树干液流研究进展与展望

树干液流是土壤-植物-大气连续体水流路径中一个关键的链接,承接了庞大的地下根系所吸收、汇集的土壤水,并决定着整个树冠的蒸腾量,因此成为分析树木耗水特性、研究树木水分传输机理的重要指标。结果表明,1)常见的测定树干液流的5种方法,对比分析各种方法的原理以及优点和缺点,热比率法是目前研究树干液流最可靠的方法。2)分析树干液流的日季变化、方位变化和高度变化,发现大多树干液流日变化呈单峰型,季节变化总体上呈现夏季液流速率最高,春秋次之,冬季最小的变化趋势。3)分析不同树种树干液流与环境因子的滞后效应及与环境因子的关系,发现树木液流与太阳辐射、水汽压亏缺等呈正相关,与空气相对湿度呈负相关。针对目前研究中存在的问题提出了有待进一步解决的问题,旨在为进一步研究树木耗水及生态需水提供理论依据。

风对极端干旱区胡杨蒸腾速率的影响

以2014年4-11月的胡杨蒸腾速率和风速的实测数据,分析了风对极端干旱区胡杨蒸腾速率的影响.结果表明:不同风速对胡杨蒸腾速率的影响存在差异,风速的瞬时变动并不一定都会促进蒸腾速率的升高.0~2 m·s^(-1)风速作用对胡杨蒸腾速率的影响不大;2~8 m·s^(-1)风速作用下,胡杨蒸腾速率显著升高,且随着风速的增大,蒸腾速率上升幅度增加.其中,2~4 m·s^(-1)风速作用下,其变化幅度较0~2 m·s^(-1)时增加了4.51%;4~6 m·s^(-1)风速作用下,其变化幅度较2~4 m·s^(-1)时增加了7.03%;6~8 m·s^(-1)风速作用下,其变化幅度较4~6 m·s^(-1)时增加了16.19%.当风速大于8 m·s^(-1)时,胡杨蒸腾速率不再上升而呈下降趋势,且随着风速的增加,蒸腾速率降低的幅度也越大,其中,8~10 m·s^(-1)风速作用下,蒸腾速率下降了8.08%;大于10 m·s^(-1)的风速作用下,胡杨蒸腾速率的下降幅度高达32.91%.胡杨蒸腾速率和风速的错位相关分析表明,风速对胡杨蒸腾速率的影响多为实时性的,在极少数的大风天气影响下,蒸腾速率恢复的时间较慢,形成了个别日期的滞后效应.风速和胡杨蒸腾速率的指数拟合关系最显著,且2~8 m·s^(-1)风速下,蒸腾速率随着风速呈指数增加趋势;8 m·s^(-1)以上风速作用下,蒸腾速率随着风速的增加呈指数减少趋势.在0~2 m·s^(-1)风速作用下,蒸腾速率变化不大.

胡杨夜间液流通量及其影响因子研究

夜间液流在树木的整个生长过程中起着非常重要的作用,它不但与夜间蒸腾有关,而且有助于夜间自根系向上运输物质,为植物器官的夜间呼吸提供氧传递的机制。采用热比率技术,测量了荒漠河岸林自然生长条件下胡杨（Populus euphratica）的夜间液流通量大小、变化规律及影响因子。结果表明：① 4月胡杨夜间液流通量变化不大;5月和9月前半夜缓慢下降,后半夜缓慢上升,但变化幅度不大;6、7、8月均呈先下降后上升的趋势,且变化幅度较5月和9月大。②前半夜胡杨累积液流量约占整夜液流量的53%-62%,而后半夜仅占整夜累积液流量的38%-47%;后半夜液流通量显著低于前半夜;胡杨各月夜间累积液流量占整日累积液流量的比例依次为：4月（45.7%）〉5月（30.7%）〉8月（30.1%）〉9月（29.5%）〉6月（28.6%）〉7月（26.2%）,春季夜间累积液流量占整日累积液流量的比例大于夏季和秋季。③胡杨夜间液流通量受水汽压差、气温等影响,就4—9月来看,胡杨夜间液流通量与环境因子的相关系数依次为：水汽压差（0.63）〉气温（0.58）〉空气相对湿度（-0.335）〉土壤含水量（0.17）。水汽压差是影响夜间液流通量最关键的因子。

胡杨树干液流进程与太阳辐射的关系

为了研究胡杨树干液流时间进程与太阳辐射间的关系,利用热比率液流测定系统和自动气象站对2012年4月至9月额济纳绿洲胡杨树干液流速率和太阳辐射进行了同步监测。结果表明：胡杨树干液流与太阳辐射的时间进程在不同的月份呈现出不同特点,树干液流的启动时间比太阳辐射晚1～4小时左右,随着太阳辐射的停止,液流速率开始迅速下降,但液流并没有停止,而是维持在一个较低的水平。太阳辐射与胡杨树干液流在各个月份均存在时滞效应,但不同的月份时滞时间不同,就4至9月而言,液流速率滞后于太阳辐射1小时到达峰值。胡杨在不同的生长发育阶段与太阳辐射的相关性不同,4月液流速率与太阳辐射呈负相关,5～9月液流与太阳辐射呈正相关,相关系数分别为-0.142、0.607、0.701、0.735、0.702、0.636。回归分析结果显示,在胡杨树干液流的数值模拟中,考虑液流相对于太阳辐射的滞后效应可以提高模型的拟合精度。

基于Bp神经网络和Ball-Berry模型的胡杨气孔导度模拟

以2014年5月至9月胡杨气孔导度和环境因子的实测数据,分析了胡杨气孔导度的季节变化特征,并基于Bp神经网络和Ball-Berry模型对胡杨气孔导度进行了模拟研究。结果表明:胡杨气孔导度峰值的出现时间春季要早于夏、秋季节。在不同季节,光合有效辐射均是影响胡杨气孔导度最敏感的环境因子。利用Bp神经网络模型对春季、夏季和秋季胡杨气孔导度的模拟值与实际观测值基于1:1直线的决定系数最高可达0.9078;利用Ball-Berry模型对春季、夏季和秋季胡杨气孔导度预测值的决定系数最高为0.5807。在不同光合有效辐射水平下也对春季、夏季和秋季的胡杨气孔导度进行了模拟,Bp神经网络对气孔导度模拟值与观测值基于1:1直线决定系数最高为0.6739,Ball-Berry模型的决定系数最高为0.5477,在光合有效辐射较弱时,Ball-Berry模型的模拟效果较Bp神经网络效果好,但随着光合有效辐射的增强,Bp神经网络的模拟精度要高于Ball-Berry模型。