兴安落叶松天然林不同分化等级林木树干液流对综合环境因子的响应

[目的]以大兴安岭北部典型寒温带针叶林优势建群树种兴安落叶松为对象,分析不同分化等级林木树干液流对环境因子的综合响应,构建不同分化等级林木树干液流模型。[方法]利用热扩散式液流监测系统和通量塔的梯度气象系统连续监测树干液流及环境因子的变化。[结果]表明:1)观测期间,优势木具有较强的蒸腾能力,其平均液流密度分别为中等木和被压木的1.9倍、2.5倍。总体上,分化程度越高的林木日树干液流持续时间越长,液流密度峰值出现时间越早,液流密度的峰值也越高。2)利用主成分分析将降雨、净辐射、空气温度、空气湿度、风速、土壤温度、土壤含水量和水汽压亏缺降维为蒸发需求因子(EDI)、土壤水热因子和降水因子。EDI(与净辐射、温湿度、水汽压亏缺显著相关)是影响该地区林木树干液流的关键环境要素,其携带环境数据信息量的45%;土壤水热因子和降水因子分别携带20%和13%。3)各分化等级林木树干液流密度对EDI呈顺时针时滞,对净辐射和水汽压亏缺则分别呈逆时针、顺时针时滞,且EDI的时滞效应明显较小。不同分化等级林木液流密度对EDI和水汽压亏缺的时滞表现一致,对净辐射的时滞则以优势木最小。4)各分化等级林木树干液流密度对EDI的响应均符合"S"型模型,即液流升高到阈值后,不再随蒸发需求的增加而增大。模型中,中等木(0.458)和被压木(0.457)的过渡斜率略高于优势木(0.443),表明优势木树干液流对环境因子的敏感性略低。该模型对不同分化等级林木液流密度的模拟精度均在90%以上,考虑EDI的时滞效应或引入土壤水热因子、降水因子对模型精度的影响较小。[结论]兴安落叶松树干液流对综合环境因子存在较强的响应性,且在不同分化等级间存在差异;利用"S"模型和综合环境因子可有效估算不同分化等级兴安落叶松的树干液流。

毛乌素沙地南缘樟子松树干液流特征及其对环境因子的响应

树木边材液流是实时反映水分利用过程的重要变量。分析液流与环境因子尤其是与土壤水分间的关系,进而明确树木对水分胁迫的响应机制,是认识树木适应环境变化机制的重要内容。文中以毛乌素沙地南缘樟子松人工固沙林为研究对象,采用热扩散式液流计连续监测了树干边材液流速率,分析了液流变化与环境因子间的关系。结果表明:毛乌素沙地樟子松生长季中边材液流速率(J_(s))平均为4.91±1.25cm·h^(-1),最大值为18.75±2.99cm·h^(-1),其中夜间液流速率平均为1.42±0.38cm·h^(-1),最大值为7.47±1.92cm·h^(-1)。J_(s)与环境因子间的主成分分析结果显示,前3个主成分的累积方差贡献率达86.2%,分别解释了方差的54.5%、20.6%、11.1%。其中第一主成分主要包含大气水分亏缺(VPD)、大气温度(T_(a))、太阳辐射(R_(a))等因子,归为蒸发需求因子;第二主成分主要包含风速(W_(s))等因子,为大汽水热散失动力因子;第三主成分主要包含土壤含水率(θ)等因子,为土壤水分供给因子。在第一主成分的因子中,VPD对J_(s)的影响具有明显的阈值效应,当VPD升高到接近于1.43 kPa时,日间液流速率趋于最大值16.15 cm·h^(-1);类似地引起夜间液流阈值效应的VPD值约在0.78 kPa水平。土壤干旱对沙地樟子松日间液流表现出较明显的抑制作用,随着土壤水分亏缺的加剧,夜间液流在全天液流通量中的占比趋于提升,反映出沙地樟子松通过补偿树体水分应对干旱变化的策略与能力。

晋西黄土区苹果树边材液流速率对环境驱动的响应

为明确环境因子对树木蒸腾过程的驱动机制,以晋西黄土残塬沟壑区的苹果树(红富士)为对象,利用热扩散式液流技术监测生长季苹果树树干液流的动态变化,并同步监测了气象和土壤水分等环境要素的季节动态.结果表明:在众多环境因子中,太阳净辐射(R_n)、大气水分亏缺(VPD)与液流速率(J_s)间的相关性最强.在小时或日尺度,环境因子主成分分析中前3个主成分的累积方差贡献率均在86%以上.其中,第一主成分主要包含VPD、R_n等因子,方差贡献率达52%(小时尺度)和63%(日尺度)以上,可归为蒸发需求因子(EDI),是影响该地区果树树干液流的关键综合环境要素集;第二主成分主要包括土壤含水率(SWC)等因子,归为土壤水热供给因子;第三主成分主要包括风速等因子,归为大气水热散失动力因子.在小时或日尺度上,J_s对两种环境因子综合变量(EDI或潜在蒸发散ET_0)的响应都呈显著的指数增长关系,在小时尺度上,基于EDI模拟苹果J_s的指数模型精度更高(R^2=0.72),在日尺度上,基于ET_0模拟苹果J_s的指数模型模拟精度更高(R^2=0.88).研究结果对于明确苹果树水分传输对环境驱动的响应规律,根据气象要素估算苹果树蒸腾耗水量,并指导果园水分管理均具有重要意义.