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1.
开展土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水势变化的联动分析对于揭示植物水分状况对环境变化的响应机制有重要意义。在黄土高原苹果园对果树生长季大气水势(Ψair)、木质部水势(Ψstem)、土壤水势(Ψsoil)进行连续监测与分析。结果表明: 苹果树在生长季的日平均Ψstem为-0.57 MPa,在-0.24~-2.0 MPa间变化。苹果树SPAC连续体中水势梯度(ΨsoilΨstemΨair)平均为1∶9.8∶1155,其中植-土界面的水势梯度(ΨstemΨsoil)与土壤体积含水率(VWC)间呈极显著的线性正相关关系,ΨstemΨsoil间呈良好的线性关系,且相关性强于ΨstemΨair间的相关性。当Ψsoil<-0.08 MPa(VWC=17%,约为田间持水量的0.56倍)时,ΨstemΨsoil变化响应的敏感性明显降低,气-植界面的水势梯度(ΨairΨstem)与Ψsoil间由无明显关系转变为紧密的线性相关关系(R2=0.93)。ΨairΨstem的驱动存在阈值效应,在Ψair降到-69 MPa前,Ψstem日变化幅度随Ψair增加而增加,之后呈下降趋势。土壤含水率降低引起苹果树水势、SPAC各界面上的水势梯度明显下降,且在土壤含水率降至约17%时存在阈值效应。研究结果为理解树木水分状况对土壤、大气干旱的响应机制提供了重要依据。  相似文献   
2.
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(Rs)、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Rs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Rs,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Rs.
  相似文献   
3.
党宏忠  杨文斌  李卫  刘世增  张友焱 《生态学报》2015,35(15):5110-5120
利用热扩散技术,对绿洲农田防护林新疆杨(Populus alba L.var.pyramidalis)大树边材5个深度处(1、2、3、5 cm和8 cm)的液流速率(Js)开展了连续两年的监测,结果表明:(1)以标准长度2 cm的探针测得的液流速率(Js-2)为参照,形成层下1、3、5、8 cm处的液流速率(Js-1,Js-3,Js-5,Js-8)与Js-2间具有显著的相关性,回归系数分别为0.24—0.27、1.18—1.61、0.81—1.64和0.38—0.75,液流速率最大的位点在形成层下3—5 cm处,液流速率最小的位点在最外侧(1 cm)或最内侧(8 cm)处,径向差异明显。边材不同深处的液流传输具有较一致的日变化过程。(2)在同步观测的5项气象要素中,大气水汽压亏缺(VPD)和太阳辐射(Ra)与Js的回归系数均较大,是驱动液流进程的主导气象要素。大气蒸发潜力(ET0)集合了多种气象要素的信息,具有与Ra一致的日变化进程(启动、峰值时刻相同),可作为分析液流昼、夜过程的综合气象变量。(3)新疆杨边材中五个深度处Js的峰值时刻基本相同(Js-1的峰值较其它层次提前4—123 min),均明显滞后于Ra(时滞)并提前于VPD,在7月份的晴天,ET0、Js和VPD峰值出现的时刻分别大致在12:30、14:00和15:00。新疆杨时滞的大小存在有规律的季节变化,从6到10月份,Js与ET0峰值的时滞(ΔJ-E)逐渐增加,变化在70—110 min(2011)、70—128 min(2012)之间,但VPD与Js峰值的时滞(ΔJ-V)逐渐降低,变化在73—20 min(2011)、63—8 min(2012)之间,这表明在生长季的早期,热量因子(Ra)对新疆杨液流变化的驱动较强,而在生长季的末期,大气水汽因子VPD的驱动效应更突出。  相似文献   
4.
半干旱黄土区成熟柠条林地土壤水分利用及平衡特征   总被引:3,自引:0,他引:3  
选择半干旱黄土区流域尺度不同地形条件下成熟柠条林作为研究对象,并以荒坡草地作为对照,在2009—2011年生长季节对0—210cm土壤含水量进行连续观测,开展了剖面土壤水分变异、动态平衡及影响因素研究。结果显示:土壤水分平均值:30—130cm对照>北坡>东坡>南坡,150—210cm南坡(上、中坡位)>对照>北坡>东坡,南坡和北坡样地上坡位>中坡位>下坡位。土壤水分的季节变化表现为9月﹥8月﹥7月,5、6、10月份最低;不同地形条件下,柠条林地土壤水分极差值和变异系数并没呈现出规律性变化,在垂直尺度上,柠条林地土壤水分极差值和变异系数曲线在0—50cm表现比较活跃,70—210cm则相对稳定;在连续干旱年份土壤储水量并没有连续的降低和亏缺,在第1个欠水年亏缺比较严重,第2个欠水年盈亏量基本平衡,而第3个欠水年则略有盈余。研究认为:小流域尺度下的地形条件差异造成了土壤水分规律性变化,但在特定植被生长发育状态和剖面尺度下,植被因子将会成为土壤水分动态变化的主控因子。柠条林发育至成熟阶段,土壤水分补偿与消减将会保持平衡状态。土壤水分与植被生长的相互关系一方面表现出一定的时间差,另一方面植被对土壤水分也具有一定的适应性。这是因为土壤含水率高促进植物生长,植物生长势增强会进一步加大对土壤水分的消耗,土壤水分含量不足则会抑制植物生长,植物生长势减弱会进一步降低对土壤水分的消耗。  相似文献   
5.
民勤绿洲荒漠过渡带梭梭树干液流的时滞特征   总被引:3,自引:0,他引:3  
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.  相似文献   
6.
祁连山青海云杉林地土壤水分特征研究   总被引:19,自引:0,他引:19  
通过对祁连山青海云杉林地土壤水分含量及主要影响因子的测定,结果表明,青海云杉林地土壤具有容重低、入渗率高、土壤水分含量垂向分布受降水影响明显等特征,灌木-青海云杉林、苔藓-青海云杉林和草地(对照)平均容重分别为0.522、0.641、0.874g·cm^-3.土壤初渗率分别为6.0、21.0、2.5mm·min^-1,稳渗率分别为3.98、11.2、0.5mm·min^-1.苔藓-青海云杉林地土壤可划分为4层:水分活跃层(0~30cm)、水分调节层(30~60cm)、水分传输层(60~80cm)和蓄水层(80ClTI以下),各层土壤贮水量分别为3.30、3.17、2.80和2.83mm·cm^-1.灌木-青海云杉林可分为3层:水分稳定层(0~30cm)、水分活跃层(30~60cm)和水分传输层(60cm以下),各层土壤贮水量分别为3.98、3.65、3.48mm·cm^-1.两种林地土壤水分含量的季节变化受降水影响较大,相比而言,苔藓.青海云杉林地入渗率更高,有较明显的蓄水层,水分传输能力更强,而灌木-青海云杉林地贮水能力更强.  相似文献   
7.
晋西黄土区苹果树边材液流速率对环境驱动的响应   总被引:2,自引:0,他引:2  
为明确环境因子对树木蒸腾过程的驱动机制,以晋西黄土残塬沟壑区的苹果树(红富士)为对象,利用热扩散式液流技术监测生长季苹果树树干液流的动态变化,并同步监测了气象和土壤水分等环境要素的季节动态.结果表明: 在众多环境因子中,太阳净辐射(Rn)、大气水分亏缺(VPD)与液流速率(Js)间的相关性最强.在小时或日尺度,环境因子主成分分析中前3个主成分的累积方差贡献率均在86%以上.其中,第一主成分主要包含VPD、Rn等因子,方差贡献率达52%(小时尺度)和63%(日尺度)以上,可归为蒸发需求因子(EDI),是影响该地区果树树干液流的关键综合环境要素集;第二主成分主要包括土壤含水率(SWC)等因子,归为土壤水热供给因子;第三主成分主要包括风速等因子,归为大气水热散失动力因子.在小时或日尺度上,Js对两种环境因子综合变量(EDI或潜在蒸发散ET0)的响应都呈显著的指数增长关系,在小时尺度上,基于EDI模拟苹果Js的指数模型精度更高(R2=0.72),在日尺度上,基于ET0模拟苹果Js的指数模型模拟精度更高(R2=0.88).研究结果对于明确苹果树水分传输对环境驱动的响应规律,根据气象要素估算苹果树蒸腾耗水量,并指导果园水分管理均具有重要意义.  相似文献   
8.
祁连山水源区主要树种耐旱性研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
应用P-V技术对祁连山水源涵养林主要树种水分参数进行测定分析.结果表明,不同水分参数在树种上的变化规律各异,反映了植物耐旱机理的复杂性;对10项水分参数的主成分分析结果显示,以|φπ100-φπ0 |、RCV、ROWC0和 εmax 分析植物的耐旱性能具有可靠性.用两种几何数学方法的分析结果表明,按照耐旱性大小可将供试树种分为耐旱性强树种(青海云杉和千里香杜鹃)、耐旱性较强树种(祁连圆柏、烈香杜鹃、头花杜鹃和青海杜鹃)、耐旱性较弱树种(金露梅、绣线菊和红桦)和耐旱性弱树种(青杨).苗木清晨叶水势与土壤含水率间变化趋势可以用双曲线方程、幂函数式(或指数函数式)取得满意的拟合.通过逐步聚类分析,按照树种主要耐旱机理可分为高水势延迟脱水耐旱树种(红桦和青海杜鹃)、亚高水势延迟脱水型树种(青海云杉、千里香杜鹃和头花杜鹃)、亚低水势忍耐脱水耐旱树种(祁连圆柏)与低水势忍耐脱水型耐旱树种(金露梅、绣线菊和烈香杜鹃).  相似文献   
9.
植物蒸腾导度是表征土壤-植物-大气连续体(SPAC)中植物-大气间水汽传导过程、反映植物水分调控能力的一类重要变量,常见有冠层导度(Gc)、冠层气孔导度(Gs)与叶片气孔导度(gs),明确三者在反映冠层蒸腾过程时的异同或关联性对于理解植物水分利用机制具有重要意义。本研究基于对黄土高原果园苹果树生长季内树干液流(Js)及环境因子的连续观测,计算了GcGs及脱耦联系数(Ω)等变量,并与短期连续观测的叶片气孔导度(gs)比较,分析了GcGsgs在反映冠层蒸腾特征方面的异同及其关系。结果表明,日变化过程中Gsgs呈"单峰"型曲线,而Gc则呈"先增后减,午后抬升"的"双峰"型曲线。gsGs存在较紧密的线性关系(R2=0.80),但与Gc的线性关系较弱(R2=0.02)。GcGs均随大气水汽压亏缺(VPD)的变化呈现确定的规律,其中,上边界函数呈递减的对数函数关系,平均值则符合先增后减的Log-Normal函数关系(R2>0.95),拐点对应的VPD值分别为1.33和1.16 kPa。在一日内,Gs对VPD变化的响应过程与gs对VPDL (基于叶片温度计算的水汽压亏缺)变化的响应过程总体一致,其一致性高于Gc对VPD变化的响应。整个生长季(4-10月)中果树的Ω平均值为0.12,随着Ω递减,GcGs的线性相关性愈趋紧密,其斜率呈递增趋势,Gc越来越趋近于Gs。研究结果表明,在北方地区,基于树干液流的监测能较准确的推导整株并估算林分的冠层蒸腾导度。与实测gs的变化过程比较,GsGc具有更高的一致性,Gs可以作为描述苹果树水分利用过程响应大气驱动的更为恰当的变量。  相似文献   
10.
于2006-2008年主要生长季节,利用热扩散技术连续测算得到了华北土石山区30年生栓皮栎人工林液流量(SF),并结合同步测定的太阳辐射(Ra)、空气温度(Ta)、饱和水汽压亏缺(VPD)、风速(V)和降雨量(P)等气象因子、水面蒸发(EV0)及叶面积指数(LAI)等因子,分析了栓皮栎液流对不同时间尺度气象因子及水面蒸发的响应规律,探索建立长时间尺度水面蒸发与树干液流之间的关系模型。试验结果表明:(1)在主要生长季(4—9月份)期间,栓皮栎单株液流与同期测定的Ra、Ta、VPD和V等气象因子间均存在着较强的相关性。时间尺度为10min、1h、d、旬、月时,决定系数分别为0.388、0.482、0.539、0.654和0.812。说明随着时间尺度的增加,相关性越强;在不同时间尺度下,影响SF的最主要气象因子均为Ra。月SF与月Ra变化趋势的同步性尤为明显。(2)日尺度和月尺度上EV0与SF之间具有很好的线性关系,决定系数分别为0.578和0.876,比同时期、相等样本数条件下SF与Ra、Ta、VPD、V多元线性拟合的决定系数分别高3.6%和3.9%。(3)2006、2007、2008年生长季节降雨量分别为464.8、393.3mm和315.0mm,栓皮栎单株液流分别为2024.1L、1739.2L和1688.7L,年际间SF变化趋势与降雨量存在一定的一致性。  相似文献   
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