间断加热模式下热扩散技术在侧柏树干液流测定中的适用性

为了评估热扩散式探针法中的间断加热模式在侧柏树干液流速率测定中的适用性,提高树木蒸腾耗水测定的准确性,本研究选取侧柏为对象,以整树容器称重法测定值为基准,采用热扩散树干液流测定技术,设置3种不同的加热模式: 60 min/0 min(持续加热模式)、30 min/30 min(30 min加热30 min冷却的间断加热模式)、10 min/50 min(10 min加热50 min冷却的间断加热模式),分析不同加热模式处理下温差的梯度特征。同时构建间断加热模式下Granier校正公式,并进行有效性验证分析其误差大小。结果表明: 间断加热模式计算的液流速率与整树容器称重法测定的蒸腾速率日变化规律一致,且间断加热模式能够迅速升温、降温并趋于稳定。Granier原始公式计算的液流量较小,与称重法相比,降低了61.3%;经拟合后,10 min/50 min校正液流速率公式: F_d=0.0177K^0.9457(R²=0.88),30 min/30 min校正液流速率公式: F_d=0.0378K^1.3146(R²=0.85)。利用新的公式重新计算的侧柏液流速率较称重法测定的蒸腾速率差异较小,且10 min/50 min校正公式计算的液流速率较蒸腾速率的误差更小,降低了5.9%,可以表达出真实的液流速率。在实际应用中,采用10 min/50 min的间断加热模式能够降低自然温差的影响,减少功耗,准确反映侧柏的真实液流速率。     

Granier原始公式计算树干液流速率的适用性分析——以毛白杨为例

热扩散探针(TDP)在林木蒸腾研究中应用极广,其测定数据的计算精度直接影响对林木和林分耗水的精准定量。Granier原始公式(Fd=0.0119K1.231, Fd为液流速率(cm·s–1), K为温差系数)是计算TDP测定数据的标准方法,但其准确性备受质疑。为系统了解Granier原始公式的适用性和明确对其校正的必要性,该研究以毛白杨(Populus tomentosa)为实验材料,采用室内茎段法和整树容器法,针对不同型号的TDP探针评估Granier原始公式的精度,并对比不同方法校正公式的应用效果。与茎段法实测值相比,Granier原始公式计算的液流速率平均低估52.3%–61.4%。通过茎段法和整树容器法得到的校正公式分别为Fd=0.0362K^1.870和F_d=0.0105K^0.976;且一种方法下得到的校正公式,在其他方法条件下应用时存在较大偏差。与Granier原始公式相比,整树容器法校正公式计算的大田生长状态下的7株林木的平均液流速率没有显著变化,但茎段法和其他研究中得到的毛白杨校正公式的计算结果均显著变大。...     

基于侧柏蒸腾量分析Granier经验公式的测量精度

为了解Granier热扩散法测定树木蒸腾耗水量的精度,2010年5-6月采用热扩散探针测定盆栽侧柏的液流量,并以整树盆栽称重法作为对照.结果表明:热扩散法测定侧柏南、北两个方位的树干液流速率与称重法测定的蒸腾速率均具有良好的线性关系(R2 ＞0.825).侧柏南、北两个方位的树干平均日液流量分别比平均日蒸腾量低10.6％和15.1％,但未达到显著水平.尽管昼夜温差较大会造成侧柏日液流量小于日蒸腾量,但采用Granier热扩散法测定侧柏的蒸腾量在日尺度上具有较高的可靠性.     

应用热扩散法测定香蕉树蒸腾速率

香蕉树植株高大,一般采用间接方法确定耗水量,但所得结果受土壤、大气和农艺措施等因素的影响较大.本文于2005年11月15日—12月5日在温室内采用热扩散法（即Granier法）测定香蕉树的茎液流,并与用数字天平（称重法）测定的香蕉树蒸腾速率进行对比试验. 结果表明,Granier法测定的日茎液流量与称重法测定的日蒸腾量相差4％.Granier法测定的茎液流速率一般滞后于称重法确定的蒸腾速率1 h左右.当日蒸腾量小于0.05 L·m^-2（活性叶面积）时,Granier方法不能测定茎液流量.Granier传感器一般在安装2～3 d后即可正常工作,同时在多株植株上安装Granier传感器取其平均流速值计算蒸腾量可以明显减小测量误差.     

应用热扩散法测定香蕉树蒸腾速率

香蕉树植株高大,一般采用间接方法确定耗水量,但所得结果受土壤、大气和农艺措施等因素的影响较大.本文于2005年11月15日—12月5日在温室内采用热扩散法（即Granier法）测定香蕉树的茎液流,并与用数字天平（称重法）测定的香蕉树蒸腾速率进行对比试验. 结果表明,Granier法测定的日茎液流量与称重法测定的日蒸腾量相差4％.Granier法测定的茎液流速率一般滞后于称重法确定的蒸腾速率1 h左右.当日蒸腾量小于0.05 L·m^-2（活性叶面积）时,Granier方法不能测定茎液流量.Granier传感器一般在安装2～3 d后即可正常工作,同时在多株植株上安装Granier传感器取其平均流速值计算蒸腾量可以明显减小测量误差.     

基于侧柏液流的测定对Granier原始公式系数进行校正

为研究Granier原始公式计算单株树木蒸腾耗水量的准确性,以侧柏作为研究对象,采用热消散方法测定在15、30、50、70和90cm水柱高度形成不同压力梯度下的树干液流通量密度,并以称重法作为对照,利用回归分析方法拟合称重法测定的液流通量密度与热消散法测定的树干液流温差系数(K值),进而建立校正公式.结果表明:基于侧柏校正的Granier公式为Fd=0.0115K0.5581(R2=0.8319).与称重法测定的液流通量密度相比,校正的Granier公式计算的结果略高(6.70±0.02)％,而Granier原始公式计算的则低估(78.53±0.04)％.由此可知,采用校正的Granier公式计算侧柏的液流通量密度具有较高的精度.     

北京绿化树种油松、雪松和刺槐树干液流的空间变异特征

城市绿化树木具有多重生态效应, 其耗水量不容忽视。在不了解树干液流空间变异的前提下, 将点的测定值推广到整树或者林段尺度会产生很大的误差。为准确地确定整树耗水, 采用热消散探针法研究了夏秋季北京成年常绿树种油松(Pinus tabulaeformis)、雪松(Cedrus deodara)和刺槐(Robinia pseudoacacia)树干液流的空间变异特征及产生原因。各树种树干液流存在方位变异, 受树干靠南的方向受光较多、木材解剖特征和枝下高高度的影响, 油松和雪松液流密度与方位之间的关系较为固定, 而刺槐液流密度与方位之间的关系表现出随机性。不同方位每小时液流密度之间高度相关(p < 0.000 1)。因此, 可以基于这种关系准确地计算其他方位的液流(R² > 0.91, p < 0.000 1)。油松和雪松树干液流的径向变异显著, 较深处和较浅处树干液流的日变化格局相似, 但是较深处的液流明显滞后于较浅处的树干液流, 且较浅处树干液流对环境因子的响应远高于深处的液流。不同深度树干液流之间密切相关, 因此可以利用较浅处的液流外推其他深度的液流(R² > 0.89, p < 0.000 1)。然而, 同一棵树不同方位径向剖面特征不同, 雪松南向较深处的液流明显高于其他方位, 且滞后不显著, 这与树冠南向受光较多有关。结合误差分析, 采取北向15 mm和75 mm深处的液流密度均值来估算整树耗水较为准确。     

气候过渡区环孔材和散孔材树种的水分利用特征

采用Granier树干液流监测系统, 于2014年6-9月份监测河南信阳鸡公山自然保护区内的枫香(散孔材)和栓皮栎(环孔材)水分利用特征及其对环境因子的响应。结果显示: 在7月份干旱天气和虫灾情况下, 导致环孔材树种叶面积大量减少, 7-9月份期间枫香和栓皮栎的日间平均树干液流密度值分别为33.1 g·m^–2·s^–1和24.8 g·m^–2·s^–1; 而6月份的数值分别为31.6 g·m^–2·s^–1和44.2 g·m^–2·s^–1。枫香和栓皮栎的树干液流密度与大气水汽压亏缺(VPD)呈对数函数关系, 决定系数R²分别为0.38和0.91。液流速率与lnVPD的斜率/ VPD =1下的液流速率, 枫香和栓皮栎分别为0.62和2.87; 此比值受栓皮栎的叶面积和水力导度的影响。枫香的实际蒸腾速率普遍比通过方程计算的预测值低。由于栓皮栎水分利用对环境的较高敏感性, 水分胁迫会导致水分利用下降从而影响生长速率, 进而减缓木材产出的时间。因此在气候变化背景下(极端干旱事件频繁发生), 需要根据不同的林业管理目标合理配置两种木材结构树种。     

五针热脉冲探头在测定树干液流中的应用

准确测量树干液流对研究树木耗水特性、植物生理和生态水文效应等具有重要意义.本文选用一种新型五针热脉冲多功能数字探头(PHPP),运用热脉冲理论,测量小叶杨树干液流,并与热扩散探针(TDP)进行对比分析,探究五针热脉冲探头测量树干液流的适用性和准确性.结果表明: 五针热脉冲探头能够准确揭示小叶杨树干液流昼夜变化规律,并且与热扩散探针测量结果呈显著的线性相关关系,R²达到0.90,均方根误差为2.75,平均相对误差为11%.PHPP探头能较为精确地识别低液流和逆液流,可以快速准确地拟合热参数,直接测得树干液流速率,应用潜力较大.     

热消散法(TDP)在5种竹子蒸腾耗水测定中的适用性评价

为评价热消散法在竹子蒸腾耗水测定中的适用性,利用室内离体竹段注水变压法结合野外整株容器称重法对Granier 公式进行了验证和系数校正,同时观察了5 种竹子(毛竹Phyllostachys edulis、粉单竹Bambusa chungii、青皮竹B. textilis、茶秆竹Arundinaria amabilis、龙头竹B. vulgaris)的茎秆维管束结构。结果表明,茎秆维管束分布不均,维管束发育程度从竹壁外向内逐渐成熟,输水能力也逐渐增强。液流密度(F_d)和液流指数(K)呈幂函数关系,相关系数R²>0.83,说明热消散探针方法能较好地估算竹类的液流密度。用整株容器称重法对推导出的液流密度公式进行校正,校正后的液流密度公式与原始Granier 公式中各系数均不同,尤其是α 值。分别采用校正前后公式计算的竹子日蒸腾量差异显著,尤其是一天中液流高峰时段(午间)的差异最大。因此,只要对热消散探针方法准确验证、校正Granier 原始公式系数,TDP 技术是估计竹类植物水分利用的一种适宜方法。     

不同地下水矿化度对柽柳光合特征及树干液流的影响

为揭示柽柳(Tamarix chinensis)光合能力及耗水特征对地下水矿化度的响应规律, 以黄河三角洲建群种——柽柳3年生植株为研究对象, 在1.2 m的潜水水位下, 模拟设置淡水、微咸水、咸水和盐水4种不同的地下水矿化度, 测定柽柳叶片光合-光响应、蒸腾速率和树干液流的日变化。结果表明: 地下水矿化度通过影响土壤盐分可显著影响柽柳光合特性及耗水性能。随地下水矿化度升高, 柽柳叶片净光合速率(P_n)、最大P_n、蒸腾速率、气孔导度、表观量子效率和暗呼吸速率均先升高后降低, 而水分利用效率(WUE)持续降低。淡水、微咸水和盐水处理下, 柽柳P_n光响应平均值分别比咸水处理降低44.1%、15.1%和62.6%; 微咸水、咸水和盐水处理下, 柽柳WUE光响应平均值分别比淡水处理降低25.0%、29.2%和41.7%。随地下水矿化度升高, 柽柳叶片光饱和点先升高后降低, 而光补偿点持续升高, 光照生态幅变窄, 光能利用率变低。淡水和盐水处理下, 柽柳P_n下降分别是非气孔限制和气孔限制引起的。柽柳树干液流速率随地下水矿化度升高而先升高后降低, 咸水处理下树干液流速率日变幅最大, 日液流量最高。淡水、微咸水和盐水处理下日液流速率平均值分别比咸水处理降低61.8%、13.1%和41.9%。咸水矿化度下柽柳有较高的光合特性, 在蒸腾耗水较严重的情况下可实现高效生理用水, 适宜柽柳较好地生长。     

Effects of groundwater salinity on the characteristics of leaf photosynthesis and stem sap flow in Tamarix chinensis

AimsThe objective of this study was to investigate the change pattern of leaves photosynthesis and stem sap flow of Tamarix chinensisin under different groundwater salinity, which can be served as a theoretical basis and technical reference for cultivation and management of T. chinensis in shallow groundwater table around Yellow River Delta.MethodsThree-year-old T. chinensis, one of the dominated species in Yellow River Delta, was selected. Plants were treated by four different salinity concentrations of groundwater—fresh water (0 g∙L^-1), brackish water (3.0 g∙L^-1), saline water (8.0 g∙L^-1), and salt water (20.0 g∙L^-1) under 1.2 m groundwater level. Light response of photosynthesis and the diurnal courses of leaf transpiration rate, stem sap flux velocity and environment factors under different groundwater salinity were determined via LI-6400XT portable photosynthesis system and a Dynamax packaged stem sap flow gauge based on stem-heat balance method, respectively.Important findings The result showed that groundwater salinity had a significant impact on photosynthesis efficiency and water consumption capacity of T. chinensis by influencing the soil salt. The net photosynthetic rate (P_n), maximum P_n, transpiration rate, stomatal conductance, apparent quantum yield and dark respiration rate increased first and then decreased with increasing groundwater salinity, while the water use efficiency (WUE) continuously decreased. The mean P_n under fresh water, brackish water and salt water decreased by 44.1%, 15.1% and 62.6%, respectively, compared with that under saline water (25.90 µmol∙m^-2∙s^-1). The mean WUE under brackish water, saline water and salt water decreased by 25.0%, 29.2% and 41.7%, respectively, compared with that under fresh water (2.40 µmol∙mmol^-1). With the increase of groundwater salinity from brackish water to salt water, light saturation point of T. chinensisdecreased while the light compensation point increased, which lead to the decrease of light ecological amplitude and light use efficiency. Fresh water and brackish water treatment helped T. chinensis to use low or high level light, which could significantly improve the utilization rate of light energy. The decrease in P_n of T. chinensis was mainly due to non-stomatal limitation under treatment from saline water to fresh water, while the decrease in P_n of T. chinensis was due to stomatal limitation from saline water to salt water. With increasing groundwater salinity, stem sap flux velocity of T. chinensis increased firstly and then decreased, reached the maximum value under saline water. The mean stem sap flux velocity under fresh water, brackish water and salt water decreased by 61.8%, 13.1% and 41.9%, respectively, compared with that under saline water (16.96 g·h^-1). Tamarix chinensis had higher photosynthetic productivity under saline water treatment, and could attained high WUE under severe water deprivation by transpiration, which was suitable for the growth of T. chinensis.     

圈养华南虎钩端螺旋体感染情况调查

钩端螺旋体病(Leptospirosis)为致病性钩端螺旋体引起的人畜共患传染病,在世界范围内分布(Levett,2001),可感染鼠科、猴科和犬科等多种动物(Desvars et al.,2012).人或动物通过接触带菌动物的粪便、尿液污染的水和土壤而感染(娄银莹等,2019),可造成黄疸、急性肾功能衰竭、出血性素质...     

马占相思夜间树干液流的分配及其对整树蒸腾估算的影响

采用Granier热消散探针测定了马占相思(Acacia mangium)的树干液流,结合Li-6400光合测定系统测定的夜间叶片气孔导度和蒸腾,将夜间液流区分为夜间树干水分补充和叶片气孔蒸腾。叶片的蒸腾作用微弱,因此,夜间液流主要用于补充贮水部位的水分亏缺。马占相思夜间水分补充量年内和年际的变化不明显,树形特征的差异是解释夜间水分补充量变化的重要因子,夜间水分补充量对于整树蒸腾量的贡献因季节和树木径级的不同而有明显变化,但对整树总蒸腾量计算造成的误差可以忽略。     

毛白杨茎干不同方位夜间液流变化规律及其主要影响因子

为明确毛白杨(Populus tomentosa)不同方位夜间蒸腾量(Nt)及茎干充水量(Sr)等夜间液流活动的规律, 探究不同方位Nt和Sr的主要影响因子, 该研究使用热扩散的方法监测了宽窄行模式下栽植的毛白杨茎干不同方位夜间液流, 并用图像法区分Nt和Sr。使用自动气象站和机械式张力计监测太阳总辐射(R_s, kW·m^-2)、空气温度(T_a, ℃)、空气相对湿度(RH, %)、风速(v, m·s^-1)、土壤水势(ψ, kPa)等环境因子。通过比较各方位的Nt和Sr等液流活动的大小情况及其与环境因子之间的相关性得到方位间夜间液流的差异性以及各方位夜间液流的主要影响因子。结果显示: 宽行距位于东侧的样树西方位的Nt和Sr均最大, 其中西方位的Sr显著大于其他3个方位; 北方位的Nt显著小于其他3个方位; 其他方位间的Nt和Sr无显著差异; 各方位夜间茎干充水量占夜间液流量的比例(Sr/Q)无显著差异。宽行距位于西侧的样树西方位的Nt和Sr亦均最大, 其中西方位的Sr显著大于东方位和南方位; 南方位的Nt最小, 显著小于西方位和北方位, 其他方位间的Nt和Sr无显著差异; 南方位的Sr/Q显著大于其他3个方位。各方位的Nt和Sr均与水汽压亏缺(VPD)有显著的正相关关系, 部分方位Nt和Sr与T_a和RH有显著相关关系, 没有任何方位Nt和Sr与v和ψ有显著相关关系。Nt和Sr方位间的差异(Nt_CV、Sr_CV)与VPD、T_a、RH、v和ψ均无显著相关关系。此外, Sr受白天的液流活动的影响显著。综上所述, 毛白杨不同方位Nt和Sr等液流活动具有较大的差异, 且西方位是优势方位; VPD是影响各方位Nt和Sr的主要气象因子。     

Azimuthal variation in nighttime sap flow and its mainly influence factors of Populus tomentosa

为明确毛白杨(Populus tomentosa)不同方位夜间蒸腾量(Nt)及茎干充水量(Sr)等夜间液流活动的规律, 探究不同方位Nt和Sr的主要影响因子, 该研究使用热扩散的方法监测了宽窄行模式下栽植的毛白杨茎干不同方位夜间液流, 并用图像法区分Nt和Sr。使用自动气象站和机械式张力计监测太阳总辐射(R_s, kW·m^-2)、空气温度(T_a, ℃)、空气相对湿度(RH, %)、风速(v, m·s^-1)、土壤水势(ψ, kPa)等环境因子。通过比较各方位的Nt和Sr等液流活动的大小情况及其与环境因子之间的相关性得到方位间夜间液流的差异性以及各方位夜间液流的主要影响因子。结果显示: 宽行距位于东侧的样树西方位的Nt和Sr均最大, 其中西方位的Sr显著大于其他3个方位; 北方位的Nt显著小于其他3个方位; 其他方位间的Nt和Sr无显著差异; 各方位夜间茎干充水量占夜间液流量的比例(Sr/Q)无显著差异。宽行距位于西侧的样树西方位的Nt和Sr亦均最大, 其中西方位的Sr显著大于东方位和南方位; 南方位的Nt最小, 显著小于西方位和北方位, 其他方位间的Nt和Sr无显著差异; 南方位的Sr/Q显著大于其他3个方位。各方位的Nt和Sr均与水汽压亏缺(VPD)有显著的正相关关系, 部分方位Nt和Sr与T_a和RH有显著相关关系, 没有任何方位Nt和Sr与v和ψ有显著相关关系。Nt和Sr方位间的差异(Nt_CV、Sr_CV)与VPD、T_a、RH、v和ψ均无显著相关关系。此外, Sr受白天的液流活动的影响显著。综上所述, 毛白杨不同方位Nt和Sr等液流活动具有较大的差异, 且西方位是优势方位; VPD是影响各方位Nt和Sr的主要气象因子。     

Comparison of Trunk and Branch Sap Flow with Canopy Transpiration in Pecan

Trunk and branch sap flow were compared with canopy transpirationin a 5-year-old pecan tree (Carya illinoensis ‘Wichita’).Total trunk sap flow, measured by a heat balance trunk flowgauge, was 122.8 kg over a 24 h period, corresponding closelyto the 113.4 kg of canopy transpiration measured by a largeprecision weighing lysimeter. Branches, less than half the diameterof the main trunk, had a total sap flow an order of magnitudeless than the total flow in the trunk. Sap flow in a branchwith a northern exposure was 41% less than that with a southernexposure. When sap flow was normalized per unit tree or branchleaf area, peak sap flow in the south branch matched that inthe main trunk. Tree transpiration and the sap flow in trunkand branches began concurrently, indicating little dynamic waterstorage in the trunk above the gauge. The hydraulic conductanceof the entire tree was 8 to 14 x 10^–14 m s^–1 Pa^–1,similar to values found for a number of woody and herbaceousspecies. Key words: Sap flow, Carya illinoensis, transpiration, lysimeter, trunk flow gauge     

黑龙江省红松人工林枝条分布数量模拟

基于黑龙江省佳木斯市孟家岗林场的12块样地65株人工红松解析木的955个枝解析数据,以Poisson回归模型和负二项回归模型作为备选模型,构建了人工红松二级枝条数量分布模型,并采用AIC、Pseudo-R²、均方根误差(RMSE)和Vuong检验对模型的拟合优度进行比较.结果表明: 每轮一级枝条分布数量集中在3~5个,均值为4个,一级枝条分布数量与人工红松自身的枝条属性相关.一级标准枝上二级枝条分布的离散程度较大,利用全部子回归技术构建二级枝条分布数量模型,最终选择以负二项回归模型为基础的E(Y)=exp(β₀+β₁lnRDINC+β₂RDINC²+β₃HT/DBH+β₄CL+β₅DBH)作为二级枝条分布数量最优预测模型(β为参数;RDINC为相对着枝深度;HT为树高;DBH为胸径;CL为冠长).最优模型的Pseudo-R²为0.79,平均偏差接近于0,平均绝对偏差<7.对于所建立的模型,lnRDINC、CL和DBH的参数为正值,RDINC²和HT/DBH的为负值,随着RDINC增大,在树冠内二级枝条分布数量存在最大值.总的来说,所建立的人工红松二级枝条分布数量模型的预测精度为96.4%,可以很好地预估该研究区域人工红松二级枝条分布数量,为以后枝条的光合作用和生物量的研究提供了理论基础.     

亚热带地区常绿阔叶林SPAC系统水分的氢氧稳定同位素特征

森林的土壤-植物-大气连续体(SPAC)是陆地重要的水循环连续界面过程。本研究通过分析亚热带常绿阔叶林的降水、大气水汽、土壤水、叶片水的同位素组成,探讨森林SPAC系统水分的氢氧同位素组成特征以及植物蒸腾与叶片性状和环境因子的关系。结果表明: 研究区大气降水、土壤水、竹柏枝条水、竹柏叶片水和大气水汽的δD-δ¹⁸O线性回归方程分别为: δD_P=7.97δ¹⁸O_P+12.68(R²=0.97)、δD_S=4.29δ¹⁸O_S-18.62(R²=0.81)、δD_B=3.31δ¹⁸O_B-29.73(R²=0.49)、δD_L=1.49δ¹⁸O_L-10.09(R²=0.81)、δD_V=3.89δ¹⁸O_V-51.29(R²=0.46)。在降水→土壤水→植物水的界面水输送过程中,氢氧同位素逐渐富集,而从土壤蒸发和从植物蒸腾的水汽同位素贫化。在降水和蒸发作用的影响下,土壤水同位素随深度增加有贫化的趋势,而且整体上旱季土壤水同位素比雨季富集。观测期间,枝条水同位素比土壤水略微富集,说明水分在植物体内运输过程中存在受到蒸腾富集作用的可能性。旱季,乔木的枝条水同位素比灌木贫化,说明根系分布更深的乔木植物更倾向于利用深层土壤水。由于在叶片性状、蒸腾速率以及对环境因子的响应程度等方面存在差异,不同植物的叶片水同位素组成随叶龄增长的变化特征有所不同。雨季的环境条件更有利于叶片蒸腾,使雨季的叶片水同位素比旱季富集。叶片水同位素组成与植物叶片含水量呈正相关关系,与相对湿度呈负相关关系,综合反映了植物应对环境变化的水分调控功能。