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。

Granier树干液流测定系统在马占相思的水分利用研究中的应用

介绍了Granier热消散探针在树干液流测定中的工作原理,并利用该系统长期监测广东鹤山马占相思林14株样树的液流密度,分析了树木个体内和个体之间液流密度的差异、整树和林段水分利用的量化特征。由于树木边材结构以及周围微环境的差别,树木内和个体间的液流密度差异非常明显,变异系数的平均值分别为15.51%-37.26%、37.46%-50.73%。尽管液流密度的差异较大,但同一株树木不同方位的液流密度之间却呈现明显的线性相关(p<0.0001),这是重要的特征值,使得只需测定某一方位的液流密度经尺度外推计算整树和林段蒸腾成为可能。树木液流对环境因子响应的变化规律取决于所参照的时间尺度,日变化主要受光辐射、水汽压差等气候因子的控制,而土壤水份对液流的季节变化影响较大。形态特征明显影响树木的液流,高大树木由于边材较厚、树干粗壮和冠幅较宽而承载较多的辐射能量,因而水分蒸腾较高。对树木液流密度在径向和方位上进行适当的整合,可较准确地计算整树和林段蒸腾。由液流估测的马占相思整树和林段蒸腾的结果显示,该群落的水分利用在时间和空间上均有明显的分化。

不同长度热消散探针测定粉单竹(Bambusa chungii)液流的差异分析和原位验证

由于竹壁较薄,测定液流时安装常规长度(20 mm)的TDP探针易穿破竹壁。与木材的热传导不同,暴露于竹腔内的部分上探针的热量以辐射形式消散,加之竹壁水分传导分子的分布不均匀,导致液流密度的测定值不准确。因此,不少学者主张选用较短的探针,然而,对于改短探针的应用缺乏必要的户外原位验证。本文分析自制的5、8和10 mm的TDP探针原位测定粉单竹液流的适用性和理论依据。结果表明:新建立的液流密度公式与Granier原始经验公式的参数α值的差异较大,主要原因是竹腔的储热效应导致上探针周围温度偏高,竹秆水分含量较低,热消散系数(h0)较小,上探针周围的热量囤积致使上下探针的温差较大;此外,探针的安装方式也影响液流密度的测定结果,是导致相同长度探针测定粉单竹液流密度值明显差别的重要因子。本文通过分析探针周围介质的h0的变化,较合理地解释了这些差异的原因。

荷木(Schima superba)水力导度的干湿季变化及个体差异

通过对不同个体水力导度(KL)的研究,揭示水力导度在树木水分利用中的关键作用,可为深入研究森林水分循环提供理论依据.采用热消散探针液流测定系统连续监测广州地区6棵不同大小荷木(Schima superba)样树的液流密度(JS),结合树木的叶片水势(ΨL)、土壤湿度、树高、边材面积(AS)、冠幅等参数,分析整树水力导度的日变化和干湿季变化,揭示不同大小样树水力导度的变化规律.结果显示:不同胸径大小的6棵样树液流密度差别明显,液流密度最大值未出现在胸径最大的样树中,而是在胸径略小的树木中.通过测定6棵样树的液流密度值可以进一步求算出样树的整树水力导度,总体上讲,6棵树的日均水力导度表现出明显的起伏波动;其中干季水力导度(0.017 g m-2s-1 M Pa-1)略低于湿季(0.019 g m-2 s-1 M Pa-1),但差异并不明显.样树土壤/叶片水势差与平均液流密度显著相关(P<0.0 01),而样树树形特征和水力导度之间关系表现为水力导度与树高呈现明显相关性(P=0.016),与胸径、冠幅相关性均不显著.上述结果表明,荷木水力导度表现出明显的日变化,其大小在一定程度上受到树形指标的影响.