全 文 ：林业科学研究 2013，26(2) :145 150
Forest Research
文章编号:1001-1498(2013)02-0145-06
干热河谷大叶相思树干液流季节动态及其
与气象因子的关系
王小菲1，2，孙永玉2* ，李 昆2，张春华2，李 彬2
(1. 西南林业大学环境科学与工程学院，云南 昆明 650224;2. 中国林业科学研究院资源昆虫研究所，云南 昆明 650224 )
收稿日期:2012-10-12
基金项目:国家“十二五”科技支撑计划专题“抗干热生态林树木种质优选与示范”(2011BAD38B0105)
作者简介:王小菲(1987—) ，男，云南大理人，硕士研究生，主要从事恢复生态、植物生理方面的研究．
* 通讯作者．
摘要:应用热扩散式探针法(TDP)对干热河谷主要造林树种大叶相思的树干液流进行了湿季(7—8 月)和干季(1—
3 月)典型月连续监测，并结合自动气象站对周围气象要素进行同步测定，据此分析液流速率的昼夜、季节变化规律
及其与气象因子的关系。结果显示:(1)无论是干季还是湿季，大叶相思树干液流均表现出明显的昼夜变化规律，
即呈现“昼高夜低”典型的液流单峰曲线; (2)树干南面液流速率均高于北面，干季南、北方位液流速率最大相差
0. 003 7 cm·s － 1，湿季最大相差 0. 001 4 cm·s － 1;(3)干、湿季液流平均值和最大值具显著差异，湿季树干液流速率
平均值和峰值约为干季的 2. 8 倍和 2. 5 倍;(4)大叶相思树干液流速率与光合辐射强度、水汽压亏缺、大气温度、风
速呈极显著的正相关关系，而与相对湿度呈极显著负相关关系，按相关程度排序为光合辐射强度 ＞大气温度 ＞水汽
压亏缺 ＞相对湿度 ＞风速，其中，光合有效辐射、相对湿度、水汽压亏缺是影响液流速率的主导因子。
关键词:干热河谷;大叶相思;树干液流;热扩散法;气象因子
中图分类号:S715. 4 文献标识码:A
Stem Sap Flow Characteristics of Acacia auriculaeformis in Dry-hot Valley and
Their Relations to Meteorological Factors
WANG Xiao-fei1，SUN Yong-yu2* ，LI Kun2，ZHANG Chun-hua2，LI Bin2
(1. Department of Environmental Science and Engineering，Southwest Forestry University，Kunming 650224，Yunnan，China;
2. Research Institute of Insect Resources，Chinese Academy of Forestry，Kunming 650224，Yunnan，China)
Abstract:The thermal dissipation probes(TDP)were applied to measure the sap flow of Acacia auriculaeformis in
dry and wet seasons in Yuanmou dry-hot valley，southwest China． The meteorological factors such as photosynthetic
active radiation(PAR) ，air temperature(T) ，relative humidity(RH) ，water vapor pressure deficit(VPD)and wind
speed were measured at the same time． The diurnal，seasonal variation of liquid flow rate and its relationship with
meteorological factors were analyzed． The results indicated: (1)The diurnal variation of sap flow displayed a typical
single-peaked curve during the wet and dry seasons． (2)The value of sap flow velocities in south side was higher
than that in the north side． (3)There were obviously difference between the wet season and the dry season in the
mean and the maximal value of sap flow velocities． The mean and the maximal values of sap flow velocities in wet
season were 2. 8 and 2. 5 times that in dry season． (4)The sap-flow velocity was significantly correlated with PAR，
air temperature and VPD and was negatively correlated with the atmospheric relative humidity． The ranking of corre-
lation coefficients was PAR ＞ air temperature ＞ VPD ＞ relative humidity ＞ wind speed． The dominant factors were
林 业 科 学 研 究 第 26 卷
PAR，RH，and VPD．
Key words:Dry-hot valley;Acacia auriculaeformis;sap flow;TDP;meteorological factor
植物体内由于蒸腾作用引起木质部内向上的液
流即树干液流，是衡量树木生长状况和水分利用规
律的重要指标［1 － 2］。国内外已有许多学者［3 － 7］应用
热扩散技术测定树干边材液流传输速率，认为该方
法具有能够在野外样木自然生长状态下连续监测、
时间分辨率高、数据采集自动化、数据可靠性高、费
用相对较低等优点。大叶相思(Acacia auriculae-
formisA． Cunn． ex Benth．)作为引进干热河谷的主要
造林树种之一，可以在贫瘠、干燥、坚硬的土壤上正
常生长，在荒山绿化、薪炭林经营、水土保持及公路
建设中发挥了重要作用［8］。本文试图探讨在干热河
谷中生长的大叶相思树干液流的输水和耗水规律，
应用热扩散式探针法(TDP)对其树干液流进行连续
监测，结合自动气象站对环境气象因子进行同步测
定，在研究干、湿季晴天的液流速率变化规律同时，
结合对影响大叶相思树干液流的光、热、水因子进行
关联分析，确定种植密度和输水节律及变化对该树
种造林的立地选择。
1 研究区概况
研究地点位于国家林业局云南元谋荒漠化生态
系统定位观测站山地人工林试验场，该站位于云南
省元谋县南部，地理位置为 101°5141″ E、25°4018″
N，海拔 1 176 m，属典型的金沙江干热河谷区。该区
气候异常干、热，且干湿季分明。年平均气温为
21. 9 ℃ ，最冷月平均气温为 14. 9 ℃(12 月) ，最热
月平均气温为 27. 1 ℃(5 月) ，最高气温达 42 ℃;年
平均降水量为 613. 8 mm，6—10 月为湿季(雨季) ，
11 月至翌年 5 月为干季(旱季) ，湿季降雨量占年降
水量的 95 %以上;年均相对湿度为 54%，年均日照
时数为 2 630. 4 h，全年无霜期 360 365 d，年平均
干燥度 4. 0。
2 材料与方法
2. 1 试验材料
在大叶相思 12 年生的人工林林分中，选择具有
代表性、生长良好、树干通直、无被压的树木为研究
对象，样木树高为 6. 8 m、地径为 10. 9 cm、冠幅为
2. 6 m × 3. 8 m，边材面积 55. 14 cm2。
2. 2 实验方法
2. 2. 1 树干液流的测定 采用 Granier 热扩散式探
针法对大叶相思的湿季(2011 年 8— 9 月)和干季
(2012 年 1—3 月)树干液流进行连续监测，具体安
装参见文献［9 － 10］。根据所选样木边材部分的厚
度确定探针规格为 TDP-30 型探针，探针长度为 30
mm、直径为 1. 32 mm。由于大叶相思第 1 侧枝比较
低，为监测整株液流动态，故将探针安装在样木树干
地径处，并于样木南、北向各装 1 个探头，所有传感
器均与数据采集仪(Grant 2020 Series)相连，安装好
探针后用铝箔在探头的外部围住，以防止太阳辐射
对探针的影响;数据采集间隔时间设为 10 s，每 10
min进行平均值计算并储存数据。
Granier［9］根据对热扩散探针(TDP)上下探针的
温度差与树干液流速率密切相关的原理，建立了以
下经验公式来计算液流速率，即:
Vs = 0. 011 9 × ( (ΔTM– ΔT)/ΔT)
1. 231
式中:Vs 为瞬时液流速率(cm·s － 1) ，ΔTm为无
液流时加热探针与参考探针之间的最大温差，ΔT为
瞬时温差。
2. 2. 2 气象因子的测定 样地内设有自动气象站，
与树干液流同步监测空气温度(℃)、相对湿度
(%)、风速(m·s － 1)、风向、太阳辐射(w·m －2)等
气象参数。为了综合反映大气温度和相对湿度的协
同效应，结合水汽压亏缺(VPD)这一指标来计
算［11 － 14］，其计算公式是:
es(T)= 0. 511 × exp［17. 502T /(T + 240. 97) ］
VPD = es(T)－ ea = es(T) (1 － hr)
式中:es(T)为 T 大气温度下的饱和水汽压
(kPa) ;T 为大气温度(℃) ;ea 为周围气体水汽压
(kPa) ;hr 为相对湿度(%) ;VPD 为水汽压差
(kPa)。
2. 3 数据处理
数据使用 Excel2003、SPSS19. 0 等统计分析软件
处理。
3 结果与分析
3. 1 大叶相思树干液流动态
3. 1. 1 大叶相思树干液流日动态 由于数据太多，
因而，从各月监测的液流数据中分别选择 1 个典型
的晴天进行作图(图 1)。从图 1 中可以看出:在监
测阶段，无论是干季还是湿季，树干液流均表现出明
显的昼夜变化规律，即呈现“昼高夜低”典型的液流
641
第 2 期 王小菲等:干热河谷大叶相思树干液流季节动态及其与气象因子的关系
单峰曲线。从图 1 还可看到:大叶相思树干液流主
要集中在 8:00 至 18:00，白天液流速率变化显著，夜
间液流速率非常微弱，曲线较为平缓，通过计算，夜
间液流量占全天的 20%还少，尽管所占比例很小，
但仍存在液流。
从图 1 中还可以看到:干、湿季树干液流南、北
方位存在差异(图 1) ，南面液流速率均高于北面，通
过计算，干季(1 月 12 日、2 月 22 日、3 月 16 日)南、
北方位液流速率最大相差 0. 003 7 cm·s － 1，湿季(7
月 13 日、8 月 7 日)最大相差 0. 001 4 cm·s － 1。
图 1 大叶相思干、湿季树干液流典型日动态变化
3. 1. 2 大叶相思树干液流季节动态 比较干、湿季
所监测的典型月份，树干液流每日启动时间、达到峰
值的时间和液流速率变慢至低谷的时间表现出较大
的差异(图 1、表 1)。从图 1中可看出:湿季(7 月和 8
月)液流速率峰值均明显大于干季(1 月、2 月和 3
月)。表 2为大叶相思干、湿季树干液流速率测定结
果，由表 2可知:干、湿季南、北面合并计算的液流速
率平均值和峰值为:湿季分别为 0. 002 133、0. 005 533
cm·s －1，干季分别为 0. 000 751、0. 002 249 cm·s －1，
可见，大叶相思湿季树干液流速率平均值和峰值约为
干季的 2. 8倍和 2. 5 倍，且湿季树干液流峰值出现时
间段要比干季长，7 月、8 月高峰均持续在 9:30 至下
午 5:30 之间，其液流速率到达峰值后仍然较长时间
的在峰值附近小幅度的波动，形成多个小峰组成的
“高峰平台”，即湿季日变化整体趋于“宽峰”型曲
线，而干季液流峰值均持续在 11:00 至下午 3:30 之
间，日变化呈现“上尖下宽”趋势，其液流速率达到
峰值后便持续缓慢下降直至低谷。
由表 1 可知:受各季节光照、气温和湿度等因子
的影响，大叶相思干、湿季树干液流启动时间也存在
明显不同，湿季液流启动时间均在 6:30—7:30 之
间，转入干季以后，随着日出时间的推迟，液流启动
时间逐渐延后，在 8:00—10:00 之间;而南、北方位
的液流启动时间基本保持一致。
表 1 大叶相思树干液流季节动态
季节 时间(月份) 方位 液流启动时间 液流最大值时间
液流最大值 /
(cm·s － 1)
月均液流值 /
(cm·s － 1)
湿季典型月 7 S 7:00—8:00 9:30—17:30 0． 006 956 0． 002 711
N 6:30—7:30 9:30—17:30 0． 004 726 0． 001 685
8 S 6:30—7:30 9:30—16:30 0． 005 366 0． 002 153
N 6:30—7:30 9:30—16:30 0． 004 582 0． 001 983
干季典型月 1 S 9:00—10:00 12:30—16:30 0． 001 945 0． 000 562
N 9:00—10:00 12:30—16:30 0． 001 439 0． 000 483
2 S 8:00—10:00 11:00—15:30 0． 002 827 0． 000 793
N 8:00—10:00 11:00—15:30 0． 001 810 0． 000 613
3 S 8:00—9:30 11:00—15:00 0． 003 066 0． 001 131
N 8:00—9:30 11:00—15:00 0． 002 407 0． 000 924
741
林 业 科 学 研 究 第 26 卷
3. 2 大叶相思树干液流动态特征及与环境因子的
关系
树干液流速率除了与植物生长状况有关外，还
受太阳辐射、水蒸汽压亏缺、土壤湿度、降雨、温
度、风速等环境因子影响［15］。气象因子与植物生
理状况之间也存在交互作用，不同地区影响液流变
化的主要因子也不尽相同［2］。为了能够直观地显
示大叶相思树干液流与气象因子的变化特征，在湿
季监测阶段内选取连续 5 d(7 月 8 日至 7 月 12
日)的数据对大叶相思树干液流速率(取南、北向
液流均值)与各气象数据作图(图 2)。在这期间光
合有效辐射最高为 1 212. 195 MJ·m －2;最高气温
为 36. 8 ℃，最低气温为22. 3 ℃;水汽压亏缺(VPD)最
大为4. 44 kPa，最小为0. 12 kPa。从图2中可看出:在
湿季(7月)大叶相思树干液流速率与光合有效辐射
的变化相对来说具有较好的同步性，与大气温度和
VPD的变化具有不同步性，最高峰值较大气温度、
VPD最大值早 3 h 左右，而与相对湿度成反向同步，
这与吴芳等［14］对黄土高原半干旱区刺槐的研究结果
一致。
图 2 大叶相思树干液流速率和气象因子的动态变化
841
第 2 期 王小菲等:干热河谷大叶相思树干液流季节动态及其与气象因子的关系
将 7 月 8 日至 12 日的液流数据与气象数据进
行 Pearson相关性分析，结果(表 2)表明:液流速率
与光合有效辐射、大气温度、水汽压亏缺和风速呈极
显著正相关，与相对湿度则呈极显著负相关(P ＜
0. 001) ，这与孙慧珍［12］、胡伟等［16］研究结果一致。
气象因子与树干液流流速的相关关系依次为:光合
有效辐射 ＞大气温度 ＞水汽压亏缺 ＞相对湿度 ＞风
速(表 2)。为了进一步揭示环境气象因子对植物水
分活动的影响，采用多元线性逐步回归的方法，通过
气象指标预测树木的树干液流，得出以下回归方程:
SFV = 0. 007 + 4. 15 × 10 －6 PAR － 2 × 10 －3VPD
－ 8. 62 × 10 －5RH
(R2 = 0. 732，P ＜ 0. 001)
式中:SFV 为液流速率，PAR 为光合有效辐射，
RH为相对湿度，VPD为水汽压差。
表 2 大叶相思树干液流速率与气象因子的
Pearson相关系数
项目
水汽压
亏缺
光合有
效辐射
相对
湿度
大气
温度
风速
相关系数 0． 588＊＊ 0． 837＊＊ － 0． 564＊＊ 0． 621＊＊ 0． 210＊＊
P 0． 000 0． 000 0． 000 0． 000 0． 000
N 719 719 719 719 719
注:＊＊表示在 0. 01 水平上显著相关。
4 结论与讨论
(1)干热河谷大叶相思树干液流速率无论是在
干季还是湿季，均表现出明显的昼夜变化规律，即呈
现“昼高夜低”典型的液流单峰曲线。早晨随着太
阳辐射和空气温度的上升以及空气相对湿度的下
降，树冠蒸腾提高，由蒸腾拉力产生树体水势梯度也
随之提高，树干液流开始启动［17］。由于白天树木蒸
腾量大，到夜间，水分通过根压以主动方式吸入体
内，有效地补充了树体由于白天蒸腾引起的水分亏
缺［6］，以保证了第 2 天上午较早时的冠层正常耗水
所需［18］，这使得夜间也存在微弱的液流，而并非是
夜间蒸腾引起的［19］，尽管根压对白天水分的提升能
力有限，但是对补充植物体内水分具有重要的意义。
植物根部吸收的水分 90%以上都通过蒸腾作用散
失到大气中［20］，但以液流反映的树木蒸腾往往滞后
于树冠的实际蒸腾，即液流的时滞现象［21］，时滞的
长短能反映体内组织在夜间补充和储存的水分用于
第 2 天上午较早时分进行蒸腾所占的比例［10］，故需
进一步分析和探讨干热河谷区造林树种的时滞特征
及影响时滞效应的因素。
(2)干热河谷大叶相思在干、湿季监测阶段，
南、北方位树干液流速率存在差异，表现出南面均大
于北面。史梅娟等［22］对木荷(Schima superba Gardn
et Champ)、米槠(Castanopsis carlesii (Hemsl．)Haya-
ta)和杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb. )Hook)
的研究结果表明:木荷与米槠树干液流速率北面大
于南面，而杉木却是南面大于北面。由于样树所处
立地条件是一样的，树干液流速率南北方位存在差
异与否，与该地水热条件以及土壤水分供给没有直
接关系，而可能是受树种本身内部结构特征影响所
致［1，23］。由于植物内部结构特征的不同，植物木质
部液流在径向上表现出不均一性，故在应用热扩散
式探针法时需根据样木胸径大小对不同方位进行同
步监测并进一步深入探讨。
(3)大叶相思干、湿季树干液流启动时间、达到
峰值时间和液流速率变慢至低谷的时间表现出较大
的差异，湿季树干液流速率平均值和峰值约为干季
的 2. 8 倍和 2. 5 倍。主要原因可能是干热河谷干、
湿季分明，湿季光照强，气温高，相对湿度高，代谢旺
盛，且有充分水分供给(湿季降雨量占年降水量的
95%以上)等有关。
(4)树干液流除与植物生长状况有关外，还受
各气象因子的影响，本实验得出干热河谷大叶相思
树干液流速率与太阳辐射、水汽压亏缺均呈极显著
正相关，与空气相对湿度呈极显著负相关，与各气象
因子的相关性排序依次为:光合有效辐射 ＞大气温
度 ＞水汽压亏缺 ＞相对湿度 ＞风速，这与吴芳等［14］
对黄土高原半干旱区刺槐的研究结果一致;胡伟
等［16］对黄土丘陵区刺槐树干液流与气象因子的相
关关系研究结果为:温度 ＞水汽压亏缺 ＞光合有效
辐射 ＞相对湿度 ＞风速。夏桂敏等［24］对柠条树干
液流研究结果为:空气水汽压差 ＞太阳辐射 ＞气温
＞风速。本文与前人研究结果表明，随着时间、地点
及研究对象的不同，影响液流变化的主导因子也不
尽相同［2］，对干热河谷区大叶相思来说，其主要影响
因子是光合有效辐射、大气温度、水汽压亏缺。同时
也对主要的气象因子与树干液流速率进行多元线性
回归分析，得出大叶相思模拟的回归方程，可以通过
当地的气象因子进行预测和计算大叶相思单株液流
速率，进而计算其日、季节的耗水量。
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