全 文 ：第 wu卷 第 z期
u s s y年 z 月
林 业 科 学
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侧柏树干边材液流的空间变化规律及其相关因子 3
王华田t 赵文飞t 马履一u
kt q山东农业大学林学院 泰安 uztst{ ~ u q北京林业大学资源与环境学院 北京 tsss{vl
摘 要 } 利用树干边材液流探针k×⁄°l和微型自动气象站对北京西山地区侧柏人工林树干秋季不同高度 !不同方
位 !不同径阶边材液流及相关环境因子日周期变化动态进行连续观测 o对环境因子与边材液流速率的相关性进行
分析 ∀结果表明 }同一立木 o树干上位边材液流启动早 o上升快 o到达峰值后随即急剧下降 ~树干下位边材液流启动
时间明显推迟 o且上升和下降缓慢 ~二者之间最大液流速率相差 u倍以上 ∀树干不同方位边材液流速率日变化进
程有差异 o其中南侧树干边材液流速率很低 o北侧 !西侧和东侧 v个方位液流速率较高 o边材液流速率与测定部位
的边材宽度和冠幅关系不明确 ∀单株树干边材液流速率与树干冠幅 !树干直径和边材面积相关不显著 o但液流通
量随直径的增大而增大 o不同径阶单木液流通量波动规律不尽相同 ∀侧柏林分内部环境因子日周期变化规律明
显 o边材液流速率与主要环境因子相关显著 o其中边材液流速率与空气湿度呈负相关 o各径阶表现出相同的趋势 ~
边材液流速率与太阳辐射强度和空气温度之间存在极显著的相关性 o胸径大的立木呈正相关 o胸径小的单株呈负
相关 ~风速对边材液流速率有较大影响 ~us ∗ ws ¦°土壤层温度对树木耗水有显著的影响 o大径阶立木表现为负相
关 o小径阶立木表现为正相关 ∀以太阳辐射强度 !气温 !空气湿度 !风速 !不同层次土温等环境因子作自变量 o以边
材液流速率作因变量 o经过逐步回归 o建立侧柏边材液流速率与环境因子的多元线性模型 o回归方程极显著 ∀
关键词 } 侧柏 ~边材液流速率 ~空间变化 ~环境因子 ~相关分析
中图分类号 }≥ztx1w 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussylsz p ssut p sz
收稿日期 }ussw p sz p s{ ∀修回日期 }ussy p sx p tu ∀
基金项目 }教育部博士点学科专项基金/北京市水源保护林区低耗水树种选择与林分结构配置的研究0及山东农业大学博士后基金/华北
地区主要造林树种耗水规律与耗水调节机制的研究0资助 ∀
3 马履一为通讯作者 ∀
Σπατιαλ ς αριατιον οφ Σαπ Φλοω οφ Πλατψχλαδυσ οριενταλισ ανδ Ιτπσ Αφφεχτινγ Φαχτορσ
• ¤±ª ‹∏¤·¬¤±t «¤² • ±¨©¨¬t ¤|¼¬u
kt qΦορεστρψ Χολλεγε οφ Σηανδονγ Αγριχυλτυραλ Υνιϖερσιτψ Ταιπαν uztst{ ~ u qΧολλεγε οφ Ρεσουρχεσ ανδ Ενϖιρονµεντo Βειϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Βειϕινγ tsss{vl
Αβστραχτ} …¼ °¨ ¤±¶²©¶¤³©¯²º °¨ ¤¶∏µ¨°¨ ±··¨¦«±¬´∏¨ º¬·«·«¨µ°¤¯ §¬©©∏¶¬²± ³µ²¥¨ ¤±§ °¬¦µ²p°¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ¶·¤·¬²±o§¤¬¯¼
°¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ©¤¦·²µ¶¤±§¶¤³©¯²º ²© Πλατψχλαδυσ οριενταλισ ¥²·« ¤·§¬©©¨µ¨±··µ∏±® «¨¬ª«·o¬± §¬©©¨µ¨±··µ∏±® §¬µ¨¦·¬²± ¤±§
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µ¨ªµ¨¶¶¬²±·¨¶·q
Κεψ ωορδσ} Πλατψχλαδυσ οριενταλισ~¶¤³©¯²º √¨ ²¯¦¬·¼~¶³¤·¬¤¯ √¤µ¬¤·¬²±~ ±¨√¬µ²±°¨ ±·¤¯ ©¤¦·²µ~¦²µµ¨ ¤¯·¬√¨ ¤±¤¯¼¶¬¶
树干边材液流传导是树木耗水研究的重要内容 ∀随着全球气候变化及水资源日益紧缺 o林木个体与群
体耗水问题的研究和争论日见深入 ∀应用热量平衡原理所设计的热脉冲法 !热扩散法和热平衡法木质部边
材液流检测技术 o能够通过精确的单木整株耗水测定 o推求林木个体和群体的耗水量k ¤µ¶«¤¯¯ot|x{ ~
≥º¤±¶²±ot||w ~孙鹏森等 oussu ~∂ µ¨·¨¶¶¼ ετ αλqot||x ~ • ∏¯ ¶¯¦«¯ ª¨¨µετ αλqot||{l ∀研究 ≥°„≤ 各分量的时空
变化规律及其影响因子 o有利于了解和掌握林分个体与群体的蒸腾耗水规律 o进而通过选择低耗水树种 !合
理配置和调控林分群体结构 o实现对林分耗水的有效控制k • ∏¯ ¶¯¦«¯ ª¨¨µετ αλqot||{ ~∂ µ¨·¨¶¶¼ ετ αλqot||zl ∀
树种及林分单株之间耗水量的差异取决于叶片蒸腾特性和木质部解剖结构特征 o环境因素对树木耗水
也有很大影响k • ∏¯¯ ¶¦«¯ ª¨¨µετ αλqot||{ ~Šµ¤±¬¨µot|{z ~ ∂ µ¨·¨¶¶¼ ετ αλqot||z ~ײª±¨·¬ ετ αλqot||y ~李海涛
等 ot||{ ~魏天兴等 ot||{ ~阮宏华等 ot||| ~马履一等 oussu ~王孟本等 ot|||l ∀研究发现 o边材液流速率与
气象因子及土壤温 !湿度密切相关 o单木耗水量与树干直径 !冠幅 !边材面积之间呈良好的线性相关关系k李
海涛等 ot||{ ~马履一等 oussu ~ussv ~Šµ¤±¬¨µετ αλqot||w ~°²º¨ ¯¯ ετ αλqot|zz ~ײª±¨ ·¬ετ αλqot||yl ∀
侧柏k Πλατψχλαδυσ οριενταλισl为华北和西北地区主要造林树种 ∀以往侧柏造林普遍存在着密度偏大的问
题 o导致因林地水分环境容量不足造成中 !幼龄林生长缓慢 !抚育困难等 ∀研究林分群体内单木边材液流速
率空间变化规律 o掌握树干不同方位 !不同高度边材液流速率的差异 o有利于更加准确地应用边材液流检测
技术测定树木整株耗水量 ∀在此基础上 o通过研究边材液流速率随径阶变化的规律性以及环境因子对边材
液流速率的影响 o建立适宜的单木耗水扩展模型和多元线性回归模型 o从而较为精确地掌握林分群体蒸腾耗
水的动态变化规律 o并根据造林地区的降水特征和林地水分环境容量 o选择适宜的造林树种 o优化林分的结
构配置 o实现水源涵养林或速生丰产林林分结构的动态管理和林地水分环境的实时监控 ∀
t 研究地点概况
试验地点位于北京林业大学鹫峰教学实习林场 o地处北京市西郊kv|βxwχ ‘ottyβu{χ ∞l o属于暖温带半湿
润大陆性季风气候 o年均温 {1x ∗ |1x ε o有效积温 v v{x ∗ w uts ε o无霜期 txs §o年降水量 yss °°左右 ∀试
验地设在林场场部西侧 uss °的侧柏人工异龄林 o海拔 txs ° o半阳坡 o坡度 {β o梯田整地 o淋溶褐土 o土层厚
度 ws ∗ ys ¦°o枯落层 t ∗ v ¦°∀树龄 uu ∗ xz 年生 o林分平均胸径 |1t ¦°o平均树高 z1s ° o密度 v uts株#
«°pu o郁闭度 s1| ∀
u 试验材料与方法
usss年秋季进行标准地调查 o确定林分平均木和径阶平均木 o选单株实测树高 !直径 o分东 !西 !南 !北 w
个方向测定冠幅 o利用生长锥在离地面 t °处测定边材宽度和心材宽度 o计算边材面积 ∀调查结果见表 t ∀
按照试验要求 o分别在林分平均木东 !西 !南 !北 w个不同方位的树干下部k树干高 t1s °处l和树干上部k树
冠中部l !在林分各径阶平均木树高 t1s °处安放茎流探针k×⁄°l o测定树干各部位的茎流速度 ∀利用 ∃×公
司生产的全自动微型气象站k¬¦µ²p°¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ≥·¤·¬²±l测定林分内部太阳辐射强度 !空气温湿度 !风速和土
壤温度 o采集数据的时间间隔为 x °¬±∀ ×⁄°探针埋设方法和边材液流测定方法见王华田等kussul ∀
v 结果与分析
311 树干不同高度与不同方位边材液流速率的变化
从图 t中看出 }侧柏树干不同高度边材液流速率差异很大 o表现为树干上位边材液流启动早 o上升快 o到
达峰值后即急剧下降 o曲线斜率大 ~树干下位边材液流启动时间明显推迟 o且上升和下降缓慢 o曲线斜率较
小 ∀树干上位边材液流速率显著大于树干下位液流速率 o二者相差 u倍以上 ∀树干上位边材液流启动时间
较下位提前 ws °¬±o峰值出现时间提前 tsx °¬±∀
图 u是侧柏林分平均木k⁄…‹ |1t ¦°l树干下位不同方位边材液流速率日变化进程 ∀从中可以看出 ow
个方位中 o南侧树干边材液流速率最低 o仅为 s1s| ¦°#¶pt ~北侧 !西侧和东侧 v个方位较为接近 o分别为
s1wu{ !s1wy|和 s1xwy ¦°#¶pt ∀从表 t中侧柏标准地内不同径阶平均木单株生长状况调查结果看出 o同一单
株不同方位树干的边材宽度是不同的 o树干边材宽度与树干方位之间 !以及树干边材宽度与胸径之间存在良
好的线性关系 o但不同方位树冠宽度与树干边材液流速率大小相关性不显著 ∀
uu 林 业 科 学 wu卷
表 1 侧柏样木冠形与边材分布特征
Ταβ .1 Χροων σηαπε ανδ σαπωοοδ ωιδτη οφ τηε Π . οριενταλισσαµ πλε τρεε
样 木
≥¤°³¯¨·µ¨¨
直径
⁄¬¤° ·¨¨µΠ¦°
树高
‹ ¬¨ª«·Π°
测定方位
’µ¬¨±·¤·¬²±
冠幅
≤µ²º± º¬§·«Π°
心材宽度
‹ ¤¨µ·º²²§º¬§·«Π¦°
边材宽度
≥¤³º²²§º¬§·«Π¦°
边材面积
≥¤³º²²§¤µ¨¤Π¦°u
林分平均木树干k离地 t °l
„µ¬·«° ·¨¬¦° ¤¨± ¶¤°³¯¨·µ¨¨
²©¶·¤±§k¤·t1s ° «¨¬ª«·l
|1t z1s
东 ∞ s1{ u1tx u1tx
南 ≥ u1| u1vs t1|x
西 • v1t u1ys t1zs
北 ‘ u1y u1ss u1tx
平均  ¤¨± u1w u1uy t1||
ws1y{
林分平均木树干k上部l
„µ¬·«° ·¨¬¦° ¤¨± ¶¤°³¯¨·µ¨¨
²©¶·¤±§k¬± ¦µ²º±l
w1s 平均  ¤¨± t1{s t1ys uy1tu
z ¦°径阶平均木
„µ¬·«° ·¨¬¦° ¤¨± ¶¤°³¯¨·µ¨¨
²©z ¦° §¬¤°¨ ·µ¬¦ªµ¤§¨
z1t {1z
东 ∞ s1| u1ts t1ws
南 ≥ t1t u1ux t1ux
西 • t1s
北 ‘ s1| t1|x t1vs
平均  ¤¨± t1s u1ts t1vu
uu1{z
| ¦°径阶平均木
„µ¬·«° ·¨¬¦° ¤¨± ¶¤°³¯¨·µ¨¨
²©| ¦° §¬¤°¨ ·µ¬¦ªµ¤§¨
{1| y1x
东 ∞ t1u t1ys
南 ≥ t1x u1xx t1vx
西 • t1s u1yx t1vx
北 ‘ t1s u1xx t1ux
平均  ¤¨± t1v u1ys t1ws
u|1st
tt ¦°径阶平均木
„µ¬·«°¨ ·¬¦° ¤¨± ¶¤°³¯¨·µ¨¨²©
tt ¦° §¬¤°¨ ·µ¬¦ªµ¤§¨
ts1w |1s
东 ∞ t1z u1ws
南 ≥ t1z u1vs t1|s
西 • t1x u1sx u1xs
北 ‘ t1x t1ys
平均  ¤¨± t1y u1t{ u1ts
wu1x|
tv ¦°径阶平均木
„µ¬·«° ·¨¬¦° ¤¨± ¶¤°³¯¨·µ¨¨
²©tv ¦° §¬¤°¨ ·µ¬¦ªµ¤§¨
tu1v tt1s
东 ∞ t1v v1sx u1vs
南 ≥ u1w v1xs u1{s
西 • t1w
北 ‘ t1x
平均  ¤¨± t1z u1u{ u1sx
yy1vt
图 t 侧柏树干不同高度边材液流速率日变化
ƒ¬ªqt ⁄¬∏µ±¤¯ ©¯∏¦·∏¤·¬²± ²©¶¤³©¯²º √¨ ²¯¦¬·¼ ¤·§¬©©¨µ¨±·
·µ∏±® «¨¬ª«·²© Πqοριενταλισ¬± ’¦·qut
图 u 侧柏树干不同方位边材液流速率日变化
ƒ¬ªqu ⁄¬∏µ±¤¯ ©¯∏¦·∏¤·¬²± ²©¶¤³©¯²º √¨ ²¯¦¬·¼ ¤·
§¬©©¨µ¨±··µ∏±®§¬µ¨¦·¬²±¬± ’¦·qut
312 单木耗水量沿直径变化规律
图 v是侧柏林分各径阶平均木树干边材液流速率日变化曲线 o从中可以看出 o不同径阶单株之间的边材
液流速率波动特征和峰值高度差异很大 ∀胸径 {1| ¦°k|径阶l的单株 o液流峰值显著大于其余 v株被测单
木 o胸径 tu1v ¦°ktv径阶l !ts1w ¦°ktt径阶l和 z1t ¦°kz径阶l的单株 o液流速率峰值基本相同 ∀说明侧柏
边材液流速率与树干胸径关系不大 ∀但值得注意的是 o直径大的 u株侧柏平均木边材液流速率曲线波动平
缓且峰形较宽 ou株胸径小的侧柏平均木液流峰形窄而陡 ∀
边材液流通量能够直观地反映单株树木瞬态耗水特征 ∀从图 w看出 o胸径 tu1v ¦°的单株耗水量最大 o
直径 z1t ¦°的单株耗水量最小 ∀直径 ts1w ¦°和 {1| ¦° u株侧柏平均木因为树干直径和边材面积差异小 o
耗水量基本相同 o说明单株耗水量与直径正相关 ∀从表 u中看出 o树干边材液流速率与胸径 !冠幅和测定部
位的边材面积没有相关性 o单木液流通量与胸径和冠幅相关性不显著 o与树干边材面积相关显著 o而树干边
vu 第 z期 王华田等 }侧柏树干边材液流的空间变化规律及其相关因子
图 v 侧柏不同径阶树干边材液流速率日变化
ƒ¬ªqv ⁄¬∏µ±¤¯ ©¯∏¦·∏¤·¬²± ²©¶¤³©¯²º √¨ ²¯¦¬·¼ ¤·§¬©©¨µ¨±·
§¬¤° ·¨¨µ¦¯¤¶¶²© Πqοριενταλισ¬± ’¦·qtx
图 w 侧柏不同径阶树干边材液流通量日变化
ƒ¬ªqw ⁄¬∏µ±¤¯ ©¯∏¦·∏¤·¬²± ²©¶¤³©¯²º §¨±¶¬·¼ ¤·
§¬©©¨µ¨±·§¬¤°¨ ·¨µ¦¯¤¶¶²© Πqοριενταλισ¬± ’¦·qtx
材面积与胸径和冠幅相关显著 o能够很好地反映树木的生长状态k表 ul ∀从日周期内耗水的阶段分布特征
上看 o各径阶单株边材液流从 | }ss开始启动 ots }ss大幅度上升 otu }ss达到最大值 ot| }ss以后进入夜间树
体水分缓慢储备阶段 ∀单株之间日周期内的耗水特征存在一定差异 o直径 tu1t ¦°的单株边材液流启动时
间早 o单木大量耗水持续的时间长 ~直径 ts1w ¦°和 {1| ¦°的单株日周期耗水量虽然基本相同 o但直径 ts1w
¦°的单株日周期内前期耗水量上升缓慢 o后期维持的时间长 o而直径 {1| ¦°的单株前期上升快 o后期大量
耗水持续的时间短 ~直径 z1t ¦°的单株日周期内耗水量小且波动最为平缓 ∀
表 2 侧柏平均木不同方位边材宽度与冠幅 !胸径的相关矩阵 ≠
Ταβ .2 Ματριξ οφ χορρελατιον χοεφφιχιεντ βετωεεν σαπωοοδ ωιδτη ανδ χροων ωιδτη , ∆ΒΗ ιν διφφερεντ διρεχτιον οφ Π . οριενταλισ
胸径
⁄…‹
冠幅 ≤¤±²³¼ º¬§·« 边材宽 ≥¤³º²²§º¬§·«
∞ ≥ • ‘  ¤¨± ∞ ≥ • ‘  ¤¨±
胸径 ⁄…‹ t1sss s1{sx33 s1xuu 3 s1wy{ 3 s1zxw33 s1{t{33 s1yzz 3 s1xxt 3 s1zsw 3 s1yts 3 s1ztv 3
冠幅 东 ∞ s1{sx33 t1sss s1s|| s1tus s1w{s 3 s1x{s 3 s1xuy 3 s1vtw s1zt| 3 s1xzy 3 s1x|| 3
≤¤±²³¼ 南 ≥ s1xuu 3 s1s|| t1sss s1{xv33 s1zzy33 s1{ut33 s1yzx 3 s1yuu 3 s1www s1xww 3 s1yvt 3
º¬§·« 西 • s1wy{ 3 s1tus s1{xv33 t1sss s1{wv33 s1{xt33 s1xz| 3 s1yvw 3 s1wsx s1ww| s1xyz 3
北 ‘ s1zxw33 s1w{s 3 s1zzy33 s1{wv33 t1sss s1|x{33 s1ztw 3 s1x|x 3 s1yxv 3 s1yxu 3 s1zt| 3
平均  ¤¨± s1{t{33 s1x{s33 s1{ut33 s1{xt33 s1|x{33 t1sss s1z{{ 3 s1yzt 3 s1ztu 3 s1y{| 3 s1z|w 3
边材宽 东 ∞ s1yzz33 s1xuy 3 s1yzx33 s1x|z33 s1ztw33 s1z{{33 t1sss s1yuu 3 s1{xu 3 s1z{| 3 s1|uw 3
≥¤³º²²§ 南 ≥ s1xxt 3 s1vtw s1yuu33 s1yvw33 s1x|x33 s1yzt33 s1yyu 3 t1sss s1{xu 3 s1z{| 3 s1{tv
º¬§·« 西 • s1zsw33 s1zt|33 s1www s1wsx s1yxv33 s1ztu33 s1{xu 3 s1y{w 3 t1sss s1{xv 3 s1|xu 3
北 ‘ s1yts33 s1xzy33 s1xww 3 s1ww| s1yuu33 s1y{|33 s1z{| 3 s1y{x 3 s1{yv 3 t1sss s1|u| 3
平均  ¤¨± s1ztv33 s1x||33 s1yvt33 s1xyz33 s1zt|33 s1z|w33 s1|uw 3 s1{tv s1|xu 3 s1|u| 3 t1sss
≠ 3 os1sx水平相关显著 ≥¬ª±¬©¬¦¤±·¦²µµ¨ ¤¯·¬²± ¤··«¨ s1sx ¯¨ √¨ ¯ kup·¤¬¯¨ §l ~33 os1st水平相关显著 ≥¬ª±¬©¬¦¤±·¦²µµ¨ ¤¯·¬²± ¤··«¨ s1st ¯¨ √¨¯ kup
·¤¬¯¨ §l q下同 ∀ ׫¨ ¶¤°¨ ¥¨ ²¯º q
313 边材液流速率与环境因子的相关性
从 ts月 ut日侧柏林分环境因子的日变化进程看k图 xl o林分内部环境因子日变化规律明显 ∀林内光照
强度从 z }ws开始缓慢上升 o| }ws ) tw }ss为持续高光强阶段 o至 tz }ss光照消失 ∀一日内 y }ss空气温度最
低 o然后直线上升 ott }ss ) | }ss气温稳定在 ts ∗ tu ε ot| }ss以后气温逐渐下降 ∀
空气湿度与温度变化趋势相反 o| }ss ) tt }ss湿度直线下降 o并达到低谷 o之后稳定在 ux h ∗ v{ h之间 o
然后上升 o并于 t }ss前后达到最大值 ∀林内风速白天较高 o变动在 s1vw ∗ s1yy °#¶pt之间 o夜晚风速较低 o
一般在 s1tx °#¶pt以下 ∀土壤温度随土层深度下降而升高 o表层 x ¦°土温变化幅度最大 o日周期内 | }ss开
始缓慢上升 o至 t{ }ss达到高峰 o变化幅度为 |1x ∗ tt1u ε ~us ¦°土温变化平缓 o滞后于表层土温约 u «o波动
在 tt1y ∗ tu1t ε 范围内 ~ws ¦°以下土温日周期内几乎看不出变化 ∀环境因子中太阳辐射强度 !空气温湿度
和风速的日周期变化进程与当日测定的林分平均木边材液流速率日变化进程相吻合 o边材液流速率与林分
主要环境因子之间必然存在一定的相关性 ∀
侧柏边材液流速率与主要环境因子相关显著 o但相关性表现复杂k表 vl ∀边材液流速率与空气湿度呈
负相关 o不同径阶表现出相同的趋势 o但胸径大的立木相关系数大 ∀边材液流速率与太阳辐射强度和气温之
wu 林 业 科 学 wu卷
图 x 侧柏林内辐射强度 !风速 !土壤温度 !空气温度 !空气相对湿度日变化
ƒ¬ªqx ⁄¬∏µ±¤¯ ©¯∏¦·∏¤·¬²± ²©¶²¯¤µµ¤§¬¤·¬²±oº¬±§¶³¨ §¨o¶²¬¯·¨°³¨µ¤·∏µ¨ o¤¬µ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ ¤±§«∏°¬§¬·¼
¬± Πq οριενταλισ ³¯¤±·¤·¬²±¬± ’¦·qut
间存在极显著的相关性 o但胸径大的立木呈正相关 o胸径小的呈负相关 ∀出现这种差异的原因与不同胸径的
立木在林冠中所处的位置有关 o大的立木处于林冠上部 o辐射和气温的影响是同步的 o对林冠蒸腾的影响也
是同步的 ~胸径小的立木处于林冠下部 o林分内部环境条件的改变滞后于林冠上部环境因子的变化 o对林冠
蒸腾的影响作用明显滞后 ∀日周期内白昼风速较大 o夜间较小 o对处于林冠下层小径阶立木的影响较小 o对
上层林冠立木的影响显著 ∀土壤温度对树木耗水有显著的影响 o其中 us ∗ ws ¦°土层的影响极为显著 o但从
表 v中看 o大径阶立木表现为负相关 o小径阶立木表现为正相关 o其中原因有待于进一步研究 ∀
表 3 不同胸径侧柏边材液流速率与环境因子相关性分析
Ταβ .3 Χορρελατιον αναλψσισ βετωεεν σαπ φλοω ϖελοχιτψ ανδ ενϖιρονµενταλφαχτορσ οφ Π . οριενταλισ οφ διφφερεντ ∆ΒΗ
胸径
⁄…‹Π
¦°
风速
•¬±§
¶³¨ §¨
太阳辐射强度
≥²¯¤µ
µ¤§¬¤·¬²±
ys ¦°土层温度
≥²¬¯ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨
¬± ys ¦°
ws ¦°土层温度
≥²¬¯ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨
¬± ws ¦°
us ¦°土层温度
≥²¬¯ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨
¬± us ¦°
x ¦°土层温度
≥²¬¯·¨°³¨µ¤·∏µ¨
¬± x ¦°
空气相对湿度
„¬µµ¨ ¤¯·¬√¨
«∏°¬§¬·¼
空气温度
„¬µ
·¨°³¨µ¤·∏µ¨
z1t p s1swu p s1vys33 p s1www33 s1ztv33 s1zzv33 s1szt p s1sz{ p s1wzz33
{1| s1uvz33 p s1vvx33 p s1xvu33 s1wz|33 s1zsw33 s1tsu p s1tyz33 p s1uv|33
ts1w s1tuw 3 s1wys33 p s1szz p s1yts33 p s1www33 s1ttz 3 p s1w||33 s1yts33
tu1v s1utt33 s1xvu33 s1s{t p s1{u|33 p s1y{x33 s1sys p s1wz{33 s1z{y33
选择环境因子中太阳辐射强度 !气温 !空气湿度 !风速 !不同层次土壤温度等环境因子作为自变量 o以边
材液流速率为因变量 o以 s1sx和 s1st可靠性作为变量入选和剔除临界值 o经过逐步回归 o在共相关诊断的
基础上 o剔除共相关因子 o建立侧柏各径阶边材液流速率与环境因子的多元线性模型 o从表 w中看出 o回归模
型均达到极显著水平 ∀模型如下 }
Ψz € p w1zzt n s1xvuτ¶us p s1sxvτ¤ p t1twx ΡΗ k Ρ € s1{xt33l
Ψ| € p x1wwy n s1wxuτ¶us n s1wxuϖº p s1svsτ¤ p s1ss{ ΡΗ k Ρ € s1zww33l
Ψtt € yy1{yw n s1|tsτ¤ p tu1{yyϖº n s1sty ΕΣΡ p tz1t|s ΡΗp u1{z|τ¶us k Ρ € s1zzt33l
Ψtv € tzz1vz| n t1xzyτ¤ p tt1utzτ¶us n s1sty ΕΣΡ p ts1wtzϖº k Ρ € s1|vx33l
式中 }Ψz oΨ| o Ψtt o Ψtv分别为 z !| !tt !tv径阶平均木的液流速率k¦°#¶ptl ~τ¤为空气温度k ε l ~τ¶us为 us ¦°
xu 第 z期 王华田等 }侧柏树干边材液流的空间变化规律及其相关因子
土层温度k ε l ~ϖº 为风速k°#¶ptl ~ΕΣΡ为辐射强度k®• #°pul ~ΡΗ为空气相对湿度k h l ∀
表 4 不同胸径侧柏边材液流速率随环境因子变化逐步回归方差分析表
Ταβ .4 ς αριανχε αναλψσισ οφ στεπωισε ρεγρεσσιον βετωεεν ενϖιρονµενταλφαχτορσ ανδ σαπ φλοω ϖελοχιτψ
οφ Π . οριενταλισ οφ διφφερεντ ∆ΒΗ
胸径
…⁄‹Π¦°
项目
Œ·¨°
平方和
≥∏° ²©¶´∏¤µ¨¶
自由度
§©
均方
 ¤¨± ¶´∏¤µ¨
均方比
Φ
显著性
≥¬ª±¬©¬¦¤±¦¨
z1t 回归 • ª¨µ¨¶¶¬²± uu1zst v z1xyz uyw1ysw s1sss
残差 • ¶¨¬§∏¤¯ {1yvy vsu s1su{ y
总和 ײ·¤¯ vt1vvz vsx
{1| 回归 • ª¨µ¨¶¶¬²± tw1wvt w v1ys{ |v1svv s1sss
残差 • ¶¨¬§∏¤¯ tt1yzu vst s1sv{ {
总和 ײ·¤¯ uy1tsv vsx
ts1w 回归 • ª¨µ¨¶¶¬²± z twz1wu{ x t wu|1w{y {z1|tt s1sss
残差 • ¶¨¬§∏¤¯ w {z{1t{t vss ty1uyt
总和 ײ·¤¯ tu sux1yts vsx
tu1v 回归 • ª¨µ¨¶¶¬²± uv tsz1xvs x w yut1xsz wty1vs{ s1sss
残差 • ¶¨¬§∏¤¯ v vvs1vxt vss tt1tst
总和 ײ·¤¯ uy wvz1{|t vsx
w 问题讨论
侧柏树干不同高度边材液流特征与油松k Πινυσταβυλαεφορµισl边材液流特征相似k马履一等 oussul ∀同一
单株树干不同高度边材液流速率的差异反映了树体水容量 !边材解剖特征和边材承载树冠叶面积的不同 ∀
树干横断面边材面积随高度减小 o相同的液流通量 !液流速率必然随树干高度的增加而增大 ∀由于树体水容
的存在 o白天树冠开始蒸腾阶段首先利用树体上部储存的水分 o树干上部液流启动早 o速率大 o下部液流启动
迟 o速率小 ~夜间 o树体在水容的作用下自下而上恢复储水 o树体上部液流停止早 o下部液流停止迟 ∀导致树
干不同部位液流传输出现不同步的原因是上部测定部位处于被测木树冠中部 o直径和边材面积只有 w1s ¦°
和 uy1tu ¦°u o分别为树干下部的 v{1x h和 yt1x h ∀根据侧柏圆锥形树冠特征 o测定部位边材所承载的叶量
k叶片面积l不及整株的 tΠv o但处在树冠中部以上的叶片由于受光充足 o且孔隙度大 o是蒸腾耗水的主体 o日
周期内树体内贮存水分最先被利用 o恢复储存最迟 ∀从图 u侧柏树干不同方位边材液流日周期变化曲线看 o
w个方位之间边材液流速率差异很大 o液流峰值出现的时间也有一定差异 o树干上部边材最大液流约为树干
下位的 y{1z h o与树干上下位之间的边材面积之比相近 o但远远高于上下位树干所承载的叶量之比 ∀这说
明不同冠层之间叶片由于所处的空间环境不同 o其蒸腾耗水速率和耗水量存在很大的差异 o冠层上部 tΠv叶
片的蒸腾耗水量占整株耗水量的 uΠv ∀
不同方位边材液流速率差异很大 ∀对树冠空间结构特征和边材解剖特征的研究结果难以对差异的原因
作出有说服力的解释 o因此需要对此继续开展深入研究 ∀从表面上看k表 tl o被测木树干不同方位边材宽度
和相应方位的冠幅大小与测定部位的边材宽度和冠幅之间关系不明确 o但从测定单株的林冠结构特征和所
在的林分环境看 o液流速率较大的北 !西 !东方位树冠枝梢数量多 o且林隙大 o而南侧树冠枝梢数量少 o且林隙
狭小 ∀在研究中 o不同方位边材液流速率的差异必须引起高度重视 o否则将会导致研究结果严重偏差 o使结
论失去说服力 ∀解决的方法是增加探头的数量 ∀ Šµ¤±¬¨µkt|{zl建议 o直径 tx ¦°以下的单株使用 t个探头 o
tx ∗ us ¦°的单株使用 u个探头 ous ¦°以上的单株使用 v ∗ w个 ∀在实际研究工作中 o可以参考 Šµ¤±¬¨µ
kt|{zl 的建议 o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 o确定具体测定时探头的数量 ∀
根据热扩散式边材液流测定原理 o树木单株耗水量与边材面积成正比 o边材面积是评价树种内不同单株
耗水量的重要指标 ~树种之间 o由于边材输导组织解剖特征的差异和水分传输过程中调控机制的不同 o无法
直接利用边材面积对耗水性进行比较 ∀因此 o在对林分群体耗水特性 o特别是耗水量进行研究时 o可以在研
究群体内单木耗水特性和单木边材面积随径阶分布规律的基础上 o建立相应的直径 p耗水量回归模型 o利用
标准地调查的结果直接对群体的现实耗水量做出估计或预测 ∀根据以往对许多树种的研究结果 o树干横断
面积与树冠体积或单株叶片面积或树冠投影成正比 ∀孙鹏森等kusssl利用热脉冲技术对油松和刺槐
k Ροβινια πσευδοαχαχιαl树干边材液流速率与树干直径或边材关系的研究和刘奉觉等kt||zl利用气孔计 !热脉
冲技术以及整株切干法对杨树进行的蒸腾耗水量的研究 o也发现单株耗水量随树干直径增大而增加的规律 ∀
本研究利用多个热扩散式边材液流探针k×⁄°l对侧柏林分内不同径阶单株的树干边材液流速率同时进行测
定 o发现边材液流速率与树干直径或冠幅之间相关性不显著 o但液流通量与之相关显著 ∀从表 u中可以看
出 o侧柏径阶平均木各方位的边材宽度与相应方位的冠幅相关显著或极显著 o边材宽度与直径的相关性达到
yu 林 业 科 学 wu卷
极显著水平 ∀因此可以推论尽管树干边材液流速率与冠幅和边材宽度相关性不显著 o但单株耗水量与冠幅
和边材宽度呈线性相关 ∀
从边材液流的时间变化动态来看 o树干上位和下位之间边材液流通量也有差异 ∀表现为白天上位边材
液流通量高于下位 o但夜间下位反而高于上位 ∀尽管树干上部边材液流速率快 o下部边材液流速率慢 o但通
过树干各部位的边材液流量在日周期和连续测定期间却基本相同 ∀这种现象一方面说明树体内液流传输与
≥°„≤水分传输基本原理相吻合 o另一方面说明了树体自身具有很大的水容调节能力 o能够通过自身强大的
水分储备来调节水势梯度的大幅度波动 ∀
树干不同高度边材液流速率差异的原因 o是因为树干直径和边材面积沿着树干的垂直高度呈现一定的
变化规律 o导致边材液流速率在树干不同高度之间发生很大变化 ∀水容的存在是树干不同部位之间液流速
率产生差异的主要原因k王华田 oussul ∀上午 o随着太阳辐射和空气温度的上升及空气相对湿度的下降 o树
冠蒸腾迅速提高 o由蒸腾拉力产生的树体水势梯度也随之提高 o边材液流速率逐渐提高 ~傍晚 o树冠蒸腾下
降 o树体水势梯度也随之下降 o边材液流速率逐渐下降 ∀由于树体拥有较大的水容 o树木蒸腾耗水首先消耗
的是树体内的储备水分 o而且树体内储备水分的供应也是由上而下依次顺延 o这就大大缓冲了水势梯度波动
对下部树干液流的影响 o导致下部树干液流速率日周期波动在时间上和量值上滞后并且小于树干上位边材
液流 ∀就树木而言 o树体各部分水容自下而上减小 o因此水容对边材液流的调节作用也随着树干高度的下降
而逐渐减小 ∀树干上位边材液流速率启动早 !上升快 !峰值出现早 !峰值过后下降快 !曲线斜率变化大等方面
的特征 o正反映了树体水容分布规律及其对边材液流的调节作用 ∀
参 考 文 献
李海涛 o陈灵芝 qt||{1 应用热脉冲技术对棘皮桦k Βετυλα δυηυριχαl和五角枫k Αχερ µονοl树干液流的研究 q北京林业大学学报 ousktl }t p y
刘奉觉 o郑世锴 o巨关升 qt||z1 树木蒸腾耗水测算技术的比较研究 q林业科学 ovvkul }ttz p tuy
马履一 o王华田 qussu1 油松 !侧柏深秋边材木质部液流变化规律的研究 q北京林业大学学报 ouvkwl }uv p vz
马履一 o王华田 qussv1 树木耗水性比较的研究 q北京林业大学学报 ouwkul }t p y
阮宏华 o郑阿宝 o钟育谦 qt|||1 次生栎林蒸腾强度与蒸腾量的研究 q南京林业大学学报 ouvkwl }vu p vx
孙鹏森 o马履一 o王小平 o等 qusss1 油松树干液流的时空变异性研究 q北京林业大学学报 ouukxl }t p y
孙鹏森 o马履一 qussu q水源保护树种耗水特性研究与应用 q北京 }中国科技文献出版社
王华田 o马履一 qussu1 油松边材液流速率时空变化规律及其影响因子的研究 q林业科学 ov{kxl }vt p vz
王华田 qussu q北京市水源保护林区主要树种耗水性的研究 q北京林业大学 o博士研究生学位论文
王孟本 o李洪建 o柴宝峰 o等 qt|||1 树种蒸腾作用 !光合作用和蒸腾效率的比较研究 q植物生态学报 ouv kxl }wst p wts
魏天兴 o朱金兆 o张学培 qt||{1 晋西南黄土区刺槐 !油松林地耗水规律的研究 q北京林业大学学报 ous kwl }vy p ws
Šµ¤±¬¨µ„ qt|{z1 ∞√¤¯∏¤·¬²± ²©·µ¤±¶³¬µ¤·¬²±¬± ¤ ⁄²∏ª¯¤¶p©¬µ¶·¤±§¥¼ °¨ ¤±¶²©¶¤³©¯²º °¨ ¤¶∏µ¨° ±¨·¶q×µ¨¨°«¼¶¬²¯²ª¼ ov }vs| p vt|
Šµ¤±¬¨µ„ o„±©²§¬¯¯² × qt||w1 „¬¬¤¯ ¤±§µ¤§¬¤¯ º¤·¨µ©¯²º ¬±·«¨ ·µ∏±®¶²©²¤®·µ¨ ¶¨}¤ ∏´¤±·¬·¤·¬√¨¤±§ ∏´¤¯¬·¤·¬√¨¤±¤¯¼¶¬¶q×µ¨¨°«¼¶¬²¯²ª¼ otw }tv{v p tv|y
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≥º¤±¶²± • ‹ qt||w1 • ¤·¨µ·µ¤±¶³¬µ¨§¥¼·µ¨ ¶¨¬¶¬±§¬¦¤·¨§¥¼ «¨¤·³∏¯¶¨ √¨¯²¦¬·¼q„ªµ¬¦∏¯·∏µ¤¯  ·¨¨²µ²¯²ª¼ozu }ttv p tvu
ײª±¨ ·¬• o •¤¶¦«¬„ qt||y1 ≤²°³¤µ¬¶²± ²©¶¤³©¯²º o¦¤√¬·¤·¬²± ¤±§º¤·¨µ¶·¤·∏¶²© Θυερχυσ πετραεα ¤±§ Θυερχυσ χερρι󷵨 ¶¨º¬·«¶³¨¦¬¤¯ µ¨©¨µ¨±¦¨ ·²¦²°³∏·¨µ
·²°²ªµ¤³«¼q°¯¤±·≤¨¯¯ ∞±√¬µ²±ot|k{l }|u{ p |v{
∂ µ¨·¨¶¶¼ • „ o…¨ ±¼²± • o’π≥∏¯ ¬¯√¤± ≥ Žoετ αλqt||x1 • ¨¯¤·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± §¬¤° ·¨¨µo¶¤³º²²§¤µ¨¤o¯¨ ¤©¤µ¨¤¤±§·µ¤±¶³¬µ¤·¬²±¬±¤¼²∏±ª°²∏±·¤¬±¤¶«©²µ¨¶·q
×µ¨¨°«¼¶¬²¯²ª¼otx }xx| p xy{
∂ µ¨·¨¶¶¼ • „ o ‹¤·²± × o • ¨¨ ¦¨ ° o ετ αλqt||z1 ∞¶·¬°¤·¬±ª¶·¤±§º¤·¨µ∏¶¨ ²© ¤¯µª¨ °²∏±·¤¬± ¤¶«·µ¨ ¶¨¤±§√¤¯¬§¤·¬²± ²©·«¨ ¶¤³©¯²º °¨ ¤¶∏µ¨° ±¨··¨¦«±¬´∏¨ q
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k责任编辑 徐 红l
zu 第 z期 王华田等 }侧柏树干边材液流的空间变化规律及其相关因子