107杨夜间液流变化规律及其影响因子

作者:未知

  摘要    为了实现杨树的精准灌溉,本研究以107杨为研究对象,采用热扩散探针法(TDP)配合小型自动气象站的方法,对107杨的树干液流及气象因子进行了同步监测,统计分析了其夜间树干液流变化规律以及影响因子。结果表明,白天(5:00—20:00)液流呈现单峰多峰的趋势,且液流速率值较大,夜间(20:00至次日5:00)液流速率值很小,但不为0;夜间树干液流前半夜(0:00之前)呈下降趋势,且下降速率由快到慢,后半夜(0:00之后)液流速率呈上升趋势,且上升速率较慢;夜间树干液流只与风速表现出了显著正相关性,相关系数为0.080,而与其他因子均未表现出显著相关性。
  关键词    107杨;树干液流;气象因子;变化规律;夜间
  中图分类号    S792.119        文献标识码    A
  文章编号   1007-5739(2020)14-0108-02
  Abstract    In order to realize precision irrigation of poplar, Populus×euramericana was took as research object, and the stem sap flow and the meteorological factors were simultaneously detected continuously with the thermal dissipation probe (TDP) and automatic miniature weather station, then the change of sap flow and its influencing factors were analyzed in this paper. The results showed that the sap flow showed a single peak or multi-peak, and the sap flow velocity was bigger in daytime (5:00-20:00); the value was smaller but not zero at night (20:00-5:00). The sap flow showed a descending trend before midnight (before 0:00), and the descending speed changed from fast to slow; the sap flow showed a increasing trend after midnight(after 0:00), and the increasing speed was slower. There was a significant positive correlation between the sap flow velocity and wind speed with correlation coefficient 0.080, and the correlation was not significant between the sap flow velocity and other meteorological factors.
  Key words    Populus×euramericana; stem sap flow; meteorological factor; change law; at night
  楊树栽培历史悠久,种类资源丰富,速生优质,轮伐期短,适应性强,繁殖容易,是我国分布最广的阔叶用材树种之一[1]。杨树产业的快速发展,不仅有效缓解了我国用材供应的紧张状况,改善了森林资源结构,而且优化了农村产业结构[2]。杨树为水肥敏感型树种,水分直接影响其正常生长发育。目前,关于杨树蒸腾耗水的研究很多,其中杨树树干液流研究主要集中于不同树种的液流差异[3]、尺度扩展[4]等方面,且多数以白天为数据支撑,忽视了夜间的液流规律。因此,本研究以107杨(Populus×euramericana)为研究对象,研究夜间液流变化规律及影响因素,以为杨树实现精准灌溉提供有力支撑。
  1    材料与方法
  1.1    研究区概况
  本试验于河北农业大学三分厂实验基地进行,该地区位于河北省中部,太行山东麓,冀中平原西部,地理位置在北纬38°10′~40°00′、东经113°40′~116°20′之间;北邻北京市和张家口市,东接廊坊市和沧州市,南与石家庄市和衡水市相连,西部与山西省接壤;地貌为平原。属于暖温带大陆性季风气候区,主要气候特点是四季分明,春季干燥多风,夏季炎热多雨,且雨热同季,秋季天高气爽,冬季寒冷干燥。多年平均气温13.4 ℃,1月平均气温-4.3 ℃,7月平均气温26.4 ℃;年平均日照时数2 511.0 h,占可照时数的56%;年平均降水量498.9 mm,年平均降水日数为68 d,降水主要集中在6—8月,7月最多;年平均风速1.8 m/s,年平均蒸发量为1 430.5 mm。
  1.2    材料选择与处理
  土壤含水量是影响树干液流的一个重要因子[5]。为了保证试验不受土壤含水量的影响,本试验采用盆栽控水的方法进行。于2015年3月下旬,选取四年生速生杨个体24株,移栽到直径1 m、高75 cm的铁皮圆桶内,并填以肥沃土壤,对盆栽苗木进行正常水肥管理。翌年选取树干通直、树冠圆满,长势良好且相对一致的3株作为供试材料。经过初步调查,供试材料胸径(7.77±0.99)cm,树高(4.40±0.44)m,冠幅(1.43±0.32)m。试验期间,为了保证土壤水分充足,利用TDR水分速测仪监测土壤体积含水量,并通过每天定时补水,使其土壤含水量保持在25%~30%。   1.3    试验方法
  1.3.1    树干液流的测定。于2016年6—10月,在树干距离地面1~2 m处钻2个孔,将探针插入到钻孔中,并将参比探针插到下面的钻孔中,留探针2~3 mm在外面依然可见,探针插好后,在其周围涂抹随机附带的胶泥,在探针的周围形成防水密封。在TDP探针的每一边都安装1/4球状泡沫(或泡沫球的1/4),用反射性泡沫铝膜把树木、泡沫球和TDP安装部位包裹起来[6]。利用数据采集线将探针数据采集器相连,接通电源,每2 s测读1次,每10 min进行平均并储存数据。
  1.3.2    氣候因子的测定。利用小型气象观测仪,对试验材料周围的空气温度、空气相对湿度、大气压、风速、太阳辐射强度等指标进行同步监测,即每2 s测读1次,每10 min进行平均并储存数据。
  1.3.3    数据处理。于速生杨快速生长期选择连续晴天(8月20—22日)进行统计分析,依据日出日落时间,将夜间时间段定为20:00至次日5:00。利用Excel 2003对数据进行整理、计算和作图,利用SPSS 13.0进行相关性分析。
  2    结果与分析
  2.1    全天树干液流变化
  由图1可以看出,0:00—7:00树干液流速率很微弱,从7:00之后开始呈现大幅度上升趋势,10:00左右到达峰值,16:00之前速率持续很高,16:00之后迅速下降,20:00之后变得微弱。从整体来看,白天(5:00—20:00)液流速率呈现单峰多峰的趋势,且液流速率值较大,夜间(20:00至次日5:00)液流速率值很小,但不为0。
  2.2    夜间树干液流变化
  由图2可以看出,夜间20:00之后液流速率逐渐下降,20:00—21:00下降速度很快,由0.6 cm/h迅速下降至0.15 cm/h;1:00—23:00液流速率较为平缓,整体呈下降趋势,数值也很小;23:00后,液流速率逐渐上升,由0.02 cm/h升至0.5 cm/h。但总体来看,前半夜(0:00之前)液流速率呈下降趋势,且下降速率由快到慢,后半夜(0:00之后)液流速率呈上升趋势,且上升速率较慢。
  2.3    夜间液流影响因素分析
  将夜间树干液流速度与各气象因子进行相关性分析,制得表1。由表1可知,在空气温度、空气相对湿度、大气压、风速和太阳辐射强度5个因子中,夜间树干液流只与风速表现出了显著正相关性,相关系数为0.080,而与其他因子均未表现出显著相关性。其中,由于夜间太阳辐射均为0,所以无法与夜间液流进行相关性分析。
  3    结论与讨论
  试验结果表明,107杨液流速率白天(5:00—20:00)呈现单峰多峰的趋势,且液流速率值较大,夜间(20:00至次日5:00)液流速率值很小,但不为0。这与夏桂敏等[7]的研究结果一致。说明白天树木代谢活动快,蒸腾作用强,故水分需求多,液流速率大;而夜间树木新陈代谢速度缓慢,故夜间液流速率相比于白天极其微弱[8]。
  夜间树干液流前半夜(0:00之前)呈下降趋势,且下降速率由快到慢,后半夜(0:00之后)液流速率呈上升趋势,且上升速率较慢。这与赵春彦等[9]的研究结果相同,可能是前半夜液流主要用于回填补充木质部白天蒸腾损失的水分,随着时间的推移,树干内部充满水分,液流速率下降,而此时水分可能用于夜间蒸腾。
  夜间树干液流只与风速表现出了显著正相关性,相关系数为0.080,而与温度、相对湿度、大气压、太阳辐射没有明显的相关关系。夜间液流速率与夜间的风速成显著正相关关系,说明夜间风速对液流速率的影响很大,可能是由于风速会影响树叶四周的环境,风速越大,导致树叶四周空气流通越好[9-11],有利于植物夜间的蒸腾与代谢,因而液流速率越大[12-14]。
  4    参考文献
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