尾叶桉树干液流方位差异及其对环境因子的响应

研究不同方位间树干液流速率的差异及树干液流速率变化对环境因子的响应,有利于对桉树蒸腾耗水、水分利用效率的定量估算.以海南儋州林场尾叶桉人工林为研究对象,运用热扩散探针对尾叶桉树干东、南、西、北不同方位的液流进行连续监测研究.结果表明:(1)不同天气条件下的尾叶桉树干液流速率变化趋势不同,晴天液流变化呈单峰型曲线,阴天和雨天呈多峰型或无峰型曲线;尾叶桉树干不同方位之间的液流速率日变化趋势相似,但液流启动与到达峰值的时间存在时滞,其中东、南方位液流启动与到达峰值时间分别较西、北方位要早20 min左右.(2)不同天气条件下,尾叶桉树干不同方位之间的液流速率均呈极显著正相关(p0.01),且存在显著(p0.05)或极显著(p0.01)差异,晴天、阴天和雨天的东、南、西、北4个方位的树干液流速率最低值较最高值分别低13.7%、34.4%和9.4%.(3)晴天、阴天、雨天的光合有效辐射、大气温度、相对湿度和土壤水分等环境因子对树干液流速率变化的贡献不同;晴天和阴天是光合有效辐射对树干液流速率影响最大,其次是相对湿度;雨天是相对湿度对树干液流速率影响最大,其次是光合有效辐射;气温与土壤水分对树干液流速率影响相对较小.该研究为海南桉树林分尺度蒸腾耗水准确测算和人工林生态效应评估提供了基础数据,为进行更大时空尺度的树干液流监测提供了方法参考.     

茂兰喀斯特原生林细叶青冈树干液流环境响应特征

【目的】研究喀斯特森林细叶青冈树干流特征及其与环境因子的关系。【方法】基于热扩散技术的液流探针和Campbell自动气象站,测定了贵州茂兰地区2012年3月至2014年2月喀斯特原生细叶青冈林(Cyclobalanopsis gracilis)的树干液流和气温、降水等环境因子。分析液流速率在不同天气(晴天、阴天和雨天)、不同季节条件下的变化过程及特征,及其对环境因子的响应。【结果】整个观测期内,青冈日平均液流速率(5.78±0.19)g/(m²·s),不同天气日平均液流速率(g/(m²·s))依次为:晴天(10.35)>阴天(3.28)>雨天(3.16)。青冈日平均液流通量(3.37±0.11)kg/d,阴天和雨天日液流通量分别仅为晴天(6.03 kg/d)的31.7%和30.6%。各季节的日平均液流速率(g/(m²·s))表现为:夏季(8.28±0.38)>秋季(6.75±0.38)>春季(6.11±0.34)>冬季(1.91±0.15)。空气相对湿度(RH)与液流速率呈负相关,光照、饱和水汽压差(VPD)、气温(Ta)、土壤含水量等与液流速率呈正相关。【结论】在不同天气条件或季节,各环境因子对液流速率的影响程度不同。光照、VPD、RH、Ta是影响细叶青冈液流速率最主要的因子,土壤轻度干旱对细叶青冈液流速率没有影响。     

喀纳斯保护区西伯利亚云杉树干液流动态变化

基于树干液流与树木蒸腾作用之间的关系,在新疆喀纳斯国家自然保护区内,采用TDP热扩散探针法连续监测了不同径级的西伯利亚云杉阳生面和阴生面的树干液流,明确不同大小的树体在参与森林水分循环中的的作用及其差异。结果表明:6—9月,西伯利亚云杉树干液流季节变化呈多峰曲线型,同一径级西伯利亚云杉树干阳生面与阴生面的液流启动时间、达到峰值时间一致; 8月份的树干液流量比其他月份的大,其大、小径级树干阳生面的最大液流速率分别是阴生面的1.45倍和1.19倍; 生长季内大径级西伯利亚云杉的总液流通量为5 974.90 kg,小径级的为1 628.71 kg; 晴天时树干液流的日变化呈多峰型,阴天时为单峰型; 夜晚时段小径级西伯利亚云杉的液流持续存在的时间较大径级的长,不同天气条件下的夜间液流主要用于树体自身夜间补水; 大径级和小径级西伯利亚云杉阳生面、阴生面的夜间液流速率分别是晴天的1.49、1.23倍和1.13、1.20倍。研究表明,影响西伯利亚云杉树干液流昼夜变化的主要因素为气温、水汽压、光合有效辐射、土壤温湿度和风速。     

长三角地区典型树种杉木液流速率变化特征

2012年2月—2013年1月,利用热扩散技术和ECH2O系统对南京东善桥林场的杉木(Cunninghamia lanceolata)树干液流速率及相关环境因子进行连续观测,研究分析了杉木液流速率的变化特征。结果显示:不同季节不同天气的杉木液流速率日变化表现出明显的昼夜变化规律,变化曲线表现为单峰曲线。夏季的液流速率最高,峰值为1.45～3.49 kg/h,其次是秋季(0.55～1.91 kg/h),春季的液流速率峰值为0.71～1.44 kg/h,冬季液流速率最低,峰值为0.30～0.85 kg/h。降雨雨量越大,雨后液流速率开始的时间越早,峰值越高,影响持续的时间越长。冬季,降雨开始后液流速率会迅速升高,雨后就会很快降低,而夏季,液流速率会在雨后的白天表现出明显升高,在次日之后会再次降低到原来水平。影响杉木液流速率的主导环境因子存在季节性差异,各相关性系数分别为:春季饱和水气压差(0.884),夏季空气相对湿度(-0.882),秋季饱和水气压差(0.798),冬季林外太阳辐射(0.621),土壤温度是影响杉木日均液流速率的重要环境因子。     

油松和侧柏边材液流相对于空气温度的滞后效应

林木耗水的准确评价对于低耗水树种的选择及林分结构优化配置具有重要意义。利用热扩散式边材液流探针和自动气象站,对油松和侧柏的边材液流速率和空气温度等环境因子进行了为期一年的同步测定,分析了空气温度与边材液流间的滞后效应。研究结果表明:林冠上层空气温度与液流速率的相关性最为显著。液流启动要滞后于空气温度2h以上,液流峰值出现的时间一般要比空气温度早1～2 h,液流趋于停止的时间和空气温度相差不大。液流速率和空气温度之间存在明显的滞后效应,春、夏、秋季油松树干边材液流与空气温度变化的滞后时间分别为170 min、-60 min和0 min,侧柏边材液流相对于空气温度分别提前40 min、30 min和10 min。考虑液流相对于空气温度的"滞后效应"可提高液流速率的拟合精度,油松提高了42.9%～122.0%,侧柏提高了6.4%～14.6%。     

广东龙门地区草地下垫面地表辐射和能量平衡观测和分析

 利用2009年9月-2010年1月在广东省龙门县收集的涡动相关观测资料,比较了广东龙门地区草地下垫面秋、冬季不同天气条件下的地表通量特征。发现地表辐射平衡分量和能量平衡分量都存在明显的月际变化。典型晴天下辐射通量除长波辐射外均表现为标准的单峰日循环形态。在阴、雨天,辐射通量日变化曲线波动大,出现双峰甚至是多峰的形态。地面长波辐射略大于大气长波辐射,两者的差值在雨天、阴天、晴天依次增大。在辐射平衡中,地面长波辐射贡献最大,大气长波辐射次之,再依次为太阳短波辐射、净辐射和反射辐射。与晴天相比,阴天潜热、感热均减少。与秋季相比,冬季潜热减少,感热增加。在晚上存在负水汽输送现象。降水天里地热流量全天为负值,土壤从深层向地表释放热量。无论晴天还是阴天,地表和浅层土壤温度都表现为准正弦曲线。土壤温度的活动层基本在10cm土壤层内,各层土壤温度峰（谷）值出现的时间随着土层厚度增加而延迟,10cm以下土壤温度几乎无日变化特征,雨天时地面和浅层土壤温度呈下降趋势。各层土壤温度不仅跟天气状况有关,晴天高于阴天,还存在秋季地温度高于冬季的季节变化。     

天目山柳杉树干液流的昼夜及季节变化

利用热扩散式液流探针,连续观测天目山古柳杉生长季树干液流速率,同步测定环境因子,测定柳杉液流昼夜变化、晴雨天气液流通量及不同月份的日均液流量变化特征,分析树干液流与环境因子的响应关系。结果表明:(1)柳杉树干液流量日变化幅度显著,日最大值和最小值分别为194.0 kg/d和5.4 kg/d;(2)晴天树干液流变化幅度比雨天要大,不同月份日均液流量最高为6月(66.85 kg),最低为8月(46.12 kg);(3)柳杉树干液流与空气温度、辐射强度呈极显著正相关,与空气湿度呈负相关。     

火炬松树干液流的研究

采用ICT-2000TE树干液流测定系统，研究了密度为1020株/hm^2的11年生火炬松秋季树干液流特征及其与环境因子的关系。结果表明：火炬松树干液流表现为单峰曲线，日出后，树干液流迅速上升，峰值出现在中午前后，日落后至次日日出前液流微弱或几近无上升液流；树干液流速度白天10时至17时平均约26cm/h，最大达到54cm/h；不同径阶火炬松树干液流流量差异极显著。4株样木的胸径分别为13．5，10．2，15．7，16．6cm，秋季耗水量分别为13．28，13．27，36．33，49．80kg/d。环境因子对树干液流的影响次序由大到小依次为：气温、相对湿度、光合有效辐射、土壤温度、土壤水分；逐步回归建立的方程达到极显著水平。     

3种优势树种深秋树干液流特征与环境因子的关系

运用热扩散法对福建万木林自然保护区3种优势树种木荷(Schima superba)、米槠(Castanopsiscarlesii)和杉木(Cunninghamia lanceolata)树干液流速率进行测定,并结合自动气象站同步连续监测太阳辐射、空气温度、空气相对湿度等环境因子.结果表明:3种优势树种树干液流速率呈现明显的昼高夜低起伏趋势,白天液流速率变化显著,夜间液流速率变化缓慢;阔叶树木荷与米槠树干液流速率日变化和峰值远大于针叶树杉木,且阔叶树树干液流速率均为北面南面,针叶树树干液流速率则为南面北面;3种优势树种液流速率与太阳辐射、空气相对湿度和水气压亏缺均呈极显著相关(p0.01),其相关性大小依次为:水气压亏缺空气相对湿度太阳辐射空气温度.     

2种典型荒漠植物多尺度蒸腾日变化特征及其尺度转换研究

针对西北干旱荒漠区水分循环与生态平衡问题,利用热扩散(TDP)探针监测典型荒漠植物梭梭和柽柳的枝条和胸径的液流日变化,并分析不同尺度液流与环境因子的关系及其尺度间的转换方法。结果表明:梭梭和柽柳的枝条和胸径的液流开始时间基本与太阳辐射开始增强的时间一致,且都滞后于温度和水气压亏缺(VPD)的开始升高时间。太阳总辐射是植物液流的启动器,而VPD是植物液流的加速器。不同环境因子对梭梭和柽柳不同尺度液流的影响作用不同,整体相关性大小为:总辐射光合有效辐射温度VPD。梭梭枝条间差异不明显,可以较好的上推出胸径的液流密度,即梭梭枝条尺度和冠层尺度间蒸腾作用可以较好的转换:y=1.925x+0.569,R2=0.956。柽柳枝条间差异较大,枝条液流与胸径液流间的相关性相对较小(y=2.418x+0.808,R2=0.697),把枝条液流上推到胸径尺度需分析不同位置的枝条间液流的差异性及其与微环境的关系,进一步修正尺度上推方程。     

西藏东南部急尖长苞冷杉蒸腾耗水及其驱动因子分析

目的 探讨不同径级急尖长苞冷杉个体蒸腾耗水规律,并分析其与主要气象因子的相关性,为明确西藏亚高山区林木生长规律提供重要参考。方法 应用树干液流测定系统在西藏色季拉山天然急尖长苞冷杉林内对8株不同径级急尖长苞冷杉个体进行蒸腾耗水的连续测定,并同步监测5个气象因子。结果 急尖长苞冷杉树干液流速率日变化为单峰曲线,7月、8月和9月8株样木平均液流速率分别为137.09、142.71和184.43 g/h,日活动时间为10:00—22:00,其峰值出现在16:00左右。急尖长苞冷杉树干蒸腾耗水速率与大气温度和光合有效辐射呈极显著正相关关系,与饱和水汽压差显著正相关,与大气湿度极显著负相关,与风速无关;蒸腾耗水与各因子相关系数绝对值排序为大气湿度>大气温度>光合有效辐射>饱和水汽压差。急尖长苞冷杉边材面积和日蒸腾耗水量均与胸径呈极显著的二次曲线关系,决定系数分别为0.999和0.937。结论 急尖长苞冷杉蒸腾耗水日变化呈“N”形变化,受大气温湿度和光合有效辐射等环境因子影响显著;随胸径增加,单株日蒸腾耗水量迅速升高。     

梭梭根际根瘤菌对紫花苜蓿生长及耐盐性的影响

目的 土壤盐渍化是降低植物生产力、制约农业发展的主要非生物胁迫因素之一,豆科植物共生固氮菌对土壤盐渍化非常敏感,因此探讨盐胁迫下荒漠植物根际根瘤菌资源对紫花苜蓿生长及耐盐性的影响,有望为豆科植物新型复合微生物菌肥的研发和增强紫花苜蓿(Medicago sativa)耐盐能力提供理论基础和优质菌种资源。方法 以从梭梭(Haloxylon ammodendron)根际分离得到的3株根瘤菌(WAW-10、WA30-5和WM30-21)为研究对象,探究0和300 mmol/L NaCl处理下3株梭梭根际根瘤菌对紫花苜蓿生长和耐盐性的影响。结果 接种3株梭梭根际根瘤菌均促进了正常条件和盐胁迫下紫花苜蓿植株的生长,叶绿素含量、根系活力、含碳量和含氮量均显著提升,尤以菌株WM30-21的综合效果最佳;各接菌处理均可诱导紫花苜蓿结瘤,尤以菌株WM30-21的效果最佳。盐胁迫下,接种3株梭梭根际根瘤菌均提高了紫花苜蓿的过氧化氢酶活性,降低了相对质膜透性和丙二醛含量,从而维持了质膜的相对完整性;并提高了紫花苜蓿叶片可溶性糖和脯氨酸含量,从而增强了渗透调节能力;还降低了紫花苜蓿植株中的Na⁺含量、维持K⁺含量的相对稳定,从而提高了钾、钠离子物质量之比(K⁺/Na⁺),其中以菌株WM30-21的效果最佳。结论 接种3株梭梭根际根瘤菌均不同程度地促进了紫花苜蓿的生长,并通过维持质膜的相对完整性、增强渗透调节能力和提高K⁺/Na⁺来增强其耐盐性,其中以菌株WM30-21效果最佳。     

河南洛阳马尾松树干液流昼夜变化特征及其影响因子分析

【目的】揭示马尾松(Pinus massoniana)在我国分布北界的树干液流昼夜特征及其与环境因子的关系,探索马尾松蒸腾耗水规律,为深入了解树木水分利用机制提供研究基础。【方法】以分布在河南洛阳的马尾松为研究对象,采用TDP热扩散探针和小型自动气象站对样地内的马尾松树干液流及周围环境因子进行连续监测,分析马尾松树干液流昼夜变化特征及其影响因子。【结果】(1)研究区马尾松树干液流速率呈昼高夜低的单峰曲线;马尾松存在夜间液流,零点前液流活动较零点后活跃。(2)6—10月的白天(太阳辐射大于5 W/m²)和夜间(太阳辐射小于5 W/m²)马尾松单株日均液流量为36.08 kg;夜均液流量为2.55 kg,占全天液流量的4.87%～9.27%;零点前液流量占夜间液流量的83.42%～95.54%。(3)马尾松树干液流速率与太阳辐射、饱和水汽压差(VPD)、温度、湿度、风速和降水量存在显著的相关性(P<0.05);太阳辐射是白天树干液流的最大影响因子,VPD是夜间树干液流的最大影响因子。【结论】在我国中西部地区相对干旱生境下,马尾松树干液流具有...     

树干液流对环境变化响应研究的整合分析

【目的】从生态系统和全球尺度上考察了树干液流和生物及非生物因子之间的关系,将影响因子参数化以进行全球树干液流的估计,量化比较人为控制环境试验对液流的影响。【方法】采用数据整合分析方法,收集2001—2019年树干液流相关研究数据,从森林生态系统和全球尺度上研究树干液流密度(Fd)对生物和非生物因子的响应,并对树干液流与年平均温度(MAT)、年平均降水量(MAP)、饱和水汽压亏缺(VPD)、光合有效辐射(PAR)、土壤含水率(ρ)等主要影响因子的关系进行多元回归分析。【结果】胸径(DBH)和叶面积指数(LAI)都与Fd在生物群落和全球尺度上高度相关;VPD与Fd呈负相关关系;通过MAT、MAP、VPD、DBH和土壤体积含水率建立参数化模型可以估算树干液流密度;不同控制试验通过影响环境因子,进而影响森林蒸腾。【结论】树干液流主要受到自身生物因子和环境因子的影响并且影响程度因生态系统而异,人为活动可导致环境因子改变进而影响树干液流及蒸腾。     

乌兰布和沙漠绿洲防护林体系小气候效应研究

【目的】 研究绿洲防护林体系的小气候效应,为绿洲防护林体系的长期经营与健康发展提供科学数据。【方法】 对乌兰布和沙漠绿洲防护林内、外2个气象站36 a(1983—2018年)连续监测的气象数据进行了统计分析,研究了2个站点的大气温度、地表温度、相对湿度、降水量、蒸发量,以及风速的年、季和月变化特征,分析了绿洲防护林内、外小气候的差异并探讨了产生差异的原因。【结果】 ①绿洲防护林内、外的大气温度、地表温度和降水量年际变化特征总体呈上升趋势,相对湿度、蒸发量和风速总体呈下降趋势,绿洲防护林体系使大气温度降低0.2~1.6 ℃,地表温度降低0.10~5.49 ℃,相对湿度增加0.5%~18.6%,降水量增加0.5~100.7 mm,蒸发量降低18.4~1 282.8 mm,风速减小0.45~1.98 m/s;②绿洲防护林内、外的每10 a的气温变化倾向率分别为0.27、0.32 ℃,地温变化倾向率分别为0.28、0.36 ℃,降水量变化倾向率分别为1.8、2.5 mm,相对湿度变化倾向率分别为-0.2%、-1.3%,蒸发量变化倾向率分别为-42.5、-78.4 mm,风速变化倾向率分别为-0.1、-0.2 m/s;③绿洲防护林内和林外大气温度、地表温度、相对湿度、降水量和蒸发量的年内变化规律均为先增加后降低,为单峰曲线,而风速的年内变化曲线为双峰曲线;④绿洲防护林内、外各环境因子具有明显的季节差异,春、夏、秋、冬四季大气温度、地表温度和蒸发量增长率均为林外高于林内;四季相对湿度均为林内高于林外,风速则相反;降水量春、夏季林内高于林外,秋、冬季为林内低于林外。【结论】 绿洲防护林体系具有降低气温和地温、减少蒸发、降低风速、增加空气相对湿度和降水等生态功能,防护林及其内农作物生长季节尤为明显,这对于提高作物产量起着积极作用,进而改良土壤,并对维持绿洲可持续发展起着重要作用。     

龙爪槐枝干溃疡病的病原研究

【目的】鉴定龙爪槐枝干溃疡病的病原菌。【方法】采用组织分离法从龙爪槐枝干溃疡病病枝获得疑似病原菌,并通过野外致病性测定该病原菌,结合该病原菌的形态学特征、rDNA-ITS和EF-α基因序列分析,进行病原菌的种类鉴定。【结果】完成了F6菌株致病性分析的科赫法则实验,证实了其致病性; 鉴定该菌为腐皮镰孢菌复合种[Fusarium solani species complex(FSSC)]。【结论】腐皮镰孢菌复合种(FSSC)为引起龙爪槐枝干溃疡病的病原菌。     

水分变化对荒漠植物白刺气体交换参数及形态特征的影响

【目的】为预测干旱半干旱地区荒漠灌木对水资源紧缺现状的响应,分析了不同水分条件对白刺幼苗光合及形态特征的影响。【方法】以内蒙古乌兰布和沙区的白刺为试验材料,设置5个土壤水分梯度:CK、T1、T2、T3、T4(分别为田间持水量的100%、≥80%~100%、≥60%~80%、≥40%~60%、≥20%~40%),对其气体交换参数及各器官形态特征进行研究。【结果】与对照(CK)相比,水分含量降低到≥40%~60%和≥20%~40%(T3和T4)时,白刺的净光合速率日变化均存在下降的趋势,分别下降了42.16%和44.73%;在不同的水分处理下,白刺蒸腾速率与气孔导度密切相关,并且相关系数大于净光合速率与气孔导度的相关性;各水分处理下白刺水分利用效率的日均值大小顺序为:T2>T1>T3>CK>T4。T2处理下,白刺根、茎、叶各形态指标达到最大值,并且显著高于其他处理(P<0.05)。【结论】从白刺的光合特征角度看,在不同的水分处理下,白刺的净光合速率的日变化均呈双峰曲线,并在14:00左右净光合速率值最低,均存在光合“午休”现象。根据白刺净光合速率、胞间CO₂浓度以及气孔限制值的变化,在CK、T1和T2处理下白刺光合“午休”的原因主要是由气孔因素引起;在T3和T4处理下光合“午休”的原因主要是由非气孔因素引起。60%~80%的土壤含水量是适宜白刺生长的最佳水分条件。