全 文 ：第 v|卷 第 x期
u s s v年 | 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤„∞
∂²¯1v| o‘²1x
≥¨ ³qou s s v
用典型相关法分析桉树人工林干季
土壤水分影响因子 3
黄志宏 周国逸
k中国科学院华南植物研究所 广州 xtsyxsl
¬° ²µµ¬¶
k澳大利亚森林树木科技中心 海德尔堡 vs{wl
张宁南
k中国林业科学研究院热带林业研究所 广州 xtsxusl
摘 要 } 对雷州半岛纪家林场桉树人工林小集水区 t||| p usss年度干季土壤水分及林内小气候的定位观
测结果进行典型相关分析 o得出以下结论 }ktl地下 s ∗ w °深土壤层间k即 ≥xs o≥txs o≥uxs o≥vxsl表示含
水量差异极显著 o下层土壤含水量高于上一层 ~kul最高温度k Τ°¤¬l和最低温度k Τ°¬±l对土壤含水量k≥• ≤l变
化的权重系数分别为 t1uys和 s1{ws ~影响较深层次k即 ≥txs o≥uxs o≥vxsl土壤含水量变化的因素是水汽压
差k ςΠ∆l !Τ°¬± !辐射k Ρ¶l !Τ°¤¬ o其中 ≥vxs和降雨量k Πµl相关性显著k Π€ s1sstl ~影响浅层k≥xsl≥• ≤ 变化
的主要因素是 Πµ和风力 ~kvl气象因子与 ≥• ≤ 间典型相关系数分别为 s1{wt和 s1xw{k Π€ s1sstl ~气象因子与
≥• ≤ 变量间的复相关系数为 s1zsz ~kwl气象因子通过第一典型相关变量k Υt oΩt l可解释 ≥• ≤ 总变异量的
ws1w h ou个典型变量k Υt oΩtl和k Υu oΩul共可解释 ≥• ≤ 总变异量的 wv1s h ∀ Υt 可解释 ≥• ≤ 自身变异量的
xz1u h ~kxl气象因子中主要是 Τ°¤¬ !Τ°¬± !Ρ¶影响 ≥vxs !≥uxs !≥txs三层的 ≥• ≤ ∀
关键词 } 桉树人工林 o干季 o土壤水分 o气象因子 o典型相关分析
收稿日期 }ussu p su p sw ∀
基金项目 }中国科学院创新工程项目 Ž≤÷u2wsz !国家基金 v||u{ssz !ƒ≥×|zΠzz !中科院海外杰出青年项目支持 ∀
3 黄志宏现在广东韶关学院英东生物工程学院农业工程系工作 o周国逸为通讯作者 ∀
ΧΑΝΟΝΙΧΑΛ ΧΟΡΡΕΛΑΤΙΟΝ ΑΝΑΛΨΣΙΣ ΟΦ ΜΕΤΕΟΡ ΟΛΟΓΙΧΑΛ ΦΑΧΤΟΡΣ ΟΝ
∆ΡΨ ΣΕΑΣΟΝΑΛ ΣΟΙΛ ΩΑΤΕΡ ΧΟΝΤΕΝΤ ∆ΨΝΑΜΙΧΣ ΙΝ ΕΥΧΑΛΨΠΤΥΣ
ΠΛΑΝΤΑΤΙΟΝ ΟΝ ΛΕΙΖΗΟΥ ΠΕΝΙΝΣΥΛΑ ΟΦ ΧΗΙΝΑ
‹∏¤±ª«¬«²±ª «²∏Š∏²¼¬
k Σουτη Χηινα Ινστιτυτε οφ Βοτανψo ΧΑΣ Γυανγζηουxtsyxsl
¬° ²µµ¬¶
k Χεντρε φορ Φορεστ Τρεε Τεχηνολογψo Φορεστ Σχιενχε Χεντρε Ηειδελβεργ vs{w Αυστραλιαl
«¤±ª‘¬±ª±¤±
k Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Τροπιχαλ Φορεστo ΧΑΦ Γυανγζηουxtsxusl
Αβστραχτ} ׫¨ ∏¶¨ ²© Ευχαλψπτυ󤶳¯¤±·¤·¬²±·µ¨ ¶¨¬±·«¨ ·µ²³¬¦¶«¤¶¥¨ ±¨ ¦µ¬·¬¦¬½¨ §¬±·«¨ º²µ¯§º¬§¨ ²±·«¨ ªµ²∏±§¶
·«¤··«¨¼ ¦²±¶∏°¨ º¤·¨µ¬± ¬¨¦¨¶¶¬√¨ ¤°²∏±·¶o¥∏·¬·¬¶±² ª¨ ±¨ µ¤¯ ¤±¶º¨ µ·²·«¨ ∏´¨¶·¬²± ²©º«¨·«¨µ Ευχαλψπτυ󦲱¶∏°¨
º¤·¨µ¬± ¬¨¦¨¶¶¬√¨ ∏´¤±·¬·¬¨¶¥¨¦¤∏¶¨ ¶¬·¨¦²±§¬·¬²±¶o¦¯¬°¤·¨¤±§¶³¨¦¬¨¶¤¯¯¬±©¯∏¨±¦¨ º¤·¨µ∏¶¨ qŒ±¶²∏·«≤«¬±¤o«²º¨ √¨ µo
·«¨µ¨¬¶ ¬¯·¯¨¬±©²µ°¤·¬²± ²± º¤·¨µ∏¶¨ ¥¼ Ευχαλψπτυσ ³¯¤±·¤·¬²±¶q ׫¨ ³∏µ³²¶¨ ²©·«¬¶³¤³¨µº¤¶·² §¬¶¦∏¶¶ ©¨©¨¦·¶²©
°¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ©¤¦·²µ¶²± §µ¼ ¶¨¤¶²±¤¯ §¼±¤°¬¦¶²©¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·¬± Ευχαλψπτυσ ³¯¤±·¤·¬²± ²± ¨¬½«²∏ ³¨ ±¬±¶∏¯¤ ²©
¶²∏·«¨µ± ≤«¬±¤q…¤¶¨§²±·«¨ §¤·¤²¥·¤¬±¨ §©µ²° ²¯¦¤·¨2²µ¬¨±·¨§²¥¶¨µ√¤·¬²±·«µ²∏ª«²∏··«¨ §µ¼ ¶¨¤¶²±©µ²° ’¦·qt||| ·²
¤µqusss o·«¨ °¨ ·«²§o¦¤±²±¬¦¤¯ ¦²µµ¨ ¤¯·¬²±¤±¤¯¼¶¬¶oº«¬¦«¦²∏¯§³∏·¶ °¨³«¤¶¬¶∏³²± «²¯¬¶·¬¦°¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ©¤¦·²µ¶¤±§
¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·k≥• ≤l o º¤¶ °¨³¯²¼¨ §·² ¤±¤¯¼½¨ ·«¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³ ¥¨·º¨ ±¨ ·«¨ °q ׫¨ °¤¬± µ¨¶∏¯·¶¬±§¬¦¤·¨§ ¤¶
©²¯ ²¯º¬±ª¶}ktl≥²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·√¤µ¬¨§ °¤µ®¨ §¯¼ ¬± §¬©©¨µ¨±·¯¤¼¨ µ¶¤±§ °¨ ¤± º¤·¨µ¦²±·¨±·²© ¤¯¼¨ µ¶¬±¦µ¨¤¶¨§ º¬·«·«¨
§¨³·«²©¶²¬¯k Π€ s1sstl ~kul׫¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±·²© º¨ ¬ª«·©²µ§¤¬¯¼ °¤¬¬°∏° ·¨°³¨µ¤·∏µ¨k Τ°¤¬l¤±§ °¬±¬°∏° ·¨°³¨µ¤·∏µ¨
kΤ°¬±lº¤¶t1uys ¤±§s1{ws oµ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q„±§·«¨ °¤¬± °¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ©¤¦·²µ¶·«¤·¦«¤±ª¨§¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·²©§¨ ³¨¨µ
¤¯¼¨ µ¶k≥txs o≥uxs o≥vxslº¨ µ¨ √¤³²∏µ³µ¨¶¶∏µ¨ §¨©¬¦¬·k ςΠ∆l o§¤¬¯¼ °¬±¬°∏° ·¨°³¨µ¤·∏µ¨k Τ°¬±l o¶²¯¤µµ¤§¬¤·¬²±
k Ρ¶l o¤±§°¤¬¬°∏° ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ k Τ°¤¬l ~≥• ≤ ¤·≥vxs «¤§¤¶¬ª±¬©¬¦¤±·µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³ º¬·«³µ¨¦¬³¬·¤·¬²± k Πµlk Π€
s1sstl oº«¬¯¨ ·«¨ °¤¬± ©¤¦·²µ¶¬±©¯∏¨±¦¬±ª ≥• ≤ ¤·≥xs º¨ µ¨ Πµ ¤±§ º¬±§ ¶³¨ §¨qkvl ׫¨ ¦¤±²±¬¦¤¯ ¦²µµ¨ ¤¯·¬²±
¦²¨©©¬¦¬¨±·¶¥¨·º¨ ±¨ ¦¤±²³¼ °¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ©¤¦·²µ¶¤±§≥• ≤ º¨ µ¨ s1{wt ¤±§s1xw{k Π€ s1sstl oµ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q „±§·«¨
°∏¯·¬³¯¨¦²µµ¨ ¤¯·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±·¶¥¨·º¨ ±¨·«¨ ·º²¦¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨º¤¶zs1z h ~kwl׫¨ ·²·¤¯ √¤µ¬¤±¦¨ ¬±¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·
¬¨³¯¤¬±¨ §¥¼©¬µ¶·¦¤±²±¬¦¤¯ ¦²√¤µ¬¤·¨¶k Υt oΩtl º¤¶ws1w h q׫¨ ·º²¦¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨ok Υt oΩtl ¤±§k Υu oΩul o
¬¨³¯¤¬±¨ §·²·¤¯ √¤µ¬¤·¬²±¬±¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·º¤¶wv1s h q׫¨ ©¬µ¶·¦¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨ Υt ¦¤±¤¦¦²∏±·©²µ·²·¤¯ √¤µ¬¤·¬²±¬±
§¨ ³¨ ±§¨±·√¤µ¬¤¥¯ ¶¨²©¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·∏³·²xz1u h ~kxl׫¨ ¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·¤·≥vxs !≥uxs !≥txs º¨ µ¨ °¤¬±¯¼
¤©©¨¦·¨§¥¼ §¤¬¯¼ °¤¬¬°∏° ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ o °¬±¬°∏° ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ o ¤±§¶²¯¤µµ¤§¬¤·¬²± ¤°²±ª·«¨ ¦¤±²³¼ °¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯
©¤¦·²µ¶q
Κεψ ωορδσ} Ευχαλψπτυσ ³¯¤±·¤·¬²±o⁄µ¼ ¶¨¤¶²±¶o≥²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·o ·¨¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ©¤¦·²µ¶o≤¤±²±¬¦¤¯ ¦²µµ¨¯ ¤·¬²± °¨·«²§
桉树k Ευχαλψπτυσl人工林是我国最大的人工林林种之一 o其面积在世界上仅次于巴西和印度居第 v
位 ∀桉树以其适应性强 !速生丰产 !良好的经济效益和社会效益而深受欢迎k杨民胜等 ousstl ∀然而 o
有关桉树人工林的环境风险问题 o即其旺盛的生长是否会造成地下水的过量消耗 o从而导致对当地农业
和生活用水安全带来一定的危险曾一度引起世人的关注k≤¤¯§¨µot||u ~⁄¤√¬§¶²±ot||x ~…µ∏¬­±½¨ ¨¯ ot||z ~
¤±§¶¥¨µªot||zl ∀因此 o人工林林地土壤含水量变化动态近年来日益引起人们的重视 ∀国内曾先后开
展过河北杨 !晋西黄土区人工林 !毛乌素沙地油松及沙地柏等的水分生态研究k焦树仁 ot|{z ~王孟本等 o
t||t ~t||x ~t||y ~董学军等 ot|||¤~t|||¥l o桉树人工林土壤及地下水动态的对比研究k周国逸等 ot||xl ∀
国外澳大利亚和印度分别对桉树人工林地下水动态进行了研究kŽ¤¯ ¤¯µ¤¦®¤¯ ot||u ~„®¬¯¤± ετ αλqot||z ~
 ¬¨µ¨¶²±±¨ ετ αλqot|||l ∀由此可见 o从桉树水分生理角度以及林分角度甚至集水区水文学角度来看 o桉
树人工林林地土壤水分方面的研究可作为中心问题之一 ∀目前包括桉树人工林在内的林地土壤水分动
态的研究多侧重于生长季k≥¬¯¥¨µ¶·¨¬± ετ αλqot|||l o而桉树人工林干季土壤水分动态方面的研究较少 o这
不利于全面认识桉树人工林土壤水分在全年内的动态变化 ∀本文研究了部分环境因子主要是气象因子
对桉树人工林干季土壤含水量变化的影响 o以探讨环境因子和干季土壤水分动态之间的变化关系 o为进
一步客观认识与合理经营桉树人工林提供理论依据 ∀
t 研究地概况及研究方法
111 研究地概况
研究地位于广东雷州林业局纪家林场kusβxuχ‘ots|βuxχ∞l o属热带北缘海洋性季风气候 ∀年平均气
温 uv1x ε o最热月 z月 o平均气温 u{1| ε o极端最高温 vz1u ∗ v{1{ ε ~最冷月 t月 o平均气温 tx1u ε o极端
最低温 t1w ∗ v1y ε ~年平均降雨量 t {{x °° o分配不均 o干湿季明显 ow ∗ |月为雨季 o降雨量约占全年的
{s h ~年蒸发量 t zyv °° o年相对湿度 {s1w h o平均海拔高 vs °左右 ∀研究地林分为桉树纯林 o主要树
种有尾叶桉k Ε q υροπηψλλαl !刚果 tu号桉k Ε q ΑΒΛtul !巨桉k Ε q γρανδισl !赤桉k Ε q χαµαλδυλενσισl和雷林
t号桉k Ε qλειζηουενσισ ‘²qtl ∀林地平整 o土壤为红色砖红壤 o较瘠薄 ∀林下植被稀少 o主要有鹧鸪草
k Εϖιαχηνε παλλασχενσl !坡柳k ∆οδενχα ϖιοσαl等 ∀y p tt月时有台风侵袭 o台风风力一般 | ∗ ts级 o最大可达
tu级 o对林木生长影响很大 ∀
112 研究方法
t1u1t 数据观测方法 采用小集水区定位研究方法 o观测时段为 t|||年 ts月 t日 ) usss年 v月 vt日 ∀
土壤水分的测定 在小集水区桉树人工林内选择有代表性样地一个 o将土壤水分感应探测器探头
分别埋于 xs !txs !uxs和 vxs ¦° w个不同深度的土层内 o感应器数据传输时间步长设为 vs °¬±一次 o自
动记录数据 ∀土壤含水量由 ׫¨·¤³µ²¥¨¶⁄¨ ·¯¤2× §¨√¬¦¨¶k英国l测定 ∀
tt 第 x期 黄志宏等 }用典型相关法分析桉树人工林干季土壤水分影响因子
林内冠层小气候的测定 测定地点与土壤水分测定点相同 ∀林内小气候观测系统由微功率数据采
集器k¬¦µ²³²º¨ µ§¤·¤2¯ ²ªª¨µ¶l和环境传感器k ±¨√¬µ²±°¨ ±·¤¯ ¶¨±¶²µ¶l共同组成 o仪器为澳大利台恩电子公司
制造kפ¬± ∞¯ ¦¨·µ²±¬¦¶o…²¬ ‹¬¯¯ o„∏¶·µ¤¯¬¤l ∀测定内容为辐射k Ρ¶l !风速k Ω¶l !相对湿度k ΡΗl !最高温度
k Τ°¤¬l !最低温度k Τ°¬±l ∀水汽压差kςΠ∆l由相对湿度计算得到 ∀降雨量k Πµl由林外 vss °处 ≥v自记
式雨量计记录 ∀
上述所有数据均为自动记录 o每月将数据用专用电脑从数据存贮器内取出 ∀
t1u1u 数据处理方法 将所收集到数据分成两类 o即土壤含水量变量和林冠层气象因子变量 ∀土壤水
分分 xs !txs !uxs !vxs ¦° w个层次的子变量 o在本文中分别以 ≥xs !≥txs !≥uxs !≥vxs表示k下同l ~
环境影响因子分 Ρ¶ !Πµ!Ω¶ !ςΠ∆ !Τ°¤¬ !Τ°¬±等 y个子变量 ∀数据分析采用典型相关分析 o由统计软件
≥°≥≥ts1s及 ∞÷≤∞usss完成相关计算 ∀
u 结果与分析
211 土壤含水量垂直分层分布
关于土壤水分垂直分布特征的定量研究分析 o采用标准差判别法k王孟本等 ot||xl ∀首先 o将各层
土壤含水量作异质性方差分析 o探讨各层含水量总体差异显著性并作为分层的依据 ∀然后 o对各层间含
水量作平均值多重比较显著性检验 o以此差异显著性作为细分层次的依据 ∀总体差异方差分析以及层
间平均值差异显著性结果分别如表 t !u所示 ∀
表 1 土壤含水量层间差异方差分析
Ταβ . 1 Τεστ οφ ηοµ ογενειτψ οφ ϖαριανχεσιν λαψερσ
差异源
≥²∏µ¦¨ ²©√¤µ¬¤·¬²±
方差和
≥∏° ²©¶´∏¤µ¨¶
自由度
⁄¨ ªµ¨¨²©©µ¨ §¨²°
均方差
 ¤¨± ¶´∏¤µ¨
Φ统计值
≥·¤·¬¶·¬¦ Φ √¤¯∏¨
Φ检验值
≤µ¬·¬¦¤¯ Φ √¤¯∏¨
组间
…¨ ·º¨¨ ± ªµ²∏³¶ s1yy| v s1uuv xss1{xy x1wz{
3 3
组内
•¬·«¬± ªµ²∏³¶ s1vvt zww s1sss w
表 2 土壤含水量层间差异多重比较 ≠
Ταβ . 2 Μυλτιπλε χοµ παρισονσ βετωεεν ωατερ χοντεντ οφ
λαψερσιν διφφερεντ δεπτησ
组别 Œ
Šµ²∏³Œ
组别 
Šµ²∏³
组间平均差kŒ2l
 ¤¨± §¬©©¨µ¨±¦¨ ¥¨·º¨¨ ± ªµ²∏³¶kŒ2l
标准差
≥·§q µ¨µ²µ
t u p u1z|t∞2su 3 u1t{u∞2sv
v p w1{wt∞2su 3 u1t{u∞2sv
w p {1t|z∞2su 3 u1t{u∞2sv
u t u1z|t∞2su 3 u1t{u∞2sv
v p u1sw|∞2su 3 u1t{u∞2sv
w p x1wsx∞2su 3 u1t{u∞2sv
v t w1{wt∞2su 3 u1t{u∞2sv
u u1sw|∞2su 3 u1t{u∞2sv
w p v1vxy∞2su 3 u1t{u∞2sv
w t {1t|z∞2su 3 u1t{u∞2sv
u x1wsx∞2su 3 u1t{u∞2sv
v v1vxy∞2su 3 u1t{u∞2sv
≠表中 t !u !v !w分别代表 ≥xs !≥txs !≥uxs !≥vxs w个层次 ∀ ‘∏°¥¨µt ou ov ¤±§w
µ¨³µ¨¶¨±·≥ xs o≥ txs o≥ uxs ¤±§≥ vxs oµ¨¶³¨¦·¬√¨¯¼ q
土壤含水量总体方差分析及
层间差异检验均达到极其显著的
水平k Π€ s1sstlk表 t !ul ∀桉树
人工林林地内各土壤层含水量差
异明显 o是分层次的 ∀各层含水
量平均值分别为 s1wt{ os1wwy o
s1wyz os1xss ª#®ªpt o对应的标准
差分别是 s1sux os1suv os1stv o
s1suu ∀另外 o从各层深度的含水
量值动态图k图 tl可以看出是分
层的 o明显地可以分成 w个层次 o
即 }活跃层ks ∗ xs ¦°l !次活跃层
kxs ∗ txs ¦°l !相对稳定层ktxs
∗ uxs ¦°l和稳定层 kuxs ∗ vxs
¦°l ∀
212 土壤含水量与林冠层气象
因子变量间的典型相关分析
将数据分为两类 o即土壤含
ut 林 业 科 学 v|卷
水量和林冠层气象因子变量 ∀土壤水分分 ≥xs !≥txs !≥uxs和 ≥vxs w个层次 o用子变量 ψt oψu oψv
和 ψw 代表 o由此构成因变量 Υ~林冠层气象因子分 Ρ¶ !Πµ!Ω¶ !ςΠ∆ !Τ°¤¬和 Τ°¬±y个子变量 o以 ξt oξu o
ξv oξw oξx 和 ξy 表示 o构成气象因子变量k控制变量l Ω∀采用典型相关分析研究两类变量k ΥoΩl间的
相关性 ∀
表 vk Υt oΩtl为第 t典型相关变量 o≥xs !≥txs !≥uxs和 ≥vxs的载荷量分别为 s1tzz os1v{t o
t1{vv ou1w{y ∀各因子前的符号表明变化的方向性 o正号代表趋向于增加 o负号趋向于减少 ∀ Ωt 中各因
子的系数即为其负荷量 o其绝对值反映了其对典型变量的贡献率大小 ~其中正负号表明作用的方向性 ∀
从第 t典型相关变量表达式中 o可归纳为如下几个特点 }
第一 o在 Υt 中 ≥uxs和 ≥vxs的水分负荷量值较高 o以 ≥vxs为最大 ~而 ≥xs和 ≥txs的负荷量
较小 ∀这意味着在较长时间的干季里 o近地表层蒸发较多的水分 o降雨量不足以补充其蒸发量 o因而逐
渐呈现出低含水量状态 ~而地下较深处 o如 ≥uxs和 ≥vxs处 o由于地下水位较高 o而且可能还在不断
向这两个层次补充水分 o所以维持着较高的含水量 ~而地表较长时间的水分收支失衡 o使水分积累为负 o
因此地下较深土层的含水量逐渐在林地土壤贮水总量中占据主导地位 ∀
表 3 典型相关分析结果
Ταβ . 3 Ρεσυλτσ οφ χανονιχαλ χορρελατιον αναλψσισ
典型相关与变量
≤¤±²±¬¦¤¯ ¦²µµ¨ ¤¯·¬²± ¤±§¦¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨
第 t变量组与第 u变量组
׫¨ ©¬µ¶·¤±§·«¨ ¶¨¦²±§¦¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨
第 t典型相关系数 ρt
׫¨ ©¬µ¶·¦¤±²±¬¦¤¯ ¦²µµ¨ ¤¯·¨§¦²¨©©¬¦¬¨±·ρt
ρt € s1{wtk Π€ s1sstl
第 t典型变量k Υt o Ωtl
׫¨ ©¬µ¶·¦¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨k Υt o Ωtl
Υt € p s1tzzψt n s1v{tψu p t1{vvψv n u1w{yψw
Ωt € s1xztξt n s1tvtξu p s1utwξv n s1v{tξw p s1{wuξx n t1uysξy
第 u典型相关系数 ρu
׫¨ ¶¨¦²±§¦¤±²±¬¦¤¯ ¦²µµ¨ ¤¯·¨§¦²¨©©¬¦¬¨±·ρu
ρu € s1xw{
第 u典型变量k Υu o Ωul
׫¨ ¶¨¦²±§¦¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨k Υu o Ωul
Υu € p s1twyψt n t1ytyψu n s1s{yψv p t1wvyψw
Ωu € s1wzvξt n s1sssξu p t1szsξv p s1ttzξw p s1{zvξx n s1uzuξy
第二 o在干季 o风力和高温均不利于土壤水分的维持 o尤其是 Τ°¤¬ ∀这与常识相符 o即二者都有利于
蒸发而不利于提高土壤水分含量 ∀表达式 Ωt 中 o二者的符号为负 o也说明了这一点 ∀
第三 o从表达式 Ωt 的系数来看 oΠµ在干季所起的作用甚至低于 ςΠ∆ ~Τ°¬±对 Ωt 的贡献率最大 o其
负荷系数为 t1wxz ∀这表明 o干季降雨量太少 o以至于不能成为影响土壤水分含量的主要因子 ~而低温
尤其是 Τ°¬±通过增加土壤中水分的粘滞性和降低根系的生理活性从而影响根部水势及降低空气中饱和
水汽压差 o可能降低了土壤蒸发与树木蒸腾强度 o从而有利于维持各层次土壤水分 ∀
从第 u典型相关变量表达式k Υu o Ωul可看出如下几个趋势 }
第一 o在干季气象因子中 o风力是影响林地土壤水分重要的因素之一 o其次是最高温度 ∀二者均降
低土壤含水量 ∀
第二 o在干季的降雨量太少不足以显著提高 ≥• ≤的情况下 o随着时间的推进 o林地土壤贮水量是倾向
于减少的 ∀然而 o这并不意味着各层 ≥• ≤均在减少 o因为其中变化较大的只是第 u层和第 w层 ∀第 u层
≥• ≤的减少是因为蒸发和蒸腾引起 o而第 u !v层含水量的增加可能是第 w层水分向上传输的结果 ∀
213 土壤水分动态影响因子显著性检验
≥• ≤与林冠层气象因子的典型相关表达式给出了土壤含水量与各种气象因子相互关系的一个总
体轮廓 o但不能确定各影响因子的显著性程度 ∀所以 o有必要进一步作典型变量中各因子间相关性检
验 ∀如表 w所示 o在干季 o≥xs处的 ≥• ≤ 与 Πµ和 Ω¶相关性显著 o尤其与 Πµ相关性极其显著 o表明
vt 第 x期 黄志宏等 }用典型相关法分析桉树人工林干季土壤水分影响因子
≥xs处的 ≥• ≤明显受 Πµ!Ω¶的影响 ~而与 Ρ¶ !ςΠ∆ !Τ°¤¬和 Τ°¬±相关性不显著 ∀≥xs处含水量变化受
Πµ影响而波动较大k图 tl ∀干季期间降雨量的分布和降雨强度见图 u ∀
表 4 典型变量( Υ , Ω)中各因子间相关性检验
Ταβ . 4 Τεστ οφ σιγνιφιχανχε βετωεεν σπεχιαλ ϖαριαβλεσιν Υ & Ω
控制变量
Œ±§¨ ³¨ ±§¨±·√¤µ¬¤¥¯ ¶¨
≥xs显著性值
≥¬ª±¬©¬¦¤±¦¨ ²©≥xs
≥txs显著性值
≥¬ª±¬©¬¦¤±¦¨ ²©≥txs
≥uxs显著性值
≥¬ª±¬©¬¦¤±¦¨ ²©≥uxs
≥vxs显著性值
≥¬ª±¬©¬¦¤±¦¨ ²©≥vxs
Ρ¶ s1wt| s1sst 3 3 3 s1ss{ 3 s1ssu 3
Πµ s1sss 3 3 3 s1svt 3 s1tts s1sux 3
Ω¶ s1sty 3 s1sss 3 3 3 s1x|z s1wss
ςΠ∆ s1tvs s1suw 3 s1sss 3 3 3 s1sss 3 3 3
Τ°¤¬ s1wyt s1sss 3 3 3 s1ssz 3 s1ssu 3
Τ°¬± s1{z{ s1sss 3 3 3 s1sss 3 3 3 s1sss 3 3 3
图 t 干季各层土壤含水量分布曲线图k’¦·qt||| ) ¤µqusssl
ƒ¬ªqt ⁄¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©¶²¬¯ º¤·¨µ¦²±·¨±·¬± ¤¯¼¨ µ¶¬± §µ¼ ¶¨¤¶²±¶k’¦·qt|||·² ¤µqusssl
„2≥vxs …2≥uxs ≤2≥txs ⁄2≥xs
图 u t||| ) usss年干季降雨量分布
ƒ¬ªqu ⁄¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©³µ¨¦¬³¬·¤·¬²± §∏µ¬±ª§µ¼ ¶¨¤¶²±¶²©t|||·²usss
≥txs处的 ≥• ≤与 Ρ¶ !Ω¶ !Τ°¤¬和 Τ°¬±相关性极其显著k Π€ s1sstl o与 Πµ!ςΠ∆相关性显著k Π€
s1sxl ∀≥uxs和 ≥vxs同时与 ςΠ∆ !Τ°¬±相关性极其显著k Π€ s1sstl o其次与 Ρ¶ !Τ°¤¬达到显著相关性
kΠ€ s1sxl ~其中 ≥vxs除了具有上述相关外 o还与 Πµ相关性显著k Π€ s1sxl ∀这种现象中有两点值得
注意 o一是较深层次土壤含水量变化的影响因素具有一致性 ~二是较深层次k即 ≥txs o≥uxs和 ≥vxsl
≥• ≤变化的主要因素与影响浅层k≥xsl≥• ≤变化的主要因素不一样 o因而其变化趋势也不一样k见图
tl ∀这是由土壤层次不同深度所决定的特征 ~同时还与气象因子k如降雨l作用强度与方式有关k王孟本
等 ot||xl ∀一些研究结果k°«¬¯¯¬³¶ ετ αλqot||| ~°¤·¤®¬ετ αλqousss ~’µ¨± ετ αλqousstl也支持这一观点 ∀
wt 林 业 科 学 v|卷
214 土壤水分动态影响因素综合分析
在 u1u和 u1v中 o分别给出了土壤水分含量变化与各种环境因子相互关系的总体轮廓 o及气象因子
中各变量对 ≥• ≤间相互关系的显著性程度 ∀在此 o进一步分析气象因子各变量及土壤层含水量变量与
两个典型因素k Υt oΩtl和k Υu oΩul间的相关性以及这些因素与典型因素间复杂的关系 o以得出一个综
合的评价 ∀结果如表 x所示 ∀
表 5 气象因子与土壤水分含量间的典型相关分析
Ταβ . 5 Χανονιχαλ χορρελατιον βετωεεν µετεορολογιχαλφαχτορσ ανδ σοιλ ωατερ χοντεντ
控制变量
Œ±§¨ ³¨ ±§¨±·√¤µ¬¤¥¯ ¶¨2 Ω
典型变量 Ωt
≤¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨ Ωt
典型变量 Ωu
≤¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨ Ωu
效标变量2 Υ
⁄¨ ³¨ ±§¨±·√¤µ¬¤¥¯ ¶¨2 Υ
典型变量 Υt
≤¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨ Υt
典型变量 Υu
≤¤±²±¬¦¤¯ √¤µ¬¤¥¯ ¶¨ Υu
Ρ¶ s1yx{ s1twt ≥xs s1uss s1usu
Πµ s1svt p s1t{t ≥txs s1z|| s1xtv
Ω¶ p s1uv{ p s1|uu ≥uxs s1{yv p s1ttt
∂°⁄ s1xzw s1usu ≥vxs s1|vs p s1twy
Τ°¤¬ s1{vt p s1syt
Τ°¬± s1{vv p s1vsw
抽出变异数百分比
°¦·∂¤µ⁄∞ ux1| x1u
抽出变异数百分比
°¦·∂¤µ⁄∞ xz1u {1x
重叠
°¦·∂¤µ≤’ vy1{ tz1v
重叠
°¦·∂¤µ≤’ ws1w u1x
ρu s1zsz s1vss
ρ s1{wt 3 s1xw{ 3
由表 x可以看出 }
第一 o两个典型相关系数均达 s1sx以上的显著水平 o分别为 ρt € s1{wt和 ρu € s1xw{ oy个气象因子
变量k即控制变量l主要通过两个典型因素影响到各层 ≥• ≤ ∀
第二 o气象因子变量与土壤含水量变量的第 t个典型变量k Υt oΩtl间的复相关系数为 s1zsz o而土
壤含水量变量的第 t个典型因素k Υtl可解释土壤含水量自身变异量的 xz1u h ∀气象因子变量与土壤
含水量变量重叠部份为 ws1w h o因而 o气象因子变量通过第 t典型因素k Υt oΩtl可解释土壤含水量变异
量的 ws1w h ∀
第三 o土壤含水量变量的第 u个典型变量k Υul可解释土壤含水量自身变异量的 {1x h o气象因子变
量与土壤含水量变量重叠部份为 u1x h o表明气象因子变量通过第 u典型变量k Υu oΩul可解释土壤含水
量变异量的 u1x h ∀
第四 o气象因子变量和土壤含水量变量在第 t个至第 u个典型因素的重叠部份 o共计 wv1s h ∀即气
象因子中 y个气象因子变量经由第 tk Υt oΩtl !第 u典型变量k Υu oΩul共可解释 ≥xs !≥txs !≥uxs和
≥vxs w个土壤层含水量总变异量 wv1s h ∀
第五 o两组典型相关及重叠量以第 t个典型相关较大 o第 u组的重叠量甚小 o可见 y个气象因子变
量主要是由第 t典型因素影响 w个土壤层含水量的 ∀y个气象因子变量中与第 t个典型因素k Ωtl相关
性较高者为 Τ°¬± !Τ°¤¬和 Ρ¶ o其相关系数依次为 s1{{v !s1{vt !s1yx{ ~在土壤含水量变量中 o与第 t个典型
因素k Υtl的关系较密切者为 ≥vxs !≥uxs !≥txs o其相关系数几乎均在 s1{ss以上 ∀可见 o第 t个典型
因素中主要是 Τ°¬± !Τ°¤¬和 Ρ¶影响 ≥vxs !≥uxs !≥txs v层的 ≥• ≤ ∀
v 结论与讨论
在以往研究中 o由于样本数量有限 o因而随机误差影响可能会较大 o这已引起一些研究者的注意k王
xt 第 x期 黄志宏等 }用典型相关法分析桉树人工林干季土壤水分影响因子
孟本等 ot||xl ∀本试验中土壤水分监测是整个干季里每日自动观测记录 o并且其它观测项目也是同步
记录 o这使样本数据精度 !可比性和样本数量的局限性在一定程度上得到了提高 ∀
本文从干季土壤不同深度 ≥• ≤分布入手 o研究了桉树人工林林冠层气象因子对 ≥• ≤ 的影响 o将上
述变量分为气象因子变量和土壤含水量变量两组变量 o利用典型相关分析方法 o得如下结论 }
在干季 ≥• ≤随着深度而变化 o层间含水量差异极其显著 o较深层土壤含水量高于较浅层的 ∀各层
土壤含水量因子中以 ≥vxs与 ≥uxs占林地 ≥• ≤ 比重较大 o权重系数依次为 u1w{y和 t1{vv ∀这个结
果与雨季研究结果相仿k王孟本等 ot||xl o但不同之处在于 o王孟本等kt||xl的研究结果表明在晋西黄
土区上层土壤 ≥• ≤较下层的为高 o这可能与两地土壤质地 !降水格局以及地下水位不同有关 ∀同时 o通
过比较干季 !雨季各层土壤 ≥• ≤变化曲线 o发现干季的 ≥• ≤变化曲线较为平缓 o总体趋势是下降的 o而
雨季的 ≥• ≤变化起伏较大 ∀这可能与雨季的降水格局 !降水强度及植物生长等因素同干季相比均有较
大的区别有关 ∀
气象因子中 oΤ°¬±和 Τ°¤¬在气象因子中所起的作用较大 ∀干季 Πµ和 Ω¶极其显著地影响土壤浅层
k≥xsl的 ≥• ≤ oΡ¶ !ςΠ∆ !Τ°¤¬和 Τ°¬±也能显著地影响浅层的 ≥• ≤ o因而 ≥xs处含水量变化曲线波动较
大 ∀影响较深层土壤含水量变化的因素具有一定程度的一致性 o这是由于土壤所处深度层次不同及气
象因子作用强度与方式有别 o因而引起较深层k即 ≥txs !≥uxs和 ≥vxsl≥• ≤ 变化的主要因素与较浅
层k≥xsl的不一样 o其变化程度也不同 ∀
两个典型因素相关性较强kρt !ρu 依次是 s1{wt和 s1xw{l o气象因子变量通过两个典型因素k Υt o
Ωtl ok Υu oΩul o可以解释土壤含水量变量总变异量的 wv1s h ∀第 t典型因素主要是气象因素变量中的
Τ°¬± !Τ°¤¬和 Ρ¶影响了 ≥vxs !≥uxs和 ≥txs v层次中的 ≥• ≤ ∀
土壤水分具有明显的时空尺度特征k⁄¤√¬§¶²±ot||xl o并有研究发现了桉树人工林土壤水分的年内
变化近似于单峰曲线k周国逸等 ot||xl ∀桉林 ) 砖红壤水分也具有明显的季节性 o在雨季的短期内其土
壤水分会出现较大幅度变化k钟继洪等 ousstl ∀因此 o如果在年际时间尺度里比较干 !湿季 ≥• ≤ 动态可
能会提供更多的 ≥• ≤动态信息 ∀
在本研究中 o≥txs中的 ≥• ≤与 Ρ¶ !Ω¶ !Τ°¤¬和 Τ°¬±均达到极其显著相关水平 o与 Πµ及 ςΠ∆也达显
著相关水平 ∀≥uxs和 ≥vxs与 ςΠ∆ !Τ°¬±均达到极其显著相关水平 o与 Ρ¶ !Τ°¤¬也达到显著程度 ~但此
二层中只有 ≥vxs与 Πµ相关性达显著水平 ∀研究表明 o王桉k Ε q γρανδισl气孔对高的 ςΠ∆反应明显 o
可以看作是桉树夏季耗水下降的主要原因k¼¨ µ¶ ετ αλqot||{l ∀在本研究中 oΡ¶ !Ω¶ !Τ°¤¬ !Τ°¬±等因素
同 ≥txs !≥uxs !≥vxs中的 ≥• ≤相关性达到显著性水平 o有的甚至于达到极其显著水平 ∀考虑到两
个典型因素解释了 w个层次 ≥• ≤总变异量的 wv1s h o因此推断可能还有其它因素k如土壤 !蒸腾等l在
起作用 ∀桉树作为一个热带 !亚热带的常绿速生树种 o在外界温度 !湿度条件合适时没有明显的休眠期 o
u年生的柠檬桉主根可深入地下 v1u °k祁述雄 ot|{|l o地表下较深层次土壤水分正是通过桉树的蒸腾
拉力才得以向上输送的 ∀因此 o桉树蒸腾的耗水作用可视为一个在量上有变化的消耗土壤水分的恒常
因子 ∀在干季 o桉树并未停止生长 o本研究只考虑了气象因子 o而没有将桉树的蒸腾特性考虑进来 o尽管
环境因子的作用在一定程度上通过影响桉树蒸腾而制约着土壤水分损失 o如桉树叶面积指数受水分胁
迫和温度限制k…¤·¤ª¯¬¤ ετ αλqot||{l o但这毕竟是一种间接作用 ∀因而 o桉树蒸腾作用引起的水分消耗
可能只是林地干季系统贮水量下降的原因之一kŠµ¨ ±¨º²²§ ετ αλqot|{xl ∀但钟继洪等kusstl认为即使在
雨季 o≥• ≤受气候条件和桉树蒸腾蒸发的影响 o在短期内就可能出现大辐度的变化 ∀因此 o气象因子与
桉树耗水量对干季土壤水分动态的影响作用有待进一步研究 ∀
参 考 文 献
董学军 o陈仲新 o阿拉腾宝等 q毛乌素沙地沙地柏的水分生态初步研究 q植物生态学报 ot||| ouvkwl }vtt p vt|
董学军 o陈仲新 o陈锦正等 q毛乌素沙地油松的水分关系参数随不同土壤基质的变化 q植物生态学报 ot||| ouvkxl }v{x p v|u
焦树仁 q辽宁章古台樟子松人工林水分动态的研究 q植物生态学与地植物学报 ot|{z ottkwl }u|y p vsz
yt 林 业 科 学 v|卷
祁述雄 q中国桉树 q第一版 o北京 }中国林业出版社 ot|{| }twv
王孟本 o李洪建 q晋西北河北杨林水分生态的研究 q生态学报 ot||t ottkwl }vtv p vtz
王孟本 o李洪建 q晋西北黄土区人工林土壤水分动态的定量研究 q生态学报 ot||x otxkul }tz{ p t{w
王孟本 o李洪建 q晋西北小叶杨林水分生态的研究 q生态学报 ot||y otykvl }uvu p uvz
杨民胜 o彭 彦 q中国桉树人工林发展现状和实木加工利用前景 q桉树科技 ousst ox{ktl }t p y
钟继洪 o廖观荣 o李淑仪等 q雷州半岛桉林 ) 砖红壤水分状况用及其意义 q水土保持通报 ousst outkyl }wv p wx
周国逸 o余作岳 o彭少麟 q小良试验站 v种生态系统中土壤及地下水动态的对比研究 q生态学报 ot||x otx ≥∏³³qk„l }utz p uut
„®¬¯¤± Žoƒ¤µµ¨¯¯ • ≤ ≤ o …¨ ¯¯ ⁄ × ετ αλq • ¶¨³²±¶¨¶²©¦¯²±¤¯ µ¬√¨ µµ¨§ª∏°·µ¨ ¶¨k Ευχαλψπτυσ χαµαλδυλενσισl ·² º¤·¨µ¯²ªª¬±ª¥¼ ©µ¨¶«¤±§¶¤¯·º¤·¨µo
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©²µ¨¶·¶q„≤Œ„• ²±²ªµ¤³«‘²qwv1 t||z oyx p |y
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t||| otw }tty p tuv
≥¬¯¥¨µ¶·¨¬± • ° o≥¬√¤³¤¯¤±  o¤±§ • ¼¯ ¬¯¨ „ q ’± ·«¨ √¤¯¬§¤·¬²± ²© ¤ ¦²∏³¯ §¨ º¤·¨µ¤±§ ±¨¨ µª¼ ¥¤¯¤±¦¨ °²§¨¯ ¤·¶°¤¯¯ ¦¤·¦«°¨ ±·¶¦¤¯ ¶¨q²∏µ±¤¯ ²©
‹¼§µ²¯²ª¼ot||| ouus }tw| p ty{
5中国长白山野生花卉6
中国林业出版社出版
长白山森林茂密 o生物物种丰富 o是欧亚大陆北半部生物物种的天然贮存库 o也是一座地处温带山
地系统的天然神奇的自然博物馆 ∀长白山野生花卉资源十分丰富 o遍布于有规律垂直分布的五个自然
景观带 ∀
5中国长白山野生花卉6一书共收录 tts科 zsw种野生花卉植物 }每种花卉植物均配有精美彩色照
片 o并系统阐述其学名 !别名 !形态特征 !生境 !分布 !用途等内容 ∀该书图文并茂 o资料翔实 o且印装精
美 o不仅为保护和合理开发利用长白山野生植物资源提供依据 o而且也为广大从事花卉医疗食疗和园林
科研教学等方面的读者提供参考 ∀
5中国长白山野生花卉6定价 vxs元 o欲邮购者 o请在定价上加 us h的邮购费 o将款汇至5林业科学6
编辑部 ∀电话 }sts p yu{{|{us osts p yu{{{xz| ∀
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