设施葡萄茎干液流变化特征及其影响因素研究

以宁夏干旱区设施鲜食葡萄为研究对象,利用插针式茎干液流量计和设施环境监测仪获取葡萄全生育期茎干液流和试验区空气温湿度、光照强度及土壤温湿度等实时数据,开展不同地径和不同时间尺度葡萄茎干液流的变化特征以及环境因子对茎干液流的影响研究。结果表明:不同地径设施葡萄各物候期的茎干液流日变化过程相似,液流速率随着地径的增加而增大;晴天葡萄茎干液流06:00左右启动,液流速率16:00达到最大(0.660 kg/h);阴天次之(0.409 kg/h),雨天峰值最小(0.272 kg/h)。夏季茎干液流速率高于秋季,11:00达到峰值(0.493 kg/h),秋季最高值出现在16:00(0.354 kg/h);冬季最大值0.061 kg/h,分别为夏季和秋季最大值的12.37%和17.23%。7月份茎干液流量最大(260.34 kg/h),平均茎干液流速率0.360 kg/h;6月次之,累计液流量227.93 kg,11月最小(43.12 kg);全生育期累计液流量1347.83 kg,日均液流量1.94~8.38 kg/d,平均日液流量5.94 kg/d。成熟期日液流量最大(8.38 kg/d),其次为变色期(7.65 kg/d),萌芽期最小(1.94 kg/d)。茎干液流速率与空气温度、光照强度和土壤温度均呈极显著正相关(P<0.01),与空气湿度呈极显著负相关(P<0.01)。模拟的茎干液流速率系列综合误差为3.57%,日茎干液流量系列综合误差为4.24%。

干旱荒漠区沙冬青茎干液流变化特征及其与气象因子的关系

采用热平衡包裹式树干液流仪（stem heat balance,SHB）监测沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）茎干液流日变化,并利用自动气象站同步监测太阳辐射、空气温度、空气相对湿度、风速等气象因子日变化,研究沙冬青茎干液流在不同季节和天气条件下的日变化特征及其与环境气象因子的关系.研究表明：（1）在夏季沙冬青茎干液流昼夜区别明显,且变幅较大,液流于8：00~9：00开始启动,并迅速于9：00左右达到峰值,然后立即有一个大幅度的下降,后在小幅度波动中维持到19：00左右停止;沙冬青茎干液流在夜间较弱;（2）不同天气条件对沙冬青液流的变化影响较大,沙冬青茎干液流速率的总体变化幅度表现为晴天〉阴天〉沙尘天气;（3）各季节典型天气下沙冬青茎干液流速率表现为夏季〉春季〉冬季;生长季茎干液流启动时间早,液流量大;春季液流启动时间次之,液流量变化平缓,维持时间长;冬季液流启动时间最迟,液流变化速率大且维持时间短;（4）沙冬青茎干液流与气象因子的关系密切,其中与太阳辐射的关系最为密切,其次是空气温度和相对湿度,影响最小的是风速.

塔克拉玛干沙漠腹地多枝柽柳茎干液流及耗水量

2005年4—11月,利用植物茎流计研究了塔克拉玛干沙漠腹地沙漠公路防护林植物多枝柽柳的茎干液流特性和耗水量.结果表明:在极端干旱的沙漠腹地,土壤水分充足时,直径为3.5和2.0cm的多枝柽柳在整个生长季的日平均耗水量分别为6.322和1.179kg;多枝柽柳的茎干液流呈单峰曲线型,有明显的昼夜变化规律,茎干液流随环境因子变化而波动;在土壤水分充足的条件下,总辐射、风速、温度是影响茎干液流变化的主要环境因子,可以用总辐射和风速的线性回归模型预测茎干液流的变化.沙漠腹地多枝柽柳的蒸腾耗水量相对较高,是因为在较为充足的水分供应条件下,多枝柽柳通过大量的水分消耗来抵御干燥高温的沙漠环境.

天目山柳杉的茎干液流特征

利用Envis网络生态监测系统,对天目山柳杉Cryptomeria fortunei古树的茎干液流特征及环境因子的动态变化进行了监测,并对柳杉古树茎干液流速率的日变化、月变化进行分析。结果表明:柳杉古树茎干液流速率的日变化呈单峰或多峰曲线,并有明显的昼夜变化规律,茎干液流随环境因子的变化而波动。冬季的平均茎干液流速率在11月份最大,为56.7 mL.min-1,比2月份高22.9 mL.min-1。晴天茎干液流变化幅度较大,雨天茎干液流变化幅度较小。柳杉古树的茎干液流速率与环境因子之间经关联度分析得出:茎干液流速率与光合有效辐射关系最为密切,其次为气温和空气相对湿度。

乌兰布和沙漠人工梭梭夏季茎干液流变化特征及其与气象因子的关系

为了揭示乌兰布和沙漠人工梭梭水分利用规律,探究人工梭梭的生态适应能力,利用PS-TDP8树木茎流监测系统和自动气象站对乌兰布和沙漠1979年人工种植梭梭的液流变化及其周围的环境因子进行观测,采用逐步回归及相关分析法对茎干液流变化规律及其与太阳总辐射、空气温度、相对湿度、风速、土壤温度、土壤含水量的相关关系进行研究。结果表明:梭梭晴天茎干液流日变化呈“单峰型”,雨天茎干液流日变化呈“双峰型”;夏季晴天梭梭茎干液流在7:00左右启动,9:30左右出现峰值,液流在10:20以后开始迅速下降,至21:30基本下降到极低值,夜间仍有液流。直径12.5和8.95 cm的梭梭液流日累积量分别为14.23和2.60 L。晴天,茎干液流速率变化幅度较大,白天的液流速率高于夜间。雨天的液流峰值显著低于晴天,且夜间液流小于晴天。相关性分析表明,晴天,影响梭梭液流速率的环境因子依次为太阳总辐射、土壤含水量、空气温度、空气相对湿度、土壤温度、风速;雨天,影响梭梭液流速率的主要环境因子依次为太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、土壤温度、风速、土壤含水量。研究结果可为人工梭梭林的经营管理提供理论支撑,对沙漠地区人工梭梭的管理和保护有重要的理论和实际意义。

干旱区梭梭茎干液流特性及对土壤水分的响应

研究荒漠植物耗水特征及其与土壤水分的关系,分析维持荒漠植物生长的潜在水源,对提高干旱区用水效率,保证荒漠生态环境的安全具有重要意义。以新疆干旱区荒漠植被梭梭为研究对象,采用热扩散法研究其茎干液流特性,采用中子仪测定和烘干法相结合的方法测定土壤含水率,并分析了茎干液流与土壤水分的响应关系。结果表明:梭梭的茎干液流密度呈明显昼夜变化,日间液流密度明显高于夜间,且随着胸径的增大,日间液流密度减小;土壤含水率随土层深度的增加呈倒"S"型分布,5~8月土壤含水率逐渐减小,中间土层含水率随时间推移减小幅度显著;随着土壤含水率的降低,夜间液流密度基本保持不变,但日间液流密度的峰值明显减小。分析结果可为提高干旱区用水效率,保证西部生态环境的安全提供理论支撑。

不同水氮条件下桃树幼苗茎干液流变化规律研究

采用美国生产的DeTransfer 3.27茎流测定系统监测一年生的桃树幼苗树干液流变化。分析了不同水分、氮肥处理下桃树苗树干液流日变化和连日变化特征及茎流与蒸腾的变化关系。结果表明,桃树苗茎液流速率存在明显的日周期和连日变化规律。水分对桃树苗茎流的影响:在相同的氮素水平下茎液流速随土壤水分含量的增加依次增加,无氮处理下,茎液流流速在充分灌水条件下最大峰值为11 g/h左右,较低水条件下增加了15.8%,高氮处理下,茎液流流速最大峰值为23.5 g/h左右。氮肥对桃树苗茎流的影响:施氮肥明显地增加桃树苗茎液流速,在土壤水分供应充足条件下,茎液流流速分别为N111 g/h、N216.5 g/h、N323.5 g/h;茎液流速和蒸腾速率动态曲线有着相似的变化趋势。

古尔班通古特沙漠南缘梭梭茎干液流变化及其对环境因子的响应

利用TDP热扩散式茎流计,结合气象观测系统,对古尔班通古特沙漠南缘原生梭梭的树干液流及环境因子进行连续监测,分析了梭梭树干液流对环境要素的响应,基于潜在蒸散发和蒸腾需求指数对梭梭茎干液流进行了模拟。结果表明:(1)梭梭树干液流在晴天的日变化呈单峰曲线,液流速率上升阶段时间短于下降阶段时间,与气象因素的日变化规律不一致。不同季节梭梭树干液流速率日变化规律存在差异,夏季液流与春季、秋季相比,启动早,停止晚,峰值更大且发生更早。(2)环境要素间存在着不同程度的相关性,主成分分析表明:前三个主成分共能解释85%的环境信息,其中以空气湿度、空气温度、水汽压亏缺、潜在蒸散发、净辐射为主的第一主成分能解释47%环境信息变化,以土壤温度、水汽压为主的第二主成分能解释20%环境信息变化,以土壤含水量、风速为主的第三主成分能解释17.6%的环境信息变化。(3)在春季和夏季基于潜在蒸散发的S型模型模拟梭梭液流速率的精度更高,在秋季基于蒸腾需求指数模拟的梭梭液流速率的精度更高。(4)梭梭树干液流速率与大气水分亏缺、净辐射、潜在蒸散发之间存在非对称响应,且不同季节间的响应规律存在差异,在春季和秋季,液流速率与水汽压亏缺呈顺时针状,与净辐射、潜在蒸散发呈逆时针状;在夏季,液流速率与水汽压亏缺呈顺时针状,与净辐射、潜在蒸散发呈斜8字顺时针状。

不同光照条件下观光木茎干液流密度季节变化及其相关因素分析

对100%、40%和8%自然光照条件下一年四季观光木(Tsoongiodendron odorum Chun)幼树茎干液流密度(SFD)以及叶片蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)的日变化规律进行了比较,并对SFD与Tr、Gs及部分环境因子的相关性进行了分析。结果表明:一年四季观光木的SFD、Tr和Gs均随光照的减弱而降低。在不同光照条件下,一年四季观光木的SFD均呈昼高夜低的日变化规律,且SFD日均值和日峰值均在100%自然光照条件下最高、在8%自然光照条件下最低。在100%和8%自然光照条件下SFD的日变化趋势基本一致,多数情况下在液流启动时即达到峰值;而在40%自然光照条件下其日变化曲线则为"单峰型",峰值出现在9:15至13:30。除春季外,其他季节在不同光照条件下SFD日均值和日峰值总体上均有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异。夏季在100%自然光照条件下Tr的日变化曲线呈"双峰型",其他季节在不同光照条件下Tr的日变化曲线均呈"单峰型"。在40%和8%自然光照条件下不同季节Gs的日变化曲线也呈"单峰型",且其峰值出现时间与Tr基本相同;而在100%自然光照条件下,冬季Gs的日变化曲线也为"单峰型",但在其他季节则呈"双峰型",并出现明显的"午休"现象。相关性分析结果表明:在不同光照条件下一年四季观光木的SFD与叶片Tr均呈显著或极显著正相关;但与叶片Gs的相关性在不同季节及不同光照条件下有一定的差异。在不同光照条件下,一年四季观光木SFD与叶片水汽压亏缺、大气温度及光合有效辐射强度(PAR)呈正相关,与大气相对湿度呈负相关;其中,与PAR的相关性均达到显著或极显著水平。研究结果显示:在不同光照条件下,PAR是影响观光木SFD四季变化的最主要环境因子。

民勤青土湖梭梭茎干液流特征及其对环境因子的响应

利用TDP插针式植物茎流计,对青土湖5-10月不同直径梭梭茎干液流通量(SV)日、季变化进行监测,结合气象数据,研究青土湖梭梭的耗水特性及其对环境因子的响应特征。结果显示:(1)晴天,6-8月梭梭SV日变化曲线主要呈单峰型;7月偶有多峰型,峰值出现较早;9-10月梭梭SV明显降低,日变化中峰值时间推迟。雨天,梭梭SV呈多峰型且明显低于晴天。(2)梭梭SV在5月达到最大值,6-10月梭梭SV呈先增后降趋势。(3)梭梭5-10月日均耗水量2.15~5.28 kg·d^(-1),接近古尔班通古特沙漠原生梭梭5-9月日均耗水量2.8~6.4 kg·d^(-1)。(4)日尺度下梭梭SV与气象因子的相关关系依次为:净辐射>气温>饱和水汽压差>相对湿度>风速。(5)晴天土壤水分与梭梭SV呈极显著相关,且在土层100 cm以下的根区是影响梭梭SV的主要区域。

乌兰布和沙漠人工梭梭茎干液流季节变化及其与气象因子的关系

【目的】揭示乌兰布和沙漠1979年人工种植梭梭水分利用过程,以期为当地梭梭林的经营管理提供理论参考。【方法】利用PS-TDP8树木茎流监测系统和自动气象站对乌兰布和沙漠梭梭的液流变化及其周围的气象因子进行观测。【结果】梭梭晴天茎干液流日变化呈"单峰型"。春、夏、秋季梭梭茎干液流连日变化趋势一致,白天液流速率高于夜间,且夜间液流速率变化幅度小。5、7、9月时茎干直径12.5 cm的梭梭液流启动时间均早于直径8.95 cm的梭梭,平均液流速率也较高。茎干直径12.5 cm的梭梭在5、7、9月的液流峰值分别为2.90、4.18、3.15 cm/h,液流日累积量分别为12.29、14.23、9.44 L;茎干直径8.95 cm的梭梭同时期液流峰值分别为1.06、1.20、1.07 cm/h,液流日累积量分别为2.84、3.68、3.10 L;同一茎干直径梭梭在7月的液流日累积量最大。梭梭液流日变化中,晴天为"单峰型",雨天呈"双峰型";雨天液流峰值及夜间液流均低于晴天。夏季茎干液流启动时间最早,峰值出现时间最早,峰值最大;春季液流启动时间最晚,峰值出现时间最晚,峰值最小。春、夏、秋季梭梭夜间均存在微弱液流。【结论】影响梭梭液流速率的气象因子中,春季主要为太阳总辐射、空气温度、风速,夏季主要为太阳总辐射、空气相对湿度、风速,秋季主要为太阳总辐射、空气温度。

典型荒漠植物沙拐枣茎干液流密度动态及其对环境因子的响应

采用热平衡包裹式茎干液流仪和微气象监测系统,模拟中国西北河西走廊中段荒漠生态系统典型固沙植物沙拐枣2014年6—9月茎干液流变化过程.结果表明:沙拐枣茎干液流密度日变化呈宽幅单峰型,其峰值滞后于光合有效辐射峰值约30 min,提前于气温和水汽压亏缺峰值约120 min,其日变化与这3个环境因子日变化之间存在非对称性响应.观测期间,茎干液流密度变化与大气蒸腾需求密切相关,光合有效辐射、气温和水汽压亏缺是影响沙拐枣茎干液流密度的主要气象因子.构建的基于茎干液流密度与气象因子响应关系的模型,能够比较准确地模拟不同天气条件沙拐枣液流密度的变化,而且经过时滞校正模型模拟精度进一步提高,但是该模型对低液流密度和夜间液流密度存在低估,这主要与植物的生理特征有关.

宁夏引黄灌区次生盐碱地紫穗槐茎干液流分析

于2017年5—10月采用包裹式液流测量系统,研究宁夏引黄灌区次生盐碱地不同水盐条件下不同基径紫穗槐的液流变化、耗水规律,以及环境因子对液流的影响.结果表明:晴天紫穗槐液流呈"几"字型宽峰曲线,无明显"午休"现象,多云、阴、雨天气呈不规则多峰曲线,夜间存在微弱液流;生长季(5—10月)中,基径约为13、16、22 mm紫穗槐的总液流量分别为138.14、206.06、370.11 kg,6、7月耗水较多,约占全生长季的50%,5、8月次之,9、10月较少;0.5 h和日尺度下,光合有效辐射(PAR)为影响紫穗槐液流的关键因子.第一阶段(5月13日—8月19日),浅层(0~40 cm)土壤水分对不同基径紫穗槐的液流均有显著影响,浅层土壤盐分仅对13 mm紫穗槐液流存在显著抑制作用;第二阶段(8月20日—10月10日),土壤水分、盐分对不同基径紫穗槐液流均无显著影响.综上,基径<13 mm的紫穗槐不适宜在浅层土壤电导率(EC)>2 d S·m^(-1)的盐渍土中栽植,而基径>16 mm的植株可在浅层土壤EC为5d S·m^(-1)的盐渍土中正常生长,且均需在其生长旺盛期进行合理灌溉.

荒漠人工植被区柠条和油蒿茎干液流动态研究

于2008年5—10月利用Dynamax茎流仪观测了沙坡头人工植被区18龄柠条和8龄油蒿的茎干液流速率,并利用涡动相关系统同步监测了环境因子,分析了柠条和油蒿液流动态变化及其与环境因子和作物参考蒸散量(ET0)的关系。结果表明,观测期间柠条和油蒿液流速率均表现为明显的单峰曲线;柠条液流一般在06:00左右启动,12:00左右达到高峰,然后下降,夜间存在液流现象;油蒿液流一般在08:00左右启动,14:00—16:00达到高峰,在夜间没有观测到液流的发生;柠条和油蒿的液流速率和ET0存在显著的线性关系;环境因子对柠条液流量影响的大小顺序为太阳辐射>相对湿度>空气温度>饱和水汽压差>风速;而对油蒿液流量影响的环境因子大小顺序为太阳辐射>饱和水汽压差>相对湿度>空气温度>风速。

基于茎干液流法和涡度相关法的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落蒸散特征

运用Dynamax茎流测量系统、涡度相关系统、气象-土壤环境观测系统进行连续观测,利用基径横截面积对单枝茎干液流进行尺度扩展,得到科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落蒸腾量(T),并与涡度相关系统观测的蒸散发量(ET)进行对比,详细分析了小叶锦鸡儿群落T与ET的变化特征以及群落水分收支状况。结果表明:(1)小叶锦鸡儿群落T、ET日变化趋势基本一致,均值分别为1.61 mm·d-1、2.43 mm·d-1;(2)T、ET日内变化曲线分别呈宽幅单峰型、钟型分布,日累积量均呈"S"型增长趋势;(3)不同天气条件下T、ET日变化峰型各异,峰值及总量变化水平晴天高于阴雨天;(4)不同降水事件中,降雨时间不同导致T启动时间推迟或结束时间提前,ET发生时间降水前后无显著差异;降雨量P≤10 mm或P>20 mm时,雨后T有所降低,10 mm<P≤20 mm时,雨后T显著提高;不同降雨强度下,雨后ET较雨前有所升高,且ET波峰大小与降雨量成正相关;(5)观测期间ET/P为1.04,小叶锦鸡儿群落水分收支基本平衡。

干旱区雨养多枝柽柳茎干液流动态及其对环境因子的响应

为探究干旱区雨养柽柳茎流速率与气象要素的关系,对多枝柽柳茎干液流速率及环境因子进行了同步监测。结果表明:1)不同天气条件下,柽柳液流速率的日变化进程明显不同;气象因子对柽柳液流影响依次为太阳辐射>水汽压差>气温>相对湿度>风速,回归模型能较好地解释不同月份柽柳液流速率变化。2)柽柳上、下午液流速率与太阳辐射变化呈非对称性,拟合结果在P<0.01的显著水平上R2均达0.930以上。3)夜间,柽柳维持着较稳定的低速液流,其量占全天液流量的3.92%~13.53%,且约有50%用于植物夜间蒸腾。

干旱胁迫和不同株高基径条件下的白刺液流速率特征差异

[目的]揭示内蒙古荒漠环境中不同株高基径的白刺液流差异,阐明不同形态白刺对干旱环境的适应情况,为干旱区荒漠绿洲植被恢复的白刺种植提供参考。[方法]在乌兰布和沙漠选择高株高组(HS)和粗基径组(BD)的典型白刺,并模拟防止水分横向流失的隔水处理条件(CG),采用野外定点观测的方法监测和分析白刺生长季液流速率变化情况及其与环境因子的关系。[结果](1)白刺液流速率在月尺度上的大小顺序为8月>7月>6月>9月>5月,隔水组(WS)白刺液流速率较正常组(NW)变化幅度大,液流速率中值分别为1.021 g/h,0.387 g/h;基径大植株矮组(LS)白刺液流速率较基径小植株高组(SH)变化幅度大,液流速率中值分别为0.472 g/h,0.261 g/h。(2)在土壤水分长期匮缺的条件下,液流速率与气温(Ta)、风速(WVEL)呈显著正相关,与光合有效辐射(PAR)呈显著负相关,与空气湿度(RH)相关性不明显,环境因子对液流速率影响程度依次为:PAR>Ta>VPD>WVEL>RH;30—150 cm深度土层土壤含水率对白刺液流速率均呈显著的正相关关系。(3)白刺液流速率与环境因子的回归方程表明,LS组较SH组液流速率受气象因子的影响更大,WS组白刺液流速率仅受30—50 cm土层土壤含水率的影响。[结论]大基径矮植株白刺较小基径高植株的白刺更能适应当地干旱的气候条件,粗矮形态的白刺更适应在缺水环境下生存。

荒漠防护林典型树种液流特征及其对环境因子的响应

利用基于热补偿理论的SF300分体液流仪对干旱荒漠区人工防护林典型树种(俄罗斯杨、胡杨、榆树、沙枣)树干液流全天候监测,自动气象站同步记录相关环境因子变化。研究表明:①4种防护林树种茎干液流日变化除沙枣树外均存在明显昼夜节律,液流速度在同属种间差异较小,在不同属种间差异显著,俄罗斯杨的日平均液流速度可以达到沙枣的13.8倍,耗水量排序为俄罗斯杨>胡杨>榆树>沙枣树。②水分充足条件下,增加实验地灌溉量使4种树木蒸腾受到抑制,液流流速降低,水分利用效率降低。③液流流速因所处树干径向位点不同而存在差异,俄罗斯杨、榆树、沙枣液流速度表现出由形成层到髓心的递减趋势,胡杨树干径向位点液流没有表现一定规律。④树干液流流速与环境因子进行相关分析,通过逐步回归分析建立了4个典型树种茎干液流速度与环境因子关系估算模型,分析认为4种树木的环境敏感性排序为俄罗斯杨>榆树>胡杨>沙枣。

基于液流量的苹果树蒸腾量模拟

利用热脉冲茎流计监测西北旱区盛果期苹果树茎干液流变化规律,采用自动气象站测定气象因素的变化,在试验基础上分析了苹果树液流量的动态变化并分别采用基于冠层变化的季节蒸发蒸腾模型(Cj)、双作物系数模型(Kcb)和Priestley-Taylor模型对日均蒸腾量进行模拟。研究结果表明,日均茎干液流量呈先增加后降低的单峰曲线,基于冠层变化的季节蒸发蒸腾模型可以准确估算西北旱区盛果期果树的日均蒸腾量,模拟的日均蒸腾量可以减小液流量的时滞影响,提高长时间估算果树蒸腾量的精度。

基于同化枝生长的民勤荒漠梭梭固沙林耗水量估算

为准确估算民勤荒漠梭梭固沙林耗水量,运用热平衡茎流测量技术,对民勤荒漠梭梭茎干液流动态进行监测,选择同化枝生长指标为扩展纯量,对梭梭单株耗水量与单株同化枝表面积和同化枝干重进行相关性拟合,推算梭梭固沙林耗水量。结果表明,梭梭同化枝生长与其耗水量月变化过程同步,梭梭快速生长期(7月)同化枝生长及耗水量明显高于展叶(5月)和落叶期(10月),经相关性分析确定梭梭同化枝表面积、同化枝干重与其耗水量存在线性函数关系;模拟推算梭梭固沙林耗水量受林分密度及分枝构型的影响较大,且不同龄林梭梭同化枝生长模拟均略小于实测值,相对而言同化枝表面积模拟值平均相对误差更小(8.92%)。因此,以同化枝表面积和同化枝干重推算梭梭固沙林耗水可行,可实现梭梭林耗水量的可靠估算,为荒漠植被固沙造林及其生态用水管理等提供参考。