荷木整树蒸腾对干湿季土壤水分的水力响应

降雨在时间上的非均匀分配导致森林土壤含水量呈现明显的干、湿季变化,并可能在干季形成水分胁迫,引起植物蒸腾变化。在监测环境因子的同时,利用Granier热消散探针连续监测荷木(Schima superba)的树干液流,以液流密度值计算整树蒸腾,并结合水力导度与叶片/土壤的水势差,探讨环境因子和水力导度对荷木整树蒸腾的协同控制。结果表明,华南地区的季节性降雨形成的干、湿季并未引起荷木蒸腾在季节上的显著差异,但对产生蒸腾的水力生理产生了显著影响。荷木蒸腾在干、湿季均与主要驱动环境因子(光合有效辐射PAR和水汽压亏缺VPD)呈显著正相关。在水热充足的湿季,荷木蒸腾主要受气孔导度调节;在干季,当空气水汽压亏缺达2.132 MPa时,水力导度与气孔导度协同控制蒸腾。整树水力导度对整树蒸腾的水力补偿出现在15:00—17:00,平均补偿值为0.08 g/s。利用蒸腾的估测值与实测值之间的差值量化荷木的水力补偿效应,是对水力导度与气孔导度协同控制树木蒸腾机理的深入探索。研究结果对于掌握季节性降雨不均背景下华南地区主要造林树种需水和耗水规律,有效发挥森林保水功能具有重要意义。     

荷木对干湿季土壤水分的利用和适应性调节

为了解荷木对土壤水分利用的干湿季差异,利用热消散探针法(TDP)连续监测荷木(Schima superba)液流密度(Js),基于测定的叶片水势(Ψ_L)、叶面积指数(LAI)及胡伯尔值(A_S∶A_L)等参数,结合同步监测的环境因子,分析整树水力导度(K_L)、冠层气孔导度(GS)和蒸腾有效储存水量(Q)的干湿季变化。结果表明,干季荷木林出现土壤水分亏缺,使荷木对水分吸收和传输的阻力增加。但G_S对水汽压亏缺(VPD)的敏感性较高,使干湿季正午叶片水势(Ψ_(L-mid))、土壤-叶片水势差(ΔΨ_(S-L))保持相对稳定;干季荷木通过降低LAI、K_L和G_S有效调控蒸腾;增加Q对日蒸腾的贡献率及单位叶面积的Q以部分补偿水分胁迫。这些适应性调节使荷木在光热资源仍然充足的干季保持旺盛的蒸腾活动,维持与湿季相似的单位叶面积蒸腾量。因此,K_L和G_S的调节作用、Q的水力补偿效应以及自身水力特征在一定程度上解释了荷木干湿季单位叶面积的水分利用呈常数状态,并且SWC对蒸腾无明显的限制作用的原因。     

不同树高对荷木液流密度、整树蒸腾量和时滞的效应

人工林面积不断增大,这不仅能解决由于森林砍伐引起的一系列社会问题,而且还对解决水土保持、二氧化碳减排等环境问题起到重要作用。了解人工林的生长特性和蒸腾效率,对植被生长、恢复和管理有着重要意义。为此,该研究连续监测了华南地区12棵不同高度荷木人工林的液流密度,对样树以高度划分等级,采取错位相关法分析不同高度等级胸高处液流与冠层蒸腾的时滞效应。结果表明:气候环境相同时,所有样树胸高处液流日格型相似;荷木林蒸腾量优势木中间木劣势木,所有树木湿季月蒸腾量大于干季月蒸腾量;不同高度等级之间时滞差异显著,劣势木时滞50min,优势木和中间木时滞20min;所有样树干湿季时滞差异不显著,同一高度级两季节时滞差少于10min。这些说明:在干季华南地区土壤水分仍然相对较充足,植物输水阻力没有受到土壤水分降低和长距离水分传导的影响;中间木和优势木时滞短,水力阻力小,蒸腾量大并占据着林段的有利资源;劣势木长势低矮,时滞长,导管阻力大,蒸腾量少,光合作用需要的水热资源少,所以回馈根部的营养物质少,不均衡的营养循环使得林段分化愈明显,劣势木将逐渐从林段中被淘汰。该文指出在荷木人工林生长后期,对于长势低矮,生命力极弱的劣势木应定期砍伐,这样能增加优势木和中间木对光照及水分等有利资源的分配,提高林分质量,增加林地生产力。     

荷木人工林蒸腾与冠层气孔导度特征及对环境因子的响应

为了解荷木人工林水分利用特征及与环境因子的关系,利用Granier热消散探针于2007年12月(干季)和2008年9月(湿季)对荷木(Schima superba)人工林的15株样树树干液流进行测定并结合环境因子,计算林段总蒸腾(Jd)和冠层气孔导度(gs)。结果表明:边材面积(As)越大的径级对林段总蒸腾量的贡献越大。Jd干湿季差异显著,9月和12月平均分别为21.1 g H2O s-1和7.03 g H2O s-1,显示了明显的季节变化。环境因子与Jd呈极显著相关性,相关系数依次为:光合有效辐射(PAR)水汽压亏缺(VPD)空气相对湿度气温。gs在9月和12月的最大值分别为30.8 mmol m-2s-1和19.7 mmol m-2s-1;gs与PAR呈线性正相关;当PAR1000μmol m-2s-1且VPD2kPa时,gs与VPD呈线性负相关;偏相关分析表明土壤含水量与gs没有显著的相关性,显示所研究时间内土壤水分状况对荷木人工林蒸腾没有显著影响。     

马占相思(Acacia mangium)树干液流密度和整树蒸腾的个体差异

利用Granier热消散探针观测了华南丘陵地区马占相思人工林（18a树龄）的树干液流（Sap Flow）。日变化的观测结果显示,不同大小胸径的14株样树液流密度（山）个体间的差别较大（CV：36．42％-80．80％）,日间最大液流密度从最高的80．05（gH2Om^-2s^-1）到最低的11．25（gH2Om^-2s^-1）,差异显著。液流密度的个体差异与树形的大小并不显著相关（P〉0．24）,即液流密度的大小不是与树木形态相关联的固有特征。然而,树木胸径的大小却是影响液流随时间变化的重要因子。树形较大的树木日总液流量（E1,kgH2Otree^-1d^-1）较高,但中等大小的树木却具有较高的单位基面积日液流量（E2,kgH2Odm^-2d^-1）,发现,单位基面积的日流量最大值并不出现在胸径最大的树木,而出现在胸径稍小的树木,意味着后者对自身结构的水分利用效率较高。由液流密度计算的整树蒸腾,个体间差异也比较大（3．35—72．42kgH2Otree^-1d^-1）,且与胸径以幂函数的形式呈现正相关（P〈0．001）。尽管整树蒸腾在个体之间的差别较大,但随时间的变化规律却是一致的,整树蒸腾的变化格型基本上受环境因子的控制。以液流反映马占相思的蒸腾与冠层的实际蒸腾存在明显的时滞,14株样树的液流变化比光合有效辐射滞后40,in至110,in,相关分析显示,时滞的长短与树木的胸径、高度、边材面积和冠幅均不呈现明显的相关性（P〉0.36）。     

整树水力导度协同冠层气孔导度调节森林蒸腾

冠层气孔导度决定森林的蒸腾效率,它对驱动水汽移动的水汽应力的响应受树木水力结构的影响,并随水汽压亏缺上升和水力导度下降而降低,维持水势在最低阈值之上,避免出现水力灾变,调控冠层蒸腾。由于叶形和树冠结构的特点,部分脱耦联反映了湿润地区阔叶林冠层与大气的水汽交换特征,单纯以气孔导度的变化难以完整描述水分通量的调节规律,因而,需要考虑冠层气孔导度与水力导度协同控制冠层蒸腾的潜在机理。通过整合叶片气孔气体交换、树干液流、冠层微气象和其他环境因子的野外观测值,估测不同时间尺度的森林冠层气孔导度与大气的脱耦联系数和变异范围,以基于树干液流的冠层蒸腾,结合叶片/土壤水势梯度计算的水力导度,分析水力导度影响冠层气孔导度响应水汽压亏缺的敏感性,可以揭示和阐明水力导度和冠层气孔导度联合调节森林蒸腾的机理,对准确估测全球变化背景下森林对水资源利用的潜在生态效应有明显的理论意义。     

基于液流格型特征值和标准化方法分析胸径和土壤水分对荷木液流的影响

基于液流格型特征值-偏度和峰度分析了不同胸径荷木在水分利用方面的差异,并利用标准化的方法消除强影响因子(光合有效辐射,PAR)对液流的影响,研究了弱影响因子(土壤湿度)与液流的关系.结果表明：荷木胸径越大,偏度越小,液流密度峰值越靠后,相应的液流峰值越大,蒸腾量也越大.与旱季相比,荷木大树在湿季偏度较小,液流密度到达峰值时间靠后,峰值大,蒸腾量也大;而小树偏度在旱、湿季的差异不明显,蒸腾量差异也不大.用PAR峰值对荷木个体蒸腾和土壤湿度进行标准化后,荷木个体蒸腾与土壤湿度呈更明显的正相关关系.在土壤湿度较大的季节,荷木大树的蒸腾量随土壤湿度增加而上升的速率基本稳定;而中等木和小树的某些个体则明显下降,说明这些树木的蒸腾和吸收土壤水分的能力可能接近极限.     

三种相思人工林和木荷林凋落叶分解的动态分析

对3种相思（Acacia Mill．）人工林和木荷（Schima superba Gardn．et．Champ．）林凋落叶的分解速率及磷和钾的动态变化进行了研究。结果表明,在分解过程中,卷荚相思（A．cincinnata F．Muell．）林、黑木相思（A．melanoxylon R．Br．）林、马占相思（A．magium Willd．）林和木荷林凋落叶干质量残留率分别为24．37％、13．51％、12．49％和41．86％,其中马占相思林的年分解系数最大,木荷林最小。凋落叶的磷含量大多呈上升趋势,其中黑木相思林和马占相思林表现为磷的净释放;卷荚相思林则在分解过程的前180d内表现为净固持,180d后表现为净释放;木荷林基本表现为磷的净固持。凋落叶的钾含量均为单调下降,且各林分均呈现出钾的净释放,分解末期各林分的钾释放率达90．14％～98．72％。与木荷林相比,3种相思人工林对土壤养分含量,特别是磷含量的维持非常有益。     

Roles of leaf water potential and soil-to-leaf hydraulic conductance in water use by understorey woody plants

Diurnal changes of leaf water potential and stomatal conductance were measured for 12 deciduous shrubs and tree saplings in the understorey of a temperate forest. Sunflecks raised the leaf temperature by 4°C, and vapor pressure deficit to 2 kPa. Although the duration of the sunflecks was only 17% of daytime, the photon flux density (PFD) of sunflecks was 52% of total PFD on a sunny summer day. Leaf osmotic potential at full turgor decreased in summer, except in some species that have low osmotic potential in the spring. Plants that endured low leaf water potential had rigid cell walls and low osmotic potential at full turgor. These plants did not have lower relative water content and turgor potential than plants with higher leaf water potential. There were three different responses to an increase in transpiration rate: (i) plants had low leaf water potential and slightly increased soil-to-leaf hydraulic conductance; (ii) plants decreased leaf water potential and increased the hydraulic conductance; and (iii) plants had high leaf water potential and largely increased the hydraulic conductance.     

木荷树干夜间水分补充的季节动态及其与树形特征和叶片生物量的关系

利用热消散探针(TDP)法对位于中国科学院华南植物园的木荷(Schima superba)人工纯林的15株样树进行了树干液流监测, 并结合光合有效辐射(PAR)和土壤含水量的测定, 探讨了不同季节的夜间水分补充量与树形特征和叶片生物量的关系。结果表明: 1)夜间液流活动时间与PAR同步, 但其结束时间不受PAR影响; 春、夏季夜间液流明显比秋冬季活跃。2)春、夏、秋季的夜间水分补充量与样树的胸径、冠幅、边材面积、叶片生物量呈极显著线性关系, 与树高仅在春季呈显著线性关系。3)春、夏季的夜间水分补充量主要受样树冠幅影响, 成正相关; 秋季主要受胸径影响, 成正相关; 冬季仅受树高影响。该试验说明木荷夜间水分补充与树形特征、叶片生物量关系密切, 但起主要作用的树形特征和具体关系具有季节差别。     

Estimation of hydraulic conductance within field-grown apricot using sap flow measurements

Using the heat pulse and other techniques, the hydraulic architecture of apricot trees was mapped out. The flows (overall flow, flow across the four main branches) and forces (water potential differences between xylem and leaves) measured allowed us to quantify hydraulic conductance of branches and of the root/soil resistance. The experiment was carried out in a commercial orchard of 11-year-old apricot trees (Prunus armeniaca L., cv. Búlida, on Real Fino apricot rootstock) during 1 week (October 27–November 3, 1998). Three representative trees with a cylindrical trunk divided into four main branches of different sizes, orientation and local microclimate were chosen for the experiment. Sap flow was measured throughout the experimental period. Twelve sets of heat-pulse probes were used, one for each main branch. The diurnal course of the environmental conditions, the fraction of the area irradiated and leaf water relations were also considered in each main branch. The relationships between leaf water potential, xylem water potential and transpiration were established for different branches and also for the total plant. Using the slopes of these regressions, total plant conductance, the hydraulic conductance of the stem and root pathway, the hydraulic conductance of the canopy and the hydraulic conductance of each branch were estimated. Our findings show that the root conductance and the canopy hydraulic conductance are similar in magnitude. Leaf hydraulic conductance per leaf area unit was similar for each of the four branch orientations, indicating that, while the light microclimate has a dominant influence on transpiration, in this case it had little effect on the hydraulic properties of the canopy.     

广西木荷林的分类和演替

木荷（ＳｃｈｉｍａｓｕｐｅｒｂａＧａｒｄｎ．ｅｔＣｈａｍｐ．）林是原来的常绿阔叶林遭受破坏以后,在保护较好的情况下,从演替系列群落顺向演替恢复为常绿阔叶林的一个早期类型。本文对广西木荷林进行分类,划分和论述７个群丛的种类组成特点和演替方向,可供进一步研究和规划退化生态系统的恢复和重建参考     

常绿阔叶林片段中木荷凋落叶分解速率及中小型土壤节肢动物群落的结构动态

2004年6月-2006年4月,选择浙、闽、赣交界山地的4个森林片段作为研究地点,并以浙西的古田山国家级自然保护区作为连续森林对照,采用尼龙网袋法,研究了不同常绿阔叶林群落优势种木荷凋落叶的分解速率及土壤节肢动物群落的结构和动态.结果表明：5个研究地共获土壤节肢动物1050个,分属8纲23目,其中鳞翅目、膜翅目、弹尾目和双翅目占个体总数的10%以上,为该地区的优势类群.片段化对群落物种组成的影响主要体现在稀有类群的差异上.不同分解阶段各种土壤节肢动物类群优势度因其功能的不同而各异.经过2年的分解,各研究地木荷凋落叶损失量为60%～70%,研究地凋落物中土壤节肢动物的各项多样性指标均有一定的变化,且与连续森林的变化规律不一致.     

不同径级马占相思(Acacia mangium)整树蒸腾的湿、干季变化

利用Granier树干液流测定系统对广东鹤山丘陵地马占相思(Acacia mangium)林进行长期监测,并同步监测环境因子(空气温度、相对湿度、光合有效辐射、土壤体积含水量),选择胸径具有代表性的样树,结合马占相思的形态学参数,计算马占相思的整树蒸腾.通过对光合有效辐射(PAR)分级,建立不同辐射强度等级的湿季(土壤水分θ≥33%)整树蒸腾与水汽压亏缺(VPD)的相关方程,以干季(θ≤24%)的VPD代入对应PAR等级的湿季的拟合方程,求出干季的潜在蒸腾,以潜在蒸腾和干季实际蒸腾之差分析不同径级整树蒸腾在不同季节的实际变化.在所有的PAR分级内,干季整树蒸腾显著低于湿季,仅占湿季蒸腾的10%～20%,就蒸腾减少的绝对量而言,优势木>中间木>劣势木.土壤水分下降缩小了不同径级树木之间液流密度的差异,土壤水分亏缺限制了树木的蒸腾,对马占相思的生长造成一定程度的水分胁迫.     

不同产地木荷优树无性系生长和开花性状的分析

为比较不同产地木荷（Schima superba Gardn.et Champ.）优树无性系的生长性状（包括树高、胸径、冠幅和一级侧枝数）和开花性状（包括开花物候期和花朵数量）的遗传差异,采用方差分析、相关性分析和聚类分析方法,对来源于福建建瓯和连城、浙江庆元及龙泉和遂昌、江西上犹的22个木荷优树无性系的生长和开花性状进行了综合分析。结果表明：供试木荷无性系的树高、胸径、冠幅和一级侧枝数的的变异系数为19%~32%,始花时段、盛花时段、末花时段和花朵数量的变异系数为37%~73%,表明不同无性系生长和开花性状的变异较大。除木荷无性系一级侧枝数产地间的变异未达到显著水平外,其他生长和开花性状产地间和产地内的变异均达到显著或极显著水平。各生长和开花性状的无性系重复力为0.41~0.94,显示遗传控制程度中等偏强。无性系的树高、胸径和冠幅与花期的相关性均不显著,但与花朵数量呈显著或极显著正相关;来自较低纬度的无性系始花期最早,来自较高纬度或海拔的无性系始花期最晚。聚类分析结果显示：22个木荷无性系可聚为4个类型,类型1和类型4分别包含5个和7个无性系,这2类无性系的树高、胸径、冠幅和花朵数量总体上高于群体均值,生长表现优良、花朵数量较多,且类型4包含的无性系产地纬度较低、开花日期较早;类型2包含8个无性系,生长表现一般、花朵数量较少;类型3包含2个无性系,生长表现优良、花朵数量低于群体均值。研究结果显示：依据产地的纬度和海拔可初步判定木荷无性系的花期,可为木荷杂交育种亲本的选配和种子园建园过程中无性系的配置提供科学依据和理论基础。