全 文 ：第 v{卷 第 x期
u s s u年 | 月
林 业 科 学
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油松 !侧柏深秋边材木质部液流变化规律的研究
王华田
k山东农业大学林学院 泰安 uztst{l
马履一
k北京林业大学资源与环境学院 北京 tsss{vl
孙鹏森
k中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 利用热扩散式边材液流探针和多种气象 !土壤因子传感器组成的全自动数据采集系统 o于深秋季节
对北京西山地区低山成龄油松和侧柏林内单株边材液流速率 !单木整株耗水量连日变化进行了系统观测 ∀油
松和侧柏边材液流每日 { }ss以后启动 o并逐渐增强 o至 tv }ss ∗ tx }ss前后达到高峰 o然后下降 ot{ }ss以后液
流运移缓慢 o至来日日出前后达到最低值 ∀相同测定部位的边材液流速率 o侧柏明显高于油松 ∀油松树干不
同部位边材液流日变化和连日变化趋势相同 o但上部边材液流启动早 o上升幅度大 o到达峰值后即急剧下降 o
峰形窄而高 ~下部边材液流较上部明显延迟 o且峰形平缓 o峰值较低 ~测定期间油松树干上位和下位累计日周
期和累计连日边材液流通量基本相同 ∀进入 tt月以后 o单株日耗水量逐日降低 ott月 y日油松日耗水量下降
为 x §以前的 tΠx o同期侧柏日耗水量已近于 s ∀油松和侧柏单木日耗水模型为三次曲线 ∀边材液流的连日变
化深受太阳辐射 !气温 !空气相对湿度 !风速 !土壤温度等因子的影响 ∀利用线性回归方法建立了边材液流速
率与环境因子关系的多元线性模型 o影响边材液流速率的主导因子是 x ¦°和 us ¦°土壤温度 !太阳辐射强度 !
空气湿度和风速 ∀回归方程达到极显著水平 ∀
关键词 } 边材液流速率 o液流探针 o单木耗水量 o油松 o侧柏
收稿日期 }ussu2su2uz ∀
基金项目 }高等学校博士学科点专项基金资助项目/北京市水源保护林低耗水树种选择与林分结构配置的研究0的一部分 ∀
ΣΑΠ ΦΛΟΩ ΦΛΥΧΤΥΑΤΙΟΝΣ ΟΦ ΠΙΝΥΣ ΤΑΒΥΛΑΕΦΟΡ ΜΙΣ ΑΝ∆
ΠΛΑΤΨΧΛΑ∆ΥΣ ΟΡΙΕΝΤΑΛΙΣ ΙΝ ΛΑΤΕ ΑΥΤΥΜΝ
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k Φορεστρψ Χολλεγε οφ Σηανδονγ Αγριχυλτυραλ Υνιϖερσιτψ Ταιχανuztst{l
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Αβστραχτ } …¼ ∏¶¬±ª¤∏·²2§¤·¤¦²¯¯¨ ¦·¬²±¶¼¶·¨° º¬·«·«¨µ°¤¯ §¬¶¶¬³¤·¬²±¶¤³©¯²º ³µ²¥¨ o °¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ¤±§¶²¬¯ ¶¨±¶²µ¶o
§¬∏µ±¤¯ ¤±§§¤¬¯¼¶¤³©¯²º √¨ ²¯¦¬·¼ k≥ƒ∂l ¤±§º«²¯¨·µ¨¨º¤·¨µ¦²±¶∏°³·¬²± ²© Πινυσταβυλαεφορµι󤱧 Πλατψχλαδυσοριεν2
ταλισ º¨ µ¨ °¨ ¤¶∏µ¨§¬± ¤¯·¨ ¤∏·∏°±©µ²° ’¦·quz·² ‘²√ q|¬±·«¨ • ¶¨·²∏±·¤¬±¶²© …¨ ¬­¬±ªq• ¶¨∏¯·¶¶«²º¨ §·«¤·§¬∏µ±¤¯
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Κεψ ωορδσ} ≥¤³©¯²º √¨ ²¯¦¬·¼o≥¤³©¯²º °µ²¥¨ o≥¬±ª¯¨·µ¨¨º¤·¨µ¦²±¶∏°³·¬²±o Πινυσταβυλαεφορµισo Πλατψχλαδυσοριενταλισ
林木个体和群体的蒸腾耗水是森林生态系统水量平衡方程中的一个重要分量 o直接影响到干旱半
干旱 !半干旱半湿润区乃至半湿润偏旱区水源涵养林建设的战略规划 !林种布局 !树种选择和林分结构
的配置 ∀长期以来 o林木耗水性研究一直停留在由单叶或单枝蒸腾作用向单株乃至整个林分群体蒸散
耗水扩展的传统方法上 o测定结果与真值偏差严重 o难以在实际中应用k刘奉觉等 ot||u ~陈建耀 ot||| ~
…²µª«¨·¬ot||v ~Šµ¤±¬¨µot||wl ∀应用热量平衡原理设计的热扩散法茎流测定技术 o通过对边材木质部液
流运移速率的直接检测 o利用测定部位的边材横断面积能够准确地计算出树干液流通量和单木整株耗
水量 o这对于研究水分在边材导管的传输机理以及树木整株蒸腾耗水特性无疑是一种最便捷 !最有效的
方法 ∀研究发现 o边材液流速率与气象因子诸要素以及土壤温湿度密切相关 o单木耗水量与树干直径 !
冠幅 !边材面积等因子之间呈良好的线性相关k李海涛等 ot||{ ~马履一等 oussu ~Šµ¤±¬¨µot||w ~≥¨ ¯¯¬±o
t||tl ∀研究林分群体内单木边材液流速率时空变化规律 o进而建立适宜的单木耗水模型 o可以较为精
确地掌握林分群体蒸腾耗水的动态变化规律 o并通过造林树种选择和林分结构优化配置 o实现水源涵养
林低耗水林分的营建与动态管理k≥«¨ ± ÷∏¼¬±ª ετ αλqot||| ~刘淑明 ot||| ~陈昌毓 ot||{ ~¬±·²±ot||{l ∀
以往对树木蒸腾规律的研究多集中在夏季 o而对年周期蒸腾耗水性 o尤其是树木深秋季节的蒸腾耗
水规律缺乏必要研究k…²µª«¨·¬ot||vl ∀本研究采用当前国际上先进的热扩散式树干边材液流探针测定
技术直接测定了油松 !测柏深秋季节边材液流速率 o进而求得被测单株整株蒸腾耗水量 o并根据同步检
测的气象因子和土壤因子的变化规律分析了油松和侧柏的蒸腾耗水特性和规律 o研究结果对于水源涵
养林区低耗水树种选择和林地水分管理 o研究华北地区秋季森林的水文效益具有重要参考价值 ∀
t 试验地概况
试验地位于北京林业大学西山教学实习林场 o地处北纬 v|βxwχ o东经 ttyβu{χ ∀气候属于暖温带半湿
润季风型大陆性气候 o年均温 { qx ∗ | qx ε o∴ts ε 有效积温 v v{x ∗ w uts ε o无霜期 txs §左右 o年降水
量 yss °°左右 o其中 z !{ !|三个月占 zs h以上 ∀试验林为 t|x{年营造的人工油松 !侧柏片状混交林 o
地处低山阴坡 o坡位下位 o海拔 txs ° o坡度 tyβ o土壤为坡积黄土 o土层 ys ¦°o粘重 !通气透水性较差 ∀林
下灌木为荆条 !酸枣和构树 o盖度 {s h以上 ∀林相整齐 o长势中庸 ∀油松平均树高 tu q{ ° o平均胸径 t| q
{ ¦°~侧柏林平均树高 ts qz ° o平均胸径 tv qx ¦°∀根据每木检尺的结果 o选择干形通直 !冠形良好的油
松林分平均木和侧柏林分平均木各 t株 ∀其中油松被测木分别在树干上位k树冠基部 o{ qs °高l和树
干下位k树干基部 ot qx °高l选定两处测试点 o侧柏被测木在树干下位选定一处测试点 ∀
u 试验研究方法
土壤和叶片水势用 ‹•2vv×露点微伏计k‹•2vv× ⁄¨ º °²¬±·¬¦µ²2√²¯·°¨ ·¨µo • ¶¨¦²µo˜≥„l 测定 ∀表
层土壤的容积含水量用时域反射仪 ×⁄• k׬°¨ ⁄²°¤¬± • ©¨¯ ¦¨·²°¨ ·µ¼oוŒ∞2ƒ Š¨ µ°¤±¼l连接 °v型表层
土壤水分探针测定 ∀根据空气绝对温度k Τ• l !大气相对湿度k Ρ‹ l与大气水势k 7 ¤l之间的关系求得日
周期各时刻大气水势 }7 ¤ € w qyuw { ≅ tsx Τ• ±¯ Ρ‹ ∀
分别在树干上位和下位选择光滑部位 o用专用工具刮去粗树皮 o用特定规格钻头在边材木质部中钻
取直径 t q{ °° !深 {s °°和直径 t1w °° !深 vs °°的小孔 o插入 ×⁄° p {s和 ×⁄° p vs液流探针k׫¨µ°¤¯
⁄¬¶¶¬³¤·¬²± ≥¤³ ƒ¯ ²º ∂¨¯²¦¬·¼ °µ²¥¨ l o并与太阳辐射 !空气温度 !空气湿度 !风速 !土壤温度等传感器一同与
数采器k⁄¤·¤2× ²ªª¨µl相连 ∀气象因子传感器固定在高度 u qx °的专用支架上 ∀设置所有传感器的数
据采集间隔期 ts °¬±∀利用 ⁄¼±¤°¤¬k˜≥„l公司提供的数据处理软件计算树干边材液流速率 ~用生长锥
在边材液流测定部位取样 o测定边材宽度 o计算边材横断面积 ~以边材液流速率与被测部位的边材横断
面积之积求得树木单株液流通量 ∀
uv 林 业 科 学 v{卷
v 结果与分析
3 .1 油松 !侧柏边材液流的日变化及连日变化
深秋季节油松边材液流速率和边材液流通量日变化与其它季节相似 o呈典型的单峰曲线k图 t !ul o
每日启动时间为 { }ss ∗ | }ss o并于 tv }ss ∗ tx }ss到达峰值 o然后迅速下降 ot{ }ss以后下降速度变慢 o直
至来日日出前后到达低谷 ∀整个日周期中树干上位液流峰历时 tt «o树干下位历时 z ∗ { «∀与春 !夏季
节相比 o深秋季节树木边材液流启动时间明显推迟 o液流速率减小 o液流停止时间提前 o每日蒸腾耗水时
间缩短 o耗水量显著减少k马履一等 oussul ∀就气孔蒸腾而言 o由于夜间气孔关闭k深秋季节 t{ }ss以后
光照强度为 sl o加之空气湿度提高 o空气温度下降 o此时叶片蒸腾完全停止 o由 ×⁄°所测定的液流 o不可
能是树木夜间蒸腾 ∀树木夜间边材液流速率尽管数值很低 o但却说明了一个问题 o即由于白天树冠强大
的蒸腾作用 o造成树体水分供耗平衡失调 o蒸腾失水强度大 o根系吸水能力小 o耗水大于吸水 o树体储水
减少 o水容下降 ∀根系在夜间吸收土壤水分 o有效地补充了树体由于白天蒸腾引起的水分亏缺 ∀
边材液流速率连日变化曲线各日峰形基本相同 o但峰值差异很大 o其表观特征变化规律完全与同步
检测的气象因子如太阳辐射 !空气温度 !空气湿度k图 v !x !yl相吻合 ∀与正常天气条件下边材液流波动
情况相比较 o阴天或多云天气边材液流启动推迟 o结束提前 o历时缩短 o峰值显著减小 ∀ts月 u{日 !ts
月 vs日为多云天气 o液流峰值较低 o启动时间推迟 v ∗ w «o停止时间提前 t «ott月 v日全天阴天 o峰值
几乎消失 ∀从气象因子连日变化曲线看 o阴天或多云天气由于辐射强度小 !空气温度低 !空气相对湿度
大 o相应的边材液流曲线峰值低 o而晴朗 !干燥的天气的曲线峰值高 ∀tt月 y日以后 o由于气温大幅度
下降 o蒸腾耗水作用越来越弱 o边材液流速率逐渐趋于停止 ∀
与油松相比 o侧柏边材液流速率日变化和连日变化与油松具有相同的规律性 ∀不同的是 o同期侧柏
边材液流速率较相同部位油松边材液流速率高 u ∗ x倍 o但由于侧柏被测木直径较小 o边材窄 o其液流通
量反而明显小于油松k图 t !图 u !表 tl ∀从表 t中还可以看出 o侧柏与油松每日液流启动时间相差不大 o
但结束时间明显推迟 o两者之间相差 t ∗ u «∀
图 t 侧柏 !油松树干边材液流速率连日变化
ƒ¬ªqt ⁄¬∏µ±¤¯ ©¯∏¦·∏¤·¬²± ²©¶¤³©¯²º √¨ ²¯¦¬·¼ ²©
Πqταβυλαεφορµι󤱧 Πqοριενταλισ
图 u 侧柏 !油松树干边材液流通量连日变化
ƒ¬ªqu ⁄¬∏µ±¤¯ ©¯∏¦·∏¤·¬²± ²©¶¤³©¯²º ©¯∏¬²©
Πqταβυλαεφορµι󤱧 Πqοριενταλισ
≠侧柏树干下位 ²º µ¨·µ∏±®³²¶¬·¬²± ²© Πqοριενταλισo油松树干上位 ˜³³¨µ·µ∏±®³²¶¬·¬²± ²© Πqταβυλαεφορµισo
≈油松树干下位 ²º µ¨·µ∏±®³²¶¬·¬²± ²© Πqταβυλαεφορµισq
3 .2 油松树干不同高度边材液流的差异
油松树干不同高度边材液流速率和边材液流通量变化特征差异很大 ∀从图 t !u和表 t看出 o树干
上部液流速率显著大于树干下部液流速率 o二者相差 v ∗ x倍 ∀从边材液流的时间变化动态来看 o树干
上部边材液流启动早 !上升快 o到达峰值后即急剧下降 o曲线斜率大 ~树干下部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 ∀树干上位和下位之间边材液流通量的时间变化进程也有差异 o
尽管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 ∀从理论上讲 o忽略树干水分储量的变
化 o日周期内树干不同高度横断面边材的水分传输总量是相同的 ∀
vv 第 x期 王华田等 }油松 !侧柏深秋边材木质部液流变化规律的研究
树干基部直径粗 o边材面积大 o树干上部直径细 o边材面积小 ∀在相同水分传输量的情况下 o树干上
部边材液流速率快 o下部边材液流速率慢 ∀树干上部离树冠近 o液流传输受树冠叶片蒸腾耗水的影响
早 o程度大 ~树干下部离树干远 o离根系近 o液流传输受树冠蒸腾的影响迟 o受根系吸水的影响大 o由此造
成树干不同部位边材液流速率和液流通量变化节律的差异 ∀这种现象说明了树体自身具有很大的水容
调节能力 ∀树体自身巨大的水容能够有效地调节日周期内水势梯度的大幅度波动 o保持树木整株水分
关系的相对平衡 ∀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 ~傍晚 o树冠蒸腾下降 o树体水势梯度也随之下降 ∀树体在
水容的作用下形成了较大的水分储备 o因而能够在很大程度上缓冲水势梯度的波动 o使树体水分状况保
持相对稳定 o从而维持正常的生长和生理活动 ∀
表 1 油松 !侧柏边材液流速率变化动态 ≠
Ταβ .1 ∆ιυρναλσαπ φλοω ϖελοχιτψ οφ Π. ταβυλαεφορµισ ανδ Π. οριενταλισ
树种与部位
×µ¨¨¶³¨¦¬¨¶
¤±§³²¶¬·¬²±
观测项目
Œ·¨°¶
ts月 u{日
’¦·qu{
ts月 u|日
’¦·qu|
ts月 vs日
’¦·qvs
ts月 vt日
’¦·qvt
tt月 t日
‘²√ qt
tt月 u日
‘²√ qu
tt月 v日
‘²√ qv
tt月 y日
‘²√ qy
油松上位
˜³³¨µ³²¶¬·¬²±
²© Πqταβυλαεφορµισ
„ tu }ts { }ws t }vx { }vx { }wx | }ss | }xs w }vx
… tx }us tv }sx tw }sx tv }tx tv }vx tv }xs tv }sx z }us
≤ s qsst wuu s qssv x|{ s qsst z{w s qssu zut s qssu vxz s qsst z{w s qsst xwt u s qsss {{x |
⁄ t{ }ux us }ws us }vs t| }vx us }us t| }wx t| }vx tz }sx
油松下位
²º µ¨³²¶¬·¬²±
²© Πqταβυλαεφορµισ
„ p tt }us p | }ss tt }tx tt }ws tt }wx w }wx
… p tv }xs p tu }ws tv }sx tv }vs tw }us { }ws
≤ p s qsst tww s qsss wvs x s qsss z{w s s qsss xvy s qsss vyt s qsss uy{ y s qsss wvs x
⁄ p us }sx p t{ }us t{ }wx tz }tx t{ }tx tx }xs
侧柏下位
²º µ¨³²¶¬·¬²±
²© Πqοριενταλισ
„ p | }xs tt }tx | }ux ts }xs tt }ts | }xs p
… p tw }xs tw }vs tw }ws tw }wx tw }tx tw }ss p
≤ p s qsst |{x t s qsss {wx z s qsst yss u s qsst ysu s s qsst uty { s qsst w{s w p
⁄ p us }tx t| }sx t| }ts t{ }ws t{ }xs t{ }xx p
≠ „ }液流启动时间 ≥¤³©¯²º ¶·¤µ·¬±ª·¬°¨ o…}峰值出现时间 ≥¤³©¯²º ³¨ ¤®2¤³³¨¤µ¬±ª·¬°¨ o≤ }液流峰值 ≥¤³©¯²º ³¨ ¤® «¨¬ª«·Πk¦°#¶ptl o⁄}液流停
止时间 ≥¤³©¯²º ¶·²³·¬°¨ q
图 v 侧柏 !油松混交林林内太阳辐射连日变化
ƒ¬ªqv ⁄¬∏µ±¤¯ ¶²¯¤µµ¤§¬¤·¬²±¬±·«¨ °¬¬¨ §©²µ¨¶·²©
Πqταβυλαεφορµι󤱧 Πqοριενταλισ
图 w 侧柏 !油松混交林林内风速连日变化
ƒ¬ªqw ⁄¬∏µ±¤¯ º¬±§¶³¨ §¨¬±·«¨ °¬¬¨ §©²µ¨¶·²©
Πqταβυλαεφορµι󤱧 Πqοριενταλισ
另一方面 o树体由于自身具备水分储备能力 o这样能在很大程度上弥补根系吸水能力的不足 o尤其
在干旱季节 o土壤干旱导致根系吸水量减少 o持续的蒸腾失水必然导致树木发生严重的水分亏缺 o影响
其正常的生长和生理活动 o甚至导致树木死亡 ∀树木水容调节能力的存在k加之气孔调节的协同作用l o
使树木能够在夜间补充白天的蒸腾失水 o恢复水分储备 o弥补白天根系吸水能力的不足 o从而大大减轻
了根系吸水的压力 ∀从图 u中还可以看出 o在测定期间出现的 v个多云和阴天天气kts月 u{日 !ts月
wv 林 业 科 学 v{卷
vs日 !tt月 v日l o树干下位边材液流通量略高于树干上位 o而测定期间的 w个晴朗天气相对应的树干
下位边材液流通量又略低于树干上位 o但二者测定期间的边材输水总量基本一致 ∀这说明 o树木不但在
日周期内通过自身水容调节能力调节和补充其储水量 o还能够在一定期间通过连日天气状况和土壤水
分状况的变化调节自身的水分平衡状态 ∀
图 x 侧柏油松混交林林地土壤温度连日变化
ƒ¬ªqx ⁄¬∏µ±¤¯ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ ¬± §¬©©¨µ¨±·¶²¬¯ §¨³·«¬±·«¨
°¬¬¨ §©²µ¨¶·²© Πqταβυλαεφορµι󤱧 Πqοριενταλισ
≠ us ¦° o ws ¦° o≈ ys ¦° q
图 y 侧柏 !油松混交林林内空气温湿度连日变化
ƒ¬ªqy ⁄¬∏µ±¤¯ ¤¬µ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ ¤±§«∏°¬§¬·¼¬±·«¨ °¬¬¨ §©²µ¨¶·
²© Πqταβυλαεφορµι󤱧 Πqοριενταλισ
≠空气湿度 „¬µ«∏°¬§¬·¼o空气温度 „¬µ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ q
3 .3 气象和土壤因子的变化及其与边材液流的相关性
油松 !侧柏林内太阳辐射日周期和连日变化规律十分明显k图 vl o每日 | }ss前后辐射强度开始缓慢
上升 o至午后 tv }ss ∗ tw }ss迅速提高并达到峰值 o然后迅速下降 o并于 ty }ss前后进入低谷 ∀由于试验
地点位于阴坡并采用林内单点定位测定 o测定结果受枝条摇曳和光斑的影响 o常出现大幅度跃迁 ∀加之
林分郁闭度较大 o深秋季节日照时数缩短 o林内可测得辐射时间仅 ts «左右 o而强辐射持续时间不足 u
∗ v «∀
受太阳辐射和气流的影响 o林内空气温度 !相对湿度状况也发生有规律的变化k图 yl ∀每日 z }ss前
后气温由最低点开始迅速升高 o并于 tx }ss出现峰值 o然后即迅速下降 o直至第二天早晨出现气温最低
点 ∀连续测定期间出现的 v个多云和阴天天气 o其日周期温度变化进程与典型晴朗天气不同 o表现在夜
间温度下降过程中 o出现一个明显的温度回升峰 o回升峰开始和持续时间不定 o回升峰过后进入的低谷
与日周期温度最低点一致 o温度回升幅度 u ∗ y ε o但从图 t中似乎看不出对边材液流的影响 ∀林内空
气相对湿度变化趋势与温度变化一致 o每日湿度开始下降的时间与温度起始上升的时间同步 o而出现低
谷的时间较温度峰值出现时间约提前 t «左右 o而且在阴云天气相对应的夜间温度回升时段 o也相应出
现了相对湿度下降的现象 ∀气温和相对湿度的变化密切相关 o并直接受太阳辐射的影响 ∀tt月 z日的
阴天导致第 u天气温骤降 o并出现 p v ∗ p x ε 的低温天气 ∀低温导致水汽结冰 o相对湿度随之下降 ∀tt
月 {日以后 o随着温度的回升 o空气中水汽增加 o相对湿度升高 ∀
土壤温度的变化规律深受空气温度变化的影响 o并表现出相似的规律性k图 xl ∀但由于土壤巨大
的热容性及热传导阻力 o导致土壤温度波动远远滞后于空气温度变化进程 o且随着土层深度的加大 o温
度峰值和低谷出现越来越迟 o日周期温度波动幅度越来越小 ∀测定期间典型天气条件下 x !us !ws !ys ¦°
各土层土壤温度峰值分别出现在 t{ }ss !ut }ss !s }ss !y }ss o低谷分别出现在 | }ss !ts }ss !tv }ss !tz }ss o自
上而下各层最大日温差和测定期间最大温差分别是 u qvs !t qtz !s qz{ !s qw{ ε 和 u qz{ !u qxs !t q{s !t qyt ε o
变化幅度越来越小 ∀从图 w中看出 o试验期间出现 v次大风天气 o与此相对应的是随后出现的低温低湿
天气 ∀林内风速的变化没有规律可寻 o完全受大气气流运动的影响 ∀
利用多元线性回归方法对春季干旱环境下林内气象和土壤因子与油松边材液流速率的连日变化进
行逐步回归 o分别以 x h和 ts h的可靠性作为因变量的入选和剔除临界值 o得到侧柏树干下位和油松树
干上位 !树干下位边材液流速率与环境因子的多元线性回归模型 }
xv 第 x期 王华田等 }油松 !侧柏深秋边材木质部液流变化规律的研究
ς侧下 € p s qusv n t qy|zξt p t qw{vξu n u qyw| ≅ tspv ξx n u qws{ ≅ tspu ξy p
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ς油上 € s qxst n s q|tyξt p t qu|tξu n u q||s ≅ tspv ξx p w qyxs ≅ tspu ξz p v qwzs ≅ tspv ξ{
ς油下 € p x qsvt ≅ tspv n s qyv|ξt p y qtssξu n { qyxy ≅ tspw ξx p t qtys ≅ tspu ξz p { q|ss ≅ tspw ξ{
式中 oς侧下 !ς油上 !ς油下分别是侧柏树干下位和油松树干上位 !树干下位边材液流速率 oξt !ξu !ξv !ξw !ξx !
ξy !ξz !ξ{ 分别为 x ¦°土壤温度 !us ¦°土壤温度 !ws ¦°土壤温度 !ys ¦°土壤温度 !太阳辐射强度 !空气
温度 !空气相对湿度 !风速 ∀v式的回归系数分别为 s1|uz !s1|sv !s1|sz o均达到极显著水平 ∀
从上述方程中可以看出 o影响侧柏和油松边材液流速率的共同因子是 x¦°土壤温度 !us ¦°土壤温
度 !太阳辐射强度 !空气湿度和风速 ∀侧柏树干下位边材液流速率的影响因子除了上述因子外 o另外增
加了空气温度 ~油松树干上位和树干下位边材液流速率的影响因子是相同的 o单个因子对边材液流速率
的影响程度是不同的 ∀土壤温度对侧柏和油松树干边材液流速率的影响规律是相同的 o液流速率与 x
¦°土温正相关 o与 us ¦°土温负相关 ∀x ¦°土温在很大程度上受大气因子的影响 o其日周期变化节律
与太阳辐射 !空气温度密切相关 ~秋季深层土壤温度逐日降低 o日周期波动节律除了受大气因子的直接
影响外 o同时受深层土壤热传导的影响 ous ¦°土温的日周期波动节律与大气因子并不完全吻合 o导致
与边材液流速率之间呈负相关 ∀从回归方程中看出 o侧柏和油松树干边材液流速率均与太阳辐射强度
呈正相关 o与空气相对湿度负相关 o说明这 u个气象因子对不同树种和同一单株树干不同高度边材液流
速率的影响作用是一致的 ∀风速对树干边材液流速率的影响均呈负相关 o这与马履一等kussul在春季
对油松和侧柏边材液流速率与风速之间呈现正相关的研究结果是不同的 ∀说明秋季风速增大导致侧柏
和油松气孔关闭 o树冠蒸腾耗水量减少 o液流速率下降 ∀
3 .4 油松 !侧柏耗水量连日变化规律
从图 z中看出 o由 ×⁄°探针所测定的油松树干上位和下位连日累计耗水量基本相同 o二者的差异
之处在于 }ts月 vt日以前 o树干下位测定结果略高于上位 o之后则上位连日累计耗水量略高于下位 ∀
经过模拟 o油松连日累计耗水量的时间序列曲线为标准三次曲线 }Ψ€ Βs n Βt ξ n Βu ξu n Βv ξv ∀式中 oΨ
为时间序列的单木累计耗水量k®ªl oξ为测定期间的测定持续时间k«l oΒs !Βt !Βu !Βv 为曲线自变量的
系数 ∀经检验 o回归方程达到极显著水平k表 ul ∀侧柏连日累计耗水量的时间序列曲线显著性低于油
松 o尽管拟合曲线以三次多项式最佳 o但曲线中的高次项系数极小 o近似于直线 ∀油松日耗水量随着时
间的推移大幅度下降 ∀侧柏日耗水量始终很低 o至试验结束时边材液流已经停止k图 z !{l ∀
表 2 油松 !侧柏日耗水量与连日累计耗水量模拟曲线 ≠
Ταβ .2 Μοδελ χυρϖεσ οφ δαιλψ ανδ διυρναλ προγρεσσιϖε ωατερ χονσυµπτιονσ οφ Π. ταβυλαεφορµισ ανδ Π. οριενταλισ
树种与测定部位
×µ¨¨¶³¨¦¬¨¶¤±§ °¨ ¤¶∏µ¬±ª³²¶¬·¬²±
项目
Œ·¨°¶ Βs Βt Βu Βv
保证系数
Ρu
均方比
Φ
显著性
≥¬ªq
油松上位
˜³³¨µ³²¶¬·¬²± ²© Πqταβυλαεφορµισ
Ψt ut q{uz s qyyy x p t qs ≅ tsp w p y ≅ tsp | s q||{ xuz usy s qsss
Ψu t|| qstz p ty qzty p s quvz x s q{|w u| qxu s qsss
油松下位
²º µ¨³²¶¬·¬²± ²© Πqταβυλαεφορµισ
≠t p tv qyuv s qz|z u p s qsss v v qy ≅ tsp { s q||| t s{{ uyw s qsss
Ψu uvy qusv p v{ quxt t q{tvv s q|vt wy q{{ s qsss
侧柏上位
˜³³¨µ³²¶¬·¬²± ²© Πqοριενταλισ
Ψt p t qzsv s s qswv s u qu ≅ tsp x p y ≅ tsp | s q||z vys uut s qsss
Ψu ts qsvy w w qxy| { p s qxsy t s qzss { qt{ s qstx
≠ Ψt € Βs n Βt ξ n Βu ξu n Βv ξv ~ Ψu € Βs n Βt ξ n Βu ξu ∀ Ψt 为日耗水量 ∀ Ψt ¬¶§¤¬¯¼ º¤·¨µ¦²±¶∏°³·¬²±qΨu 为连日累计耗水量 ∀ Ψu ¬¶
§¬∏µ±¤¯ ³µ²ªµ¨¶¶¬√¨º¤·¨µ¦²±¶∏°³·¬²±q
w 初步结论
边材液流日变化呈典型的单峰曲线 o每日边材液流启动时间为 { }ss ∗ | }ss o并于 tv }ss ∗ tx }ss 到
达峰值 o然后迅速下降 ot{ }ss以后下降速度变慢 o直至来日日出前后到达低谷 o整个日周期中树干上位
边材液流峰历时 tt «o树干下位历时 z ∗ { «∀边材液流速率连日变化曲线峰形相同 o但峰值差异很大 o
yv 林 业 科 学 v{卷
图 z 侧柏 !油松树干不同部位日耗水量
ƒ¬ªqz ⁄¤¬¯¼ º¤·¨µ¦²±¶∏°³·¬²± ²© Πqοριενταλι󤱧 Πqταβυλαεφορµισ
图 { 侧柏 !油松树干不同部位连日累计单株耗水量
ƒ¬ªq{ ⁄¬∏µ±¤¯ ³µ²ªµ¨¶¶¬√¨ º¤·¨µ¦²±¶∏°³·¬²± ²©
Πqοριενταλι󤱧 Πqταβυλαεφορµισ
≠侧柏树干下位 ²º µ¨·µ∏±®³²¶¬·¬²± ²© Πqοριενταλισo油松树干上位 ˜³³¨µ·µ∏±®³²¶¬·¬²± ²© Πqταβυλαεφορµισo
≈油松树干下位 ²º µ¨·µ∏±®³²¶¬·¬²± ²© Πqταβυλαεφορµισq
其表观特征变化规律完全与同步检测的太阳辐射强度 !空气温度 !空气湿度变化规律相吻合 ∀树干相同
部位边材液流速率侧柏明显大于油松 o但侧柏边材液流通量密度远小于油松 ∀
油松树干上位边材液流速率显著大于树干基部边材液流速率 o二者相差 v ∗ x倍 ∀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 ∀
油松树干上位和下位连日累计耗水量基本相同 o其时间序列曲线为标准三次曲线 ∀侧柏连日累计
耗水量显著低于油松 o尽管拟合曲线以三次多项式最佳 o但曲线中的高次项系数极小 o近似于直线 ∀油
松日耗水量随着时间的推移大幅度下降 ∀侧柏日耗水量始终很低 ott月 y日边材液流已经停止 ∀侧柏
和油松连日耗水量的时间序列曲线为二次多项式 o但曲线中变量的相关性和方程显著性较差 ∀
秋季侧柏 !油松树干边材液流速率与地表土壤温度 !太阳辐射强度呈正相关 o与深层土壤温度 !空气
湿度和风速呈负相关 ∀边材液流速率与上述环境因子的多元线性模型回归效果显著 ∀
参 考 文 献
陈昌毓 o董安祥 q甘肃干旱半干旱地区林木蒸散量估算和水分适生度研究 q应用气象学报 ot||{ o|ktl }z| ∗ {z
陈建耀 o刘昌明 o吴 凯 q利用大型蒸渗仪模拟土壤2植物2大气连续体水分蒸散 q应用生态学报 ot||| otsktl }wx ∗ w{
李海涛 o陈灵芝 q应用热脉冲技术对棘皮桦和五角枫树干液流的研究 q北京林业大学学报 ot||{ ousktl }t ∗ y
刘奉觉 o郑世锴 q杨树栽培生理研究 q北京 }北京农业大学出版社 ot||u
刘群昌 o谢森传 q华北地区夏玉米田间水分转化规律研究 q水利学报 ot||{ oktl }yu ∗ y{
刘淑明 o孙丙寅 o孙长忠 q油松蒸腾速率与环境因子关系的研究 q西北林学院学报 ot||| otwkwl }uz ∗ vs
马履一 o王华田 q油松边材液流时空变化及其影响因子的研究 q北京林业大学学报 oussu ouwkvl }zu ∗ zy
王仕新 o刘作新 o赵焕胤等 q辽西半干旱地区主要作物耗水规律的初步研究 q生态学杂志 ot||z otykvl }tt ∗ t{
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zv 第 x期 王华田等 }油松 !侧柏深秋边材木质部液流变化规律的研究