天条件下，石面、石
沟、土面小生境中平均树干液流速率以石面 ＞ 石
沟 ＞土面，且随晴天时间增长而提高，变异系数整体
上呈增加趋势。这与石面生境中裸露岩石的比例大
有关。因为岩石与土壤吸收和放热速率相差很大，
与土壤相较，岩石白天吸热升温快，夜间放热降温
快，温度升高有利于根系吸收土壤水分，从而提高了
树干液流速率;所以，反映出石面生境具有更强水分
传导能力，提高水分效率，石沟其次，土面最弱。但
因为土壤形成的持水量，导致水分总量石面生境最
低、土面生境最高，从而导致水分供给持续的时间可
能相反，有待进一步研究。
4)在土壤-植物-大气连续体中，在树冠相似、决
定树冠蒸腾的气候因子一致条件下，树干体内的液
流速率变化主要取决于生境水分供给条件;因此，采
用相同树种、相同大小的个体树干体内液流速率变
化反映树木所处的生境水分供给条件的差异是有一
定依据的，对云南鼠刺研究表明采用树干流速变化
揭示其所处生境(石面、石沟、土面)的水分差异的
方法，也是可行的。
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第八届海峡两岸山地灾害与环境保育学术研讨会在乌鲁木齐召开
2011 年 7 月 27—30 日，中国水土保持学会主办，台湾中华水土保持学会、中国水土保持学会泥石流滑
坡防治专业委员会协办，新疆维吾尔自治区水土保持学会承办的“第八届海峡两岸山地灾害与环境保育学
术研讨会”在乌鲁木齐市召开。
世界水土保持协会名誉主席、中国水土保持学会副理事长、水利部水土保持司刘震司长，世界水土保持
协会秘书长、中国水土保持学会常务理事、国际泥沙研究培训中心宁堆虎副主任，新疆水土保持学会理事长、
新疆维吾尔自治区水利厅凯色尔副厅长，台湾中华水土保持学会荣誉理事长吴辉龙教授，台湾中华水土保持
学会理事长、中兴大学农业暨自然资源学院副院长陈树群教授，中国水土保持学会副秘书长、水利部水土保
持司鲁胜力处长，台湾中华水土保持学会陈联光秘书长出席本次研讨会。大会由中国水土保持学会秘书长、
北京林业大学党委书记吴斌教授主持。台湾中华水土保持学会理事长陈树群教授向新疆水土保持学会理事
长凯色尔副厅长，台湾中华水土保持学会荣誉理事长吴辉龙教授向中国水土保持学会副理事长刘震司长分
别赠送了海峡两岸学术交流纪念牌。部分省(自治区、直辖市)水土保持行政主管部门，海峡两岸有关高等
院校、科研院所和企事业单位的 90 余名代表参加了本次研讨会。
参会代表就中国大陆重大地质灾害的特点、新疆水土流失特点及成因分析、极端气候之土石流防灾策略
思维———台湾经验、汶川地震区震后泥石流活动特征与防治对策、台湾原住民的分布及其面对之灾害类型等
主题作了学术报告。
(程 云)
301