甘肃石羊河流域干旱荒漠区花棒蒸腾耗水量

研究了甘肃石羊河流域干旱荒漠区天然生长条件下花棒的蒸腾耗水规律．结果表明：花棒木质部液流速率随探针插入深度的加大呈“高-低”变化趋势;主根直径较小的花棒各位点的平均液流速率上升速度较快,变幅较大;不同主根直径花棒的液流量相差较大,但变化趋势较为一致,即昼夜变幅较大,夜间液流量较小,白天液流量较大,呈多峰曲线;日液流量与蒸发蒸腾量ET0呈线性相关,蒸腾耗水主要在6-9月,占生长季总蒸腾量的79．04％;花棒生长后期日液流量与0—50cm深沙层含水量呈显著相关,与其它层含水量无明显相关性;气象因素对花棒树干液流量影响的大小表现为日均气温〉空气水汽压差〉风速．     

甘肃石羊河流域干旱荒漠区柠条树干液流的日季变化

采用基于热补偿原理的SF100热脉冲茎秆液流自动监测系统,监测了柠条树干液流的日季变化规律,利用Tube—TDR监测柠条根区3m土层深度的含水量变化,利用自动气象站同步监测太阳辐射、最高与最低气温、相对湿度、风速、风向等气象因子,同时输出相应的参考作物蒸发蒸腾量ETo。以上述资料为基础,对柠条树干液流的昼夜变化、日际动态、木质部径向不同位点液流速率、不同天气条件下的液流变化及液流的季节变化规律进行了分析。利用SPSS 11．0统计软件,分析了液流量与气象因子的相关关系。结果表明：柠条树干液流昼夜变化显著;木质部径向液流速率随探针插入深度的增加而减小;晴天液流变化幅度较大,雨天液流变化幅度较小;气象因素对柠条树干液流量影响的大小表现为空气水汽压差〉太阳辐射〉气温〉风速。     

毛竹液流特征及其与环境因子的关系

运用Dynamax液流测量系统监测浙江庙山坞自然保护区毛竹液流的日变化,采用型号为EQ-15的土壤水势仪监测0～100cm土层的土壤水势,利用自动气象站同步监测太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、风速等气象因子。结果表明:晴朗天气条件下毛竹液流的日变化过程呈现单峰曲线,具有显著的昼夜变化规律,且变幅大;阴雨天气时液流日变化过程呈双峰或多峰曲线,而且日均液流速率和日液流量均低于晴朗天气,变化较平缓;不同径阶毛竹液流速率波动规律相同,但径级较大毛竹的日均液流速率和液流量较大一些。当0～100cm土层土壤水势在-13～-10kPa时,毛竹液流速率与土壤水势相关性不显著,但当土壤水势低于-200kPa左右时,液流速率和土壤水势呈正相关,土壤水分含量成为限制液流速率的主要因子之一;相关性分析表明,边材液流速率与空气温度、空气相对湿度、光合有效辐射、总辐射、水蒸气压亏缺呈极显著正相关,与空气相对湿度呈极显著负相关。太阳辐射、气温、空气湿度、风速等环境因子作自变量,以液流速率作因变量,经过逐步回归,建立了液流速率与环境因子的多元线性模型。     

花棒液流变化规律及其对环境因子的响应

在西北干旱沙区,采用茎流热平衡技术对花棒主茎、一级分枝和二级分枝液流进行研究.结果表明,在整个生长季内液流速率日变化曲线峰型表现各异,但在短时间段内其液流速率日变化有较强的规律性.主茎和一级分枝液流速率的曲线在生长季中期出现了剧烈动荡,在生长季末期到达最大值后同一数值维持较长时间;二级分枝的液流量在生长季初期出现了“昼低夜高”、生长季中期的液流量低于6、9月份液流量;主茎和一级分枝单日液流量的最大值出现在7月份,分别为5 781.6 g和3 180 g,二级分枝的最大值出现在9月份(480 g).日液流量大小依次为主茎>一级分枝>二级分枝,而液流通量在整个生长期内表现比较复杂.通过对同时观测的气象因子的分析,表明在整个生长季影响花棒液流速率的主导因子是土壤含水率,而在一个较短的时间段内,光照强度、气温和水汽压亏缺则是影响花棒液流速率的主导因子.     

黄土山地苹果树树体不同方位液流速率分析

精准确定果园蒸腾耗水规律是进行果园水肥管理的基础.论文采用热扩散式边材液流茎流探针和微型自动气象站组成的测定系统,对陕北黄土山地苹果树树干液流及相关指标进行了连续观测,分析了不同方位探针树干液流速率的测定结果.结果表明:果树不同生长阶段,液流速率变化较大,白天蒸腾速率较大,蒸腾量占全天蒸腾量均在86.29％以上;不同方位探针测定结果差异明显,东、西向探针测定结果较为接近,南、北向测定结果差异较大;不同方位探针测定边材液流量与参考作物蒸散量的线性模型表明,东、西向探针测定液流量与参考作物蒸散量关系密切,决定系数分别达0.74和0.83,方差分析均方比分别为78.21和137.85,其相关性明显优于南、北方向;比较以水量平衡计算得出的苹果树耗水量,东、西向探针测定的苹果树蒸腾量与水量平衡计算结果较为接近,均方比分别达到14.11和14.57,显著性水平分别达到0.020和0.019,明显高于南北方向探针测定结果.测定苹果树液流量时,选择东面或西面安装液流计探针,可有效减小试验误差.     

油松人工林SPAC水势梯度时空变化规律及其对边材液流传输的影响

 利用热扩散式边材液流茎流探针（TDP）和微型自动气象站组成的测定系统于2001年4月在北京林业大学妙峰山教学实验林场（39°54′N,116°28′E）对低山油松（Pinus tabulaeformis）人工林土壤-植物-大气体（SPAC）界面水势梯度及油松木质部边材液流传输速率的时空变化规律及其相关因子进行了连续测定。土壤水势随深度下降逐渐升高,日周期波动幅度减小,灌水后上层土壤水势迅速提高,但随着水分扩散和林地持续蒸散,土壤湿度迅速下降并逐渐与对照趋同;叶片水势连日逐渐降低,灌水后水势较对照有一定程度提高;林冠不同层次叶片水势在日周期内不同时间差异显著,但同一层次之间差异不明显;油松人工林土壤、叶片、大气水势梯度比约为1∶5∶30,灌水后SPAC相临界面水势差增大,水势梯度提高至1∶15∶90。大气水分饱和亏缺与土壤水势和叶片水势、以及土壤水势与叶片水势之间均有极显著相关性。干旱春季灌溉对油松木质部边材液流时空波动产生很大影响,灌水后连日树干上位边材液流峰值出现时间推迟1 h,连日平均液流速率提高48.59%,连日平均最大液流速率提高25.12%。木质部边材液流速率日变化和连日变化与SPAC水势和气象因子如空气相对湿度、空气温度、太阳辐射强度密切相关。与对照相比,灌水后边材液流速率与SPAC各介质水势和界面水势差的相关性下降。     

民勤绿洲荒漠过渡带梭梭树干液流的时滞特征

应用Granier热扩散探针测定民勤绿洲荒漠过渡带梭梭人工林的树干液流,将液流与饱和水汽压差(VPD)和光合有效辐射(PAR)数据分别进行逐行错位分析,探讨树干液流与环境因子之间的时滞效应.结果表明: 梭梭日液流速率呈现明显的季节变化,6月平均液流速率最大,8月平均液流速率最小.生长季(5-9月)梭梭树干液流与光合有效辐射、饱和水汽压差存在明显的时滞,树干液流滞后于PAR 80 min,提前于VPD 114 min,且不同月份的时滞长短存在差异.尽管梭梭树干液流在日尺度上更加依赖于PAR的变化,但在白天,树干液流与饱和水汽压差间有更紧密的关系.梭梭生长季树干液流与VPD或PAR之间的时滞与树形因子(株高、地径、50 cm处直径、枝下高、冠幅)及夜间液流量的相关性均不显著.     

干旱荒漠区沙冬青茎干液流变化特征及其与气象因子的关系

采用热平衡包裹式树干液流仪(stem heat balance,SHB)监测沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)茎干液流日变化,并利用自动气象站同步监测太阳辐射、空气温度、空气相对湿度、风速等气象因子日变化,研究沙冬青茎干液流在不同季节和天气条件下的日变化特征及其与环境气象因子的关系.研究表明:(1)在夏季沙冬青茎干液流昼夜区别明显,且变幅较大,液流于8:00~9:00开始启动,并迅速于9:00左右达到峰值,然后立即有一个大幅度的下降,后在小幅度波动中维持到19:00左右停止;沙冬青茎干液流在夜间较弱;(2)不同天气条件对沙冬青液流的变化影响较大,沙冬青茎干液流速率的总体变化幅度表现为晴天>阴天>沙尘天气;(3)各季节典型天气下沙冬青茎干液流速率表现为夏季>春季>冬季;生长季茎干液流启动时间早,液流量大;春季液流启动时间次之,液流量变化平缓,维持时间长;冬季液流启动时间最迟,液流变化速率大且维持时间短;(4)沙冬青茎干液流与气象因子的关系密切,其中与太阳辐射的关系最为密切,其次是空气温度和相对湿度,影响最小的是风速.     

山合欢树干液流的季节变化

于2011-2012年干湿季典型月份,应用热扩散式探针法(TDP)对元谋干热河谷乡土树种山合欢进行了树干液流连续监测,并对周围气象要素、土壤水分等进行同步测定,结果表明:(1)山合欢树干液流存在明显“昼高夜低”的变化规律;(2)在湿季不同天气条件下,山合欢树干液流速率存在明显差异,晴天液流均值、峰值约为阴天2.8和2.4倍,雨天的7.5和7.8倍,3种天气中液流启动时间晴天比阴天早约3h,比雨天早约4h;(3)在晴天,山合欢南边液流速率均明显高于北边;而雨天或者无阳光时,南北方位液流速率基本相同;(4)比较山合欢干、湿季典型晴天树干液流峰值、均值、启动时间以及液流通量可知,湿季液流启动时间均早于干季1.5h左右,液流高峰时间段长于干季,峰值和均值约为干季的1.9和2.3倍;湿季液流通量明显高于干季,约为干季的2.3倍.(5)山合欢液流速率与光合辐射强度、大气温度、水汽压亏缺和风速呈极显著正相关,与相对湿度则呈极显著负相关(P＜0.001),气象因子与山合欢树干液流流速的相关性大小依次为:光合有效辐射＞水汽压亏缺＞大气温度＞相对湿度＞风速.     

毛白杨茎干夜间液流时空动态及其环境影响因子

为了更深入地理解树木茎干夜间水分活动机制,该研究针对华北平原典型杨树(Populus spp.)人工林夜间液流和茎干充水的时空动态及其环境影响因子进行探究。该研究以雨养条件下毛白杨(Populus tomentosa)为研究对象,在不同生长时期,利用热扩散法对茎干不同高度处液流速率进行连续监测,对土壤含水率以及气象因子进行同步测定,对比不同时期各高度夜间液流动态及其与环境因子的相关关系。结果显示:雨季前,茎干0.35和1.30m处夜间液流占日总液流量的比例显著高于雨季后,而雨季后茎干7.00 m处夜间液流占比提高了49%。雨季前,茎干各高度处夜间液流速率同步性较高,且随茎干高度增加逐渐递减。雨季后,夜间用水主要来源由根系吸水转变为下部茎干储水,基部夜间液流速率降低66%,不同高度夜间液流的空间特征也发生变化。雨季前后, 4.00–7.00 m茎段为茎干充水的主要发生部位,平均日充水量达4.16 L,而1.30–4.00 m茎段充水量明显低于其他高度茎段,可能主要发挥输水功能。水汽压亏缺、气温和3m深土壤含水率对雨季前后各高度处夜间液流均有显著的正向驱动作用,但这种驱动作用在雨季后明显减...     

The accuracy of the thermal dissipation technique for estimating sap flow is affected by the radial distribution of conduit diameter and density

There are conflicting reports on the accuracy of the thermal dissipation probe (TDP, the Granier method) measurement using the original formula, which is widely used to estimate the transpiration of individual trees and forest stands. In this article, six woody species of three wood types were used to study a possible association between TDP measurement accuracy and wood anatomical characteristics, including the vessel diameter and density, as well as sapwood depth. We found that TDP technique with Granier’s original equation underestimated the sap flux density in six species to various degrees, dependent on conduit size and sap flux. Our calibration using two conifers with small diameters and a high density of tracheids was relatively consistent with Granier’s calibration; however, because there were larger diameters and lower densities of vessels in the two diffuse-porous species, the original calibration significantly underestimated sap flow. Two ring-porous species had the largest diameters and lowest densities of vessels. In particular, Robinia pseudoacacia possessed the shallowest sap wood depth, less than a probe length. Our calibration for the ring-porous species, especially R. pseudoacacia, deviated far from the original calibration, which mostly underestimated the sap flow. The degree of underestimation was well associated with sap wood depth and the radial diameter and density distribution of conduits. Our results demonstrated that a new calibration must be operated for each species together with the sapwood depth determination and more probes may be applied for one stem in the field to obtain the more accurate sap flux. In addition, we investigated the effects of different environmental temperature and perfusing fluid composition on the TDP-based sap flux measurement. We found that an environmental temperature reduction from 25 to 0 °C did not alter the values of the maximum temperature difference (ΔT_m) between a heated probe and a reference probe when there was no sap flow, verifying that ΔT_m measured at night can be used as a reference in daytime.     

液流径向变化对尾巨桉单株日蒸腾量估算的影响

采用Granier热扩散方法(TDP)测定了尾巨桉2个径向深度(0～2和2～4 cm)的液流速率,探讨液流径向变化对树木蒸腾估算产生的影响、不同个体大小的估算误差以及估算误差与光合有效辐射(PAR)和水汽压亏缺(VPD)的关系.结果表明: 尾巨桉的日蒸腾量在单点径向深度0～2 cm条件下估算值最大,两点综合估算值次之,单点径向深度2～4 cm最小,单点径向0～2 cm和径向2～4 cm所得的日蒸腾量分别较两点综合估算值高估了32.9%和低估了58.7%;用单点径向0～2 cm估算蒸腾量时所产生的误差随胸径的递减而减少,胸径为17.7、12.9和9.8 cm的树木产生的估算误差分别为51.7%、33.0%、18.0%,而单点径向2～4 cm所产生的估算误差则没有明显的径级差异;PAR和VPD都与单点径向0～2 cm估算误差有较好的正相关性,相比较VPD而言,PAR与单点径向0～2 cm估算误差的相关性更好.相比传统的仅用单一深度液流速率估算单株蒸腾耗水量的方法,两点估算方法一定程度上提高了日蒸腾量计算的精度,为尾巨桉人工林森林耗水量估算提供了可靠依据.     

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。     

胡杨根系水力提升作用的证据及其生态学意义

生长在塔里木河流域的荒漠河岸林植被虽长期忍受着高温和干旱的威胁, 然而它们却能够一直延续并保存至今。除了植物深根系吸水作用外, 另一个更主要的原因可能就是荒漠河岸林植被存在水力提升的效应。该文采用HRM热比率法茎流仪对3株胡杨(Populus euphratica)主根和侧根的液流速率分别进行了为期4 d的连续监测; 利用自动气象站对微气象因子：风速、空气相对湿度、叶面温度和地表温度进行连续监测; 同时采用了烘干法对不同深度土层在不同时刻的土壤含水率进行了取样分析。试验结果表明：胡杨主根液流在白天和夜间均表现为正值, 相反的, 胡杨侧根液流速率则出现了明显的夜间负向流动。胡杨根系0~120 cm土层土壤水分含量具有下湿上干的变化趋势; 胡杨侧根在夜间发生负向流动后, 土壤含水率显著升高, 尤其在60~120 cm土层中, 4:00土壤含水率上升幅度达到4:00时刻土壤含水率的22%~26%。影响胡杨侧根液流速率的主要气象因子主要是叶面水汽压亏缺。     

民勤绿洲二白杨树干液流的径向变化及时滞特征

树木的树干液流是反映树木生理活动动态、估算单株耗水量的重要基础.本文利用热扩散技术,对民勤绿洲二白杨3株(30年生)大树树干边材各4个深度(2、3、5、8 cm)的液流速率(J)进行连续两个生长季(2011、2012)的监测.结果表明: 二白杨边材液流速率最高的位点约在形成层下3 cm深处(J₃),其次依次为2、5和8 cm处(J₂、J₅和J₈),在大气蒸发潜力(ET₀)最强的6月,典型晴天日的J₃可达28.53 g·cm^-2·h-1,分别是J₂、J₅和J₈的1.42、2.74和4.4倍,径向差异明显.在日变化过程中,边材不同深处间液流速率峰值出现的时刻相差在20 min以内,但与太阳总辐射(R_s)、大气水汽压亏缺(VPD)峰值出现的时刻相差较大,在生长旺季(6—8月)的典型晴天,J的峰值滞后R_s峰值的时长(时滞)可达55～88 min,越靠近边材内侧,时滞越长.J峰值提前于VPD峰值的时长达60～96 min,越靠近边材内侧,时滞越短.液流速率的季节变化与ET₀的变化基本一致,随着树木生理活动的逐渐加强,液流传输的主要层次会向边材内部延伸.驱动不同深处液流变化的首要气象因子均为R_s,第二大因子因不同深度有所变化,越靠近内侧,代表水汽状况的因子(VPD)的重要性上升,甚至接近于R_s.
     

Compensation heat-pulse measurements of sap flow for estimating transpiration in young lemon trees

Potted two-year-old lemon trees [Citrus limon (L.) Burm. f.], cv. Verna grafted on sour orange (C. aurantium L.) rootstock, growing in greenhouse, were subjected to drought for 33 d. Control plants were daily irrigated at field capacity. Values of sap flow (SF) were compared with transpiration (E) rates measured gravimetrically. The results underlined the robustness and high sensitivity of the compensation heat-pulse technique for estimating transpiration on a wide range of SF. Good direct correlations between E and SF rates on an instantaneous and daily basis were obtained in both treatments. On a daily basis, a common calibration curve can be used for both irrigation treatments. On an instantaneous basis, changes in SF were matches by similar changes in E in both treatments, although the relationships between these parameters presented different intercepts in each treatment. Sap flow rates were influenced by weather conditions in trees growing in non-limiting soil water conditions. This makes it possible to evaluate the significance of any sap flow measurement in relation to the reference value calculated for the vapour pressure deficit at the time the measurement was taken.This research was supported by Ministerio de Educacion y Ciencia (MEC), (CICYT/FEDER AGL2003-9387-C05-02 and AGL2004-0794-C03-02), and PETRI (PTR1995-0693-OP-02-01) grants to the authors. M.F. Ortuno was a recipient of a Program I3P research fellowship from CSIC.     

不同木材结构树干液流对比研究

采用热扩散法,对东北东部山区代表主要木材解剖构造的水曲柳和樟子松树干液流密度动态特征进行研究,并同步测定光合有效辐射、气温、空气相对湿度、风速、土温、土壤容积含水量等因子。结果表明,水曲柳和樟子松在生长季不同时期晴天的树干液流密度日进程一般为单峰型,水曲柳日最高液流峰值为430.53 cm3.cm-2.h-1,明显高于樟子松(142.43 cm3.cm-2.h-1)。晚上及凌晨液流量占全天比例在生长季结束后,明显增加,其他时期低于20%,说明水曲柳和樟子松存在根压。水曲柳和樟子松树干液流密度变化呈单峰曲线,平均液流密度分别为12.26、6.49 cm3.cm-2.h-1。影响树干液流密度日变化的主导因子为光合有效辐射和水汽压亏缺,二者对主导因子敏感度相当。     

A comparison of sap flow measurements and potometry in two tropical lowland tree species with contrasting wood properties

We evaluated the performance of the Heat Dissipation Technique (HDT) to measure sap flow in whole trees by comparison with potometric water uptake. Two tropical lowland species, Ochroma lagopus (balsa), a pioneer species with light wood and Hyeronima alchorneoides (pilón), a late-successional species with hard wood were examined. Diurnal courses of sap flow measured with the HDT showed good agreement with potometry. At the low sap flow rates (below 1 Kg h(-1)) occurring during nocturnal recharge HDT consistently underestimated sap flow rates. This resulted in the failure of the current version of the HDT to measure nocturnal water uptake, an important component of the water budget of at least one of the two species examined.     

Seasonal changes in water source of four families of loblolly pine (<Emphasis Type="Italic">Pinus</Emphasis><Emphasis Type="Italic">taeda</Emphasis> L.)

Source water utilized by four families of loblolly pine (Pinus taeda L.) was assessed by comparing the H isotope composition ('D) of xylem sap and of soil water from four depths (0-20 cm, 20-40 cm, 1.2 m, and 2.1 m) across 1 year. Soil water 'D values varied with soil moisture content in the well-drained, sandy site and at each of the four soil depths. In September and November 1997 and May through November 1998, xylem sap 'D values closely matched the soil water 'D values of the upper soil horizons (0-20 and 0-40 cm) and, therefore, reflected significant water uptake from upper regions of the soil profile. In March 1998, xylem sap 'D values closely matched the soil water 'D values of the 1.2 m soil depth and, therefore, indicated that trees during this portion of the growing season were obtaining their water from deep in the soil profile. Analysis of source water use with a two-ended mixing model in the 3 months of collection that exhibited a range of soil water 'D values across the soil profile confirmed that trees utilized different sources of water depending upon season of the year. In September 1997 and November 1998, source water uptake was primarily from the upper soil profile while in March 1998, source water uptake was from deep in the soil profile. With few exceptions, we did not find striking differences in source water use between drought-hardy families and those that were locally adapted.     

川西亚高山针叶林土壤呼吸速率与不同土层温度的关系

采用密闭气室红外CO2分析法（IRGA）,在野外连续定位测定了川西亚高山冷杉原始林的土壤呼吸,并对其不同土层（0、5、10、15和20cm）的温度进行了同步测定．在此基础上,分析了土壤呼吸的日、季节动态变化,及其与不同土层温度的关系和土壤呼吸Q10值变化．结果表明：冷杉原始林土壤呼吸呈现明显的日变化和季节变化．土壤呼吸的日最高值出现在12：00-14：00,最低值出现在8：00—10：00,与土壤表面温度的日变化一致;土壤呼吸的季节变化表明：7—8月的土壤呼吸高于9-11月,与不同土层温度季节变化规律一致;土壤呼吸与不同土层温度呈显著的指数增长关系,土壤呼吸速率与土壤15cm深处温度的相关性明显高于其它土层;利用Q10模型计算0～20cm各土层的Q10值分别为2．36、4．75、4．90、6．27和5．46,表明海拔高、温度低的环境条件下,土壤呼吸的Q10值偏高．