基于热平衡法检测植物茎流传感器的标定

植物茎杆的茎流量是植物重要的生理信息之一,该文主要是对基于热平衡法的植物茎流传感器进行标定试验的研究,通过标定试验,测试了茎流检测装置的性能。试验结果表明,计算出传感器输出值与茎流量有很高的决定系数R2=0.96～0.97,分辨率为1×10-3g/min,精度为±3%。因此参照标定试验,可以较准确地获取植株茎流速率,进而可以反映出植物的蒸腾及需水状态信息,并据此可以为植物生长环境的调控、节水灌溉等提供有效的监测工具。

古尔班通古特沙漠南缘非灌溉条件下梭梭(Haloxylon ammodendron)蒸腾耗水特征

利用热平衡包裹式茎流计连续测定了古尔班通古特沙漠南缘原生梭梭2010年5月6日～10月12日的茎干液流及气象因子数据,探究了非灌溉条件下不同直径梭梭在其蒸腾耗水特性及与气象因子相关性之间的差异。结果表明:(1)茎干液流昼夜变化规律明显,蒸腾日变化呈双峰或多峰趋势,夜间保持较小液流;午休现象多出现于14∶00～16∶00。相同环境因子影响下,直径越大,茎干液流速率越大,午休现象也越明显;(2)在生长季,不同直径梭梭液流的启动和停止时间存在差异,6～8月,直径越大,液流启动时间越早,停止时间越晚。同一植株液流在不同月份的启动和停止时间差异较大,生长初期,液流启动早,停止迟;生长季末期,液流启动迟,停止早;(3)5～8月,液流日累积过程呈明显的"S"型趋势;9～10月,呈斜率一致的一条直线。直径越大,日累积量和累积速率越大,第一拐点到达时刻越早,第二拐点到达时刻越晚;(4)液流速率与太阳辐射的相关性最好,其次为气温和相对湿度,风速最小;相关性在7月份最大,6月和8月次之,10月最小。相同环境条件下,直径越大,其液流速率对气象因子的响应越明显;(5)观测时段内,7月耗水最多,6月、8月、9月次之,5月和10月最少。直径越大耗水量越多,直径9.9、13.4、22.9 cm日均耗水量为0.570、0.595、0.694 mm,总耗水量为92.904、96.923、113.052 mm,液流通量为0.263、0.284、0.346 L.cm-2.d-1。与干旱区不同生境的梭梭相比,古尔班通古特沙漠原生梭梭的液流通量相对较小。不同地点和生境的梭梭在耗水数量、耗水日过程特性等方面差异明显,这为天然荒漠植被防护林的管理及沙漠区人工灌溉植物的水资源合理配置提供了一定的决策支持。

移栽自不同纬度的兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)的树干液流特征

将4个纬度上（大兴安岭塔河、大兴安岭松岭、黑河孙吴、伊春带岭）8年生的兴安落叶松（Larix gmelinii Rupr．）幼树移栽到其分布区的南缘构成4个实验处理，以探索树木水分关系的时空变化格局及其影响因子。采用基于热平衡方法的包裹式茎流计和环境因子自动测定系统同步测定移栽自4个纬度的兴安落叶松的树干液流及其相应的环境因子。研究结果表明：兴安落叶松的树干液流密度基本上呈现单峰曲线日变化格局，而日最大液流出现的时间随生长季节和实验处理不同而略有变化。移栽自4个纬度的兴安落叶松的平均单位边材面积液流通量在展叶前、中和后期分别为26．24—54．45g·cm^-2·d^-1、114．33—355．39g·cm^-2·d^-1和58．32—304．03g·cm^-2·d^-1。展叶期间落叶松的日耗水量与距地面10cm处树干直径呈显著的正相关关系；单位边材面积液流通量与针叶长度呈显著的正相关关系。影响树干液流密度的环境因子随生长阶段和实验处理而变化，主要包括太阳辐射、水蒸气压亏缺、相对湿度、气温和风速，其中太阳辐射通常是影响树干液流密度的关键因子。

花棒液流变化规律及其对环境因子的响应

在西北干旱沙区,采用茎流热平衡技术对花棒主茎、一级分枝和二级分枝液流进行研究.结果表明,在整个生长季内液流速率日变化曲线峰型表现各异,但在短时间段内其液流速率日变化有较强的规律性.主茎和一级分枝液流速率的曲线在生长季中期出现了剧烈动荡,在生长季末期到达最大值后同一数值维持较长时间;二级分枝的液流量在生长季初期出现了“昼低夜高”、生长季中期的液流量低于6、9月份液流量;主茎和一级分枝单日液流量的最大值出现在7月份,分别为5 781.6 g和3 180 g,二级分枝的最大值出现在9月份(480 g).日液流量大小依次为主茎>一级分枝>二级分枝,而液流通量在整个生长期内表现比较复杂.通过对同时观测的气象因子的分析,表明在整个生长季影响花棒液流速率的主导因子是土壤含水率,而在一个较短的时间段内,光照强度、气温和水汽压亏缺则是影响花棒液流速率的主导因子.

应用热平衡法对黄土高原玉米茎流变化规律的研究

[目的]探讨黄土高原玉米茎流变化规律及其与环境因子之间的关系。[方法]利用热平衡茎流计实时监测会宁县玉米样株茎流日变化,数据处理采用Excel软件。[结果]玉米茎流日变化过程显著,白天茎流速率大且波动较大,晚上茎流速率小而平稳;午间出现茎流的小幅减小,这与叶片气孔开度改变为维持植物体内水分平衡有关。通过相关分析得出,茎流速率与太阳辐射和温度呈正相关关系,其中与太阳辐射的关系更为密切。[结论]为节水灌溉和玉米增产提供理论依据。

热平衡茎流计在荒漠灌木植物耗水研究中的应用

首先对茎流热平衡技术测定植株茎流的基本原理进行了介绍。在此基础上,探讨了4种干旱沙区常见造林灌木的日耗水变化规律。并通过对同时观测的气象因子的分析,揭示植物耗水与太阳辐射、气温和大气湿度等因子的相关关系,建立了在西北干旱沙区,预测这4种植物蒸腾耗水的方程。

基于植物生物学参数的多枝柽柳耗水量估算方法

为了确定无灌溉多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb)人工林的耗水特性,运用热平衡茎流仪,监测了景泰县退耕还林地柽柳群落的枝干液流动态。同时,测定了柽柳冠幅、株高,分枝叶干重、基径、枝条长度和数量。结果表明:(1)柽柳茎干液流与叶干重极显著相关,在P<0.001水平上相关度R2达0.965,经叶干重标准化处理后可以很好地消除不同径级茎干液流间的差异。(2)以冠幅周长与株高建立的单株柽柳叶片总干重模型的平均精度达89.43%。在建立模型时依据灌木体积分级构建,可提高模型精度。(3)基于叶干重建立的柽柳单株耗水模型模拟值与实测值的平均误差为11.657%,可望准确估算柽柳耗水量。基于模型估算研究区柽柳生长季5-10月的累计耗水量约124.2 mm。

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.

典型固沙植物梭梭生长季蒸腾变化及其对环境因子的响应

蒸腾是植物重要的生理活动之一,受到多个环境要素的综合影响。该文利用热平衡包裹式茎干液流仪Flow32监测系统,对河西走廊中段绿洲—荒漠过渡带主要固沙植物梭梭(Haloxylon ammodendron)生长季的蒸腾过程进行连续监测,并分析了其对环境要素的响应。结果表明:(1)梭梭茎干液流速率随枝直径的增加而增加,液流密度随枝直径的增加而降低,梭梭液流密度日变化呈多峰特征,整个生长季液流密度变化比较稳定。(2)主成分分析表明第1、2、3主成分能够分别解释环境信息49%、15%、12%的变化,第一主成分中水汽压亏缺、光合有效辐射及气温反映了大气的蒸腾需求。(3)S型模型对液流密度日变化模拟精度达到0.86,考虑时滞效应后模拟精度提高至0.9,降水天气条件下模拟精度降低至0.65。(4)液流密度对主要环境要素存在非对称响应,同光合有效辐射呈逆时针环状,同水汽压亏缺、蒸腾需求指数呈顺时针环状。