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.     

基于整树称重法的Granier经验公式对毛白杨树干液流测定的适用性

为了评估Granier经验公式在树干液流测定中的适用性,以毛白杨为对象,利用热扩散式探针法(TDP)测定树木的液流速率,以整树称重法进行同步测定,对比分析Granier经验公式在毛白杨树干液流测定中是否存在误差,并对整树称重法测定的蒸腾速率与热扩散法测定的温差系数K进行幂指数回归拟合,建立校正的Granier公式。结果表明:与整树称重法测定的蒸腾速率相比,通过Granier经验公式计算的液流速率低估了67.7%;建立了毛白杨的Granier校正公式F_d=0.0135K^0.6952(R²=0.77),校正后Granier公式的计算结果与整树称重法测定的蒸腾速率相比仅降低了3.4%,具有较好的一致性。因此,采用Granier经验公式计算毛白杨树干液流速率需进行校正。     

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.     

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。     

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.     

应用热平衡法测定玉米/大豆间作群体内作物的蒸腾量

通过田间试验采用基于热平衡法的茎流计测定玉米/大豆条带间作群体内作物的蒸腾规律.结果表明：间作群体内,玉米和大豆植株的茎流速率在晴天呈单峰曲线,在阴天则呈多峰曲线.植株的茎流受多个环境因子的影响,其中太阳辐射是影响植株茎流最主要的气象因子.玉米和大豆的单株日茎流量与多个气象因子间存在较好的相关关系,达到极显著水平.茎流观测期内（2008年6月1-30日）,间作群体内玉米植株的日均蒸腾量（1.44 mm·d^-1）为大豆（0.79 mm·d^-1）的1.8倍,玉米和大豆植株的蒸腾量分别占间作群体总蒸腾量的64%和36%.考虑到作物的茎直径和叶面积的空间变异,安装一定数量的茎流探头对于准确测定植株茎流是十分必要的.     

应用Granier热消散探针(TDP)法测定树木的木质部液流:理论与实践

Granier热消散探针法是目前研究树木生理生态和森林水文最常用的测定整树水分利用的方法之一.然而,已有的相关综述文献中,还没有专门介绍利用Granier热消散探针研究木质部液流的综述文章.本文重点介绍了Granier热消散探针测定系统的理论基础,对有关该探针的校准和改进的最新研究进展进行了综述,并还深入探讨了零液流信号值的确定、自然热梯度、损伤效应、液流的逆格型和将木质部液流密度外推至整树蒸腾耗水量等重要的实际问题.     

石羊河流域干旱荒漠绿洲区不同滴灌模式下葡萄茎液流变化及其与环境因子的关系

研究了石羊河流域干旱荒漠绿洲区交替滴灌（ADI）、固定滴灌（FDI）和常规滴灌（CDI）模式下葡萄茎液流的变化规律及其与气象因子和土壤含水率的相关关系.结果表明：研究区葡萄茎液流表现出与太阳辐射同步的昼夜变化节律;新梢生长期和开花期CDI处理的茎液流量显著大于其它两个处理;影响瞬时茎液流的主要气象因子是太阳辐射和气温,日茎液流量与平均气温和风速具有线性相关关系;不同灌溉方式下葡萄茎液流与气象因素的相关程度依次为：CDI>ADI>FDI;葡萄日茎液流量与参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）呈显著线性相关关系.与CDI相比,ADI节省50%水量,而茎液流总量仅降低6.56%,且其葡萄茎液流和水分传导具有明显的补偿效应.     

应用Granier热消散探针（TDP）法测定树木的木质部液流：理论与实践

Granier热消散探针法是目前研究树木生理生态和森林水文最常用的测定整树水分利用的方法之一。然而,已有的相关综述文献中,还没有专门介绍利用Granier热消散探针研究木质部液流的综述文章。本文重点介绍了Granier热消散探针测定系统的理论基础,对有关该探针的校准和改进的最新研究进展进行了综述,并还深入探讨了零液流信号值的确定、自然热梯度、损伤效应、液流的逆格型和将木质部液流密度外推至整树蒸腾耗水量等重要的实际问题。     

Transpiration estimation of banana (Musa sp.) plants with the thermal dissipation method

The banana (Musa sp.) plant is one of the largest monocotyledoneous terrestrial herbaceous plants in the world. The measurement of transpiration (Tr) for a whole banana plant is always difficult to perform due to its size. However, the sap flow (SF) of the plant has been successfully measured by using the thermal dissipation probe (TDP) or ‘Granier’ method in the corm of the banana plant (Lu et al. J Exp Bot 53:1771–1779, 2002). The present study aimed to validate their method using a sizable number of banana plants in a greenhouse in Israel. The SF data was compared to the gravimetric measurement of transpiration. The lag time of SF behind Tr was also analyzed. Results showed that the daily SF agreed with the daily Tr when the effective radius for sap flow in the corm was taken as 0.63 R, where R is the radius of the corm. The SF lagged 45 min behind the Tr from 0630 to 1040 hours. Whereas the Tr was not statistically (P>0.05) different from the SF between 1330 and 1700 hours. The reduction in water capacity of banana plant due to SF lag was about 10.5% of the daily Tr, and it recovered gradually in the afternoon. Using more plants can reduce the measurement error of the TDP method. The measured daily SF can be considered as an accurate estimation of the daily Tr for banana plant.     

Estimation of whole-plant transpiration of bananas using sap flow measurements

Banana, one of the largest rhizomatous herbs in the world, is the fourth most important global food crop. It has a high water requirement, but the whole-plant water use in the field has not been determined satisfactorily. In this study, whole-plant water use in potted and field-grown banana plants (Musa 'Cavendish' cv. Williams) was successfully determined using a xylem sap flow method. This was achieved using Granier sensor probes implanted into the central cylinder of the banana corm. The whole-plant water use in field-grown bananas was 9-10 l plant(-1) d(-1). The values of daily total sap flow in potted plants correlated closely with gravimetric measurements (r(2)=0.92) and with changes in soil water status (r(2)=0.77). In well-watered, mature, field-grown plants, hourly sap flow also closely correlated with changes in solar radiation, vapour pressure deficit and evapotranspiration. The study indicates that sap flow measurement is a sensitive and accurate method for determining whole-plant water use in bananas under potted as well as field conditions.     

不同水分条件下盆栽苹果树蒸腾速率动态模拟

土壤水分是制约作物产量和品质的主要环境因素之一,估算不同水分条件下的蒸腾速率（r3对于作物的优质高产和节水灌溉等具有十分重要的意义。通过构建蒸腾．气孔．光合耦合模型可模拟出不同水分条件下苹果树的蒸腾动态,模型参数根据逐步干旱条件下盆栽‘富士’苹果树试验获取。结果表明,Tr主要由饱合水气压差和气孔导度（G。）驱动,同时气象因子和土壤水势对其有强烈的交互作用影响。Tr随土壤水势的下降而减小,当土壤水势低于-0．4MPa时减小幅度更加显著。晴天时,G。在一天中呈双峰曲线,而一呈单峰曲线,最大值出现在13：00左右,约为3．6mmol·m-Ls。根据该模型可计算出不同水分条件下1株盆栽苹果树（总叶片积为O．26m-2）全天的蒸腾总量,供水充足时为652．1g,严重干旱时（土壤水势为-1．5MPa）为85．4g。实测值和模拟值的比较表明,该耦合模型能够模拟出不同土壤水分条件下盆栽苹果树的蒸腾动态以及土壤的含水量。     

樱桃冠层导度特征及模拟

为了揭示樱桃冠层蒸腾、冠层导度对环境因子的响应规律,评价Jarvis模型在樱桃冠层尺度上应用的适用性,利用Granier热消散式探针连续监测了北京四季青果林所试验地3年生盆栽樱桃(Prunus avium L.)4-8月份蒸腾动态变化,同步监测了气象与土壤水分数据。以实测液流为基础,利用Penman-Monteith方程反推方法获取了长期连续冠层导度,在分析樱桃冠层蒸腾、冠层导度的动态变化规律的基础上,采用十字交叉法对多元回归模型与Jarvis模型进行参数率与误差分析,结果显示盆栽樱桃冠层蒸腾规律性强、时滞效应小,不同辐射条件下,冠层导度随水汽压亏缺增加呈负指数函数下降趋势,采用水汽压亏缺、光合有效辐射、气温的不同组合方式构建了多元回归和Jarvis冠层模型,模拟结果显示Jarvis模型精度高于多元回归模型,环境因子对模型精度的影响程度依次为:水汽压亏缺光合有效辐射气温,考虑了水汽压亏缺和太阳辐射的Jarvis模型精度最高,最低相对误差仅为12.12%,均方根误差为0.271。     

宁夏河东沙区刺槐和丝绵木水分利用策略

刺槐和丝绵木混交林是宁夏河东沙区防护林建设的主要模式,了解刺槐和丝绵木的水分利用策略,能为区域植被恢复和防护林林分结构调整提供科学依据。以宁夏河东沙区刺槐(Robinia pseudoacacia)和丝绵木(Euonymus bungeanus)混交林为研究对象,通过监测微气象、树干液流和土壤质量含水量,结合大气降水、土壤水、植物木质部水同位素组成,采用Granier及其校正公式,运用贝叶斯混合模型(MixSIAR)和相似性比例指数(PS)研究2个树种的蒸腾耗水、水分来源和水分利用关系。结果表明：刺槐和丝绵木的蒸腾耗水量在生长季中期较高,前期和后期较小,刺槐的蒸腾耗水量是丝绵木的1.55倍;影响刺槐蒸腾耗水的主要环境因子为饱和水汽压差、太阳辐射、0—40 cm土壤质量含水量和40—120 cm土壤质量含水量;影响丝绵木蒸腾耗水的主要环境因子为饱和水汽压差、太阳辐射、平均气温、0—40 cm土壤质量含水量和40—120 cm土壤质量含水量;蒸腾耗水较高时,刺槐主要吸收利用中层土壤水,丝绵木主要吸收利用浅层土壤水,蒸腾耗水较低时,刺槐主要吸收利用浅层土壤水,丝绵木主要吸收利用中层土壤水;在...     

Direct measurement of xylem pressure in leaves of intact maize plants. A test of the cohesion-tension theory taking hydraulic architecture into consideration

The water relations of maize (Zea mays L. cv Helix) were documented in terms of hydraulic architecture and xylem pressure. A high-pressure flowmeter was used to characterize the hydraulic resistances of the root, stalk, and leaves. Xylem pressure measurements were made with a Scholander-Hammel pressure bomb and with a cell pressure probe. Evaporation rates were measured by gas exchange and by gravimetric measurements. Xylem pressure was altered by changing the light intensity, by controlling irrigation, or by gas pressure applied to the soil mass (using a root pressure bomb). Xylem pressure measured by the cell pressure probe and by the pressure bomb agreed over the entire measured range of 0 to −0.7 MPa. Experiments were consistent with the cohesion-tension theory. Xylem pressure changed rapidly and reversibly with changes in light intensity and root-bomb pressure. Increasing the root-bomb pressure increased the evaporation rate slightly when xylem pressure was negative and increased water flow rate through the shoots dramatically when xylem pressure was positive and guttation was observed. The hydraulic architecture model could predict all observed changes in water flow rate and xylem. We measured the cavitation threshold for oil- and water-filled pressure probes and provide some suggestions for improvement.     

热脉冲技术3种方法组合在测量树干液流中的应用

利用树干液流方法获取树木蒸腾特征对理解树木水分生理、森林生态和森林系统水分交换具有重要意义.利用广泛应用于土壤热参数和土壤蒸发测量的
三针热脉冲探头,基于热比率法(HRM)、最大温度法(T_Max)和单针热脉冲法(SHPP)同时实现了旱柳液流密度的测定,并与热扩散探针(TDP)测量结果进行对比分析.结果表明： 三针热脉冲探头安装约5周后进入稳定测量阶段,3种方法初期测量结果比稳定测量阶段高135%~220%,HRM、T_Max和SHPP法与TDP测量结果具有显著的线性相关性,R2分别为0.93、0.73和0.91,SHPP与HRM法测定结果的R²达到0.94.HRM在低速和逆向液流时测量具有较高的精度;SHPP探头配置简单、测量精度高,但无法甄别液流方向,是测定液流非常有前途的方法;T_Max测量液流误差较大,无法测量<5 cm³·cm^-2·h^-1的液流,不建议单独用于液流测量,但其能够准确测定树干热扩散系数,并可用于其他方法液流计算.建议根据试验目的,选取不同方法或者几种方法组合进行树干液流测量.     

农牧交错区不同植物群落土壤呼吸的日动态观测与测定方法比较

 采用动态密闭气室法（IRGA）对农牧交错区10种植物群落最大生物量时期的土壤呼吸日动态进行了测定,并将该方法得到的土壤日呼吸速率与碱液吸收法（AA）进行了比较。结果表明：1）10个群落土壤呼吸的昼夜变化比较明显,均为单峰型曲线,主要受土壤温度的驱动,但同时也受到当日降水情况和云量、风速等气象因子的较大影响。因此,这些群落土壤呼吸日动态的一致性较差,规律性并不明显。2）用碱液吸收法和动态密闭气室法测定的10个群落的土壤呼吸速率变化范围分别为394～894 mg C·m-2·d-1和313～2043 mg C·m-2·d-1,其中碱液吸收法测定结果平均为动态气室法的67.5%,明显低于动态密闭气室法。3）两种测定方法具有很好的相关性,R2为0.873 9。本研究中发现,在土壤呼吸速率低的情况下,两种方法的测定结果十分接近甚至碱液吸收法测定结果稍大于动态密闭气室法,而在土壤呼吸速率较高的情况下,动态密闭气室法测定结果则显著高于碱液吸收法。上述结果与国内外同类研究的结果高度一致,从而为校正以往采用碱液吸收法在该区域的测定结果提供了可靠依据。