解析針闊葉混交林優(yōu)勢(shì)種樹(shù)干液流特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系

張素青

摘要：指出了在眾多的植物種類(lèi)中，陸生植物能夠從土壤中吸收到的水分只有1%是用來(lái)構(gòu)成植物體，99%的水分都是通過(guò)植物在地表上的部分飄散到大氣環(huán)境中的。而樹(shù)干液流作為植物體因?yàn)槿~片蒸騰作用導(dǎo)致的植物體水分流失，使植物內(nèi)的水借助木質(zhì)部分從根系部分運(yùn)輸?shù)饺~片上的過(guò)程。植物液流速度的快慢，會(huì)對(duì)自身的生長(zhǎng)產(chǎn)生極大的影響。對(duì)此，以針闊葉混交林這種陸生植物為立足點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究的方式，對(duì)此類(lèi)樹(shù)木中優(yōu)勢(shì)種樹(shù)干的液流特征，以及其同環(huán)境因子間產(chǎn)生的關(guān)系進(jìn)行了探索和分析。

關(guān)鍵詞：針闊葉混交林；優(yōu)勢(shì)種樹(shù)干；液流特征；環(huán)境因子；關(guān)系

中圖分類(lèi)號(hào)：S725.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）05000702

1引言

近些年，熱技術(shù)法作為測(cè)量樹(shù)干液流最為普遍的一種方法，利用該測(cè)量方法得到液流測(cè)量結(jié)果來(lái)估計(jì)樹(shù)木的蒸騰量獲得眾多專(zhuān)家學(xué)者的認(rèn)可。對(duì)此，筆者在2015年的干濕季，對(duì)浦城縣針闊葉混交林優(yōu)勢(shì)種樹(shù)樹(shù)干的液流密度和特征等進(jìn)行研究，并同步觀測(cè)該地區(qū)相對(duì)濕度、氣溫、光合有效輻射等其他環(huán)境因素間產(chǎn)生的變化，對(duì)樹(shù)干液流特征，以及液流和環(huán)境因子間存在的關(guān)系展開(kāi)細(xì)致全面的分析與研究，以期可以為推動(dòng)此類(lèi)樹(shù)種的廣泛種植奠定良好基礎(chǔ)。

2案例地區(qū)基本情況

本樣地所在地是浙江、江西、福建三省交界處的浦城縣林業(yè)局綜合林場(chǎng)葛墩工區(qū)，該區(qū)有杉木與木荷混交21年生林分。該地區(qū)屬于典型中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候類(lèi)型，雨熱同期，以10 ℃作為喜溫植物的萌動(dòng)溫度為準(zhǔn)，一年中大于或等于10 ℃的活動(dòng)積溫為5443.6 ℃，持續(xù)時(shí)間為250 d。而同期雨量有1414.6 mm，日照1438.5 h，雨、熱相配。四季分明，雨量充沛，日照充足年雨量1780.2 mm，年平均氣溫17.4 ℃，日照1893.5 h，春秋略短，夏季最長(zhǎng)，四季分明。浦城地勢(shì)相對(duì)高低懸殊，形成境內(nèi)立體氣候較為顯著。一般每當(dāng)海拔增高100 m，春季回暖期推遲3 d，秋季第一次冷空氣的影響日期提前4 d，大于或等于10 ℃的活動(dòng)積溫減少188.9 ℃，年雨量增加72.5 mm，無(wú)霜期減少3 d。混交林樣地位于地帶性制備的季風(fēng)，常綠闊葉林邊緣，群落的垂直結(jié)構(gòu)和喬冠草層都十分明顯。筆者在該混交林中選擇了40 m×40 m的樣地，在該樣地中分別選擇了十幾株優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，按照樣地的實(shí)際情況，在其內(nèi)部選擇出樹(shù)干中通豎直，沒(méi)有病蟲(chóng)害、生長(zhǎng)狀況良好、不偏心、樹(shù)冠周?chē)趽踔参镙^少的喬木為樣本。

3樹(shù)干液流特征和環(huán)境因子的研究

3.1不同類(lèi)型樹(shù)種液流速度日

為保證獲取到數(shù)據(jù)的完整性與連續(xù)性，筆者分別選擇該樣區(qū)個(gè)干、濕季中樹(shù)干液流速率的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。無(wú)論是在干季還是濕季，樹(shù)干液流速率的日變化都呈現(xiàn)出“晝高夜低”的典型特點(diǎn)。在濕季，各個(gè)樹(shù)種樹(shù)干液流的平均值均高于干季，而干濕季中，針葉林平均液流速率值和峰值則明顯低于闊葉林。在不同季節(jié)，其他樹(shù)種的液流量也具有一定差異。闊葉林在濕季液流量最大，針葉林最小；干季則反之。

3.2環(huán)境因子對(duì)樹(shù)干液流的影響

在干濕季中，各類(lèi)型環(huán)境因子存在著較為鮮明的晝夜變化特點(diǎn)，而光合有效輻射和水汽壓虧缺就是其中變化趨勢(shì)最明顯的兩大因子。在對(duì)這針闊葉混交林中樹(shù)種液流的水汽壓虧缺和光合有效輻射的數(shù)據(jù)使用逐步錯(cuò)位的方式進(jìn)行分別分析時(shí)，光合達(dá)到峰值的速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本文樣本樹(shù)種的液流速度，其時(shí)間差大約在30 min左右。而水汽壓同屬樹(shù)種液流速率相比則具有一定的滯后性，延緩時(shí)間大約在60 min左右。在干季，闊葉樹(shù)液流速率達(dá)到峰值的時(shí)間都要快于光合輻射大約60 min，而針葉林高出的速率則會(huì)達(dá)到90 min。此外，針闊葉混交林樹(shù)干的液流速度同水汽壓相比則沒(méi)有明顯的時(shí)間滯后性。

3.3分析環(huán)境因子和液流速率的相關(guān)性

因?yàn)樗协h(huán)境因子間都存在著一定的相關(guān)關(guān)系，所以，需要對(duì)環(huán)境因子同液流數(shù)據(jù)展開(kāi)偏相關(guān)性分析。通過(guò)該項(xiàng)分析可以發(fā)現(xiàn)：水汽壓、光合敷設(shè)、氣溫這三大因子在濕季同所有樹(shù)種的液流速率存在明顯相關(guān)性，而相對(duì)濕度則只同針葉樹(shù)相關(guān)。在干季，針闊葉混交林間依舊在相對(duì)濕度上顯著相關(guān)，但在相對(duì)濕度方面，則只有錐栗液流速率是顯著相關(guān)。在不同的季節(jié)，控制四個(gè)樹(shù)種液流特征的主要環(huán)境因子具有一定的差異性。在濕季，光合輻射是控制液流速率的主要環(huán)境因子；而干季則以氣溫為主導(dǎo)因子。相關(guān)人員為了能夠進(jìn)一步將環(huán)境因子對(duì)優(yōu)勢(shì)種的樹(shù)干液流特征產(chǎn)生的綜合性影響進(jìn)行描述，可以借助多元線性逐步分析的方式建立起能夠表示各類(lèi)型環(huán)境因子同液流特征間的回歸方程。在該方程中，液流特征作為因變量，相對(duì)濕度、氣溫、光合輻射屬于自變量。借助該方程式的分析結(jié)算結(jié)果，相關(guān)人員可以進(jìn)一步找出所有同樹(shù)干液流特征相關(guān)的環(huán)境因子，并分析出不同環(huán)境因子可能會(huì)對(duì)樹(shù)干液流速率產(chǎn)生的影響。

4樹(shù)干液流特征與環(huán)境因子間的關(guān)系

4.1樹(shù)干液流日變化特點(diǎn)

在本文中涉及到的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，其樹(shù)干液流的日變化特征基本呈現(xiàn)出典型的“晝高夜低”單峰型曲線變化。某日中的3時(shí)、6時(shí)、12時(shí)、18時(shí)、21時(shí)、24時(shí)，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種種闊葉樹(shù)樹(shù)干液流量分別為510 kg H2O/m2、674 kg H2O/m2、1960 kg H2O/m2、1271 kg H2O/m2、563 kg H2O/m2、550 kg H2O/m2。從數(shù)據(jù)中可以看出，白天樹(shù)干的液流特征變化十分明顯，而優(yōu)勢(shì)種樹(shù)干液流速度在夜間雖然也有液流，但是其變化卻十分緩慢。之所以會(huì)出現(xiàn)此種曲線變化，主要是因?yàn)榘滋礻?yáng)光充足，日照時(shí)間和樹(shù)木蒸騰時(shí)間長(zhǎng)，其耗水量相對(duì)也比較多，樹(shù)體就會(huì)一直處于水分不斷虧缺的狀態(tài)。而在夜間，樹(shù)干則可以借助跟壓作用繼續(xù)從土壤中吸收水分，以此來(lái)維持樹(shù)木生長(zhǎng)的正常需要。

在優(yōu)勢(shì)樹(shù)種之中，針葉樹(shù)的峰值、液流速率、日間液流量等都要明顯低于闊葉樹(shù)。以日間也流量為例，某日日間，6時(shí)、12時(shí)、18時(shí)，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種中針葉樹(shù)樹(shù)干液流量分別為569 kg H2O/m2、1480 kg H2O/m2、1002 kg H2O/m2。這主要是因?yàn)殚熑~樹(shù)和針葉樹(shù)在生物學(xué)上存在著較大的差異。在生長(zhǎng)過(guò)程中，針葉樹(shù)在木質(zhì)部中的水分時(shí)通過(guò)管胞進(jìn)行傳輸，而闊葉樹(shù)木質(zhì)部中的水分則是借助導(dǎo)管來(lái)傳輸。因?yàn)楣馨麩o(wú)論是直徑還是長(zhǎng)度，都要比導(dǎo)管小，這就直接導(dǎo)致針葉樹(shù)本身木質(zhì)部的導(dǎo)水性要差于闊葉樹(shù)，再加上針葉結(jié)構(gòu)較厚，也對(duì)針葉樹(shù)葉片的水平蒸騰速度產(chǎn)生了一定的影響。

4.2樹(shù)干液流和環(huán)境因子間的時(shí)滯效應(yīng)

現(xiàn)有的很多研究結(jié)構(gòu)表明：光合敷設(shè)與水汽壓虧缺，同樹(shù)干液流間都具有顯著的相關(guān)性特點(diǎn)，因?yàn)楦鞣N類(lèi)型的環(huán)境因子本身都帶有較為顯著的晝夜變化規(guī)律，且這種規(guī)律與同步監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)種樹(shù)干液流相符。但環(huán)境因子與液流速率間的變化不同步，啟動(dòng)液流的時(shí)間要比日出時(shí)間晚；光合輻射峰值產(chǎn)生的時(shí)間較峰值的出現(xiàn)時(shí)間也比較晚。這主要是因?yàn)樵谌粘鰰r(shí)，優(yōu)勢(shì)種葉片的氣孔還沒(méi)有被打開(kāi)，只有當(dāng)光合敷設(shè)達(dá)到了一定峰值時(shí)，氣孔才能夠被全面打開(kāi)，液流也隨之被啟動(dòng)。而水汽壓虧缺同樹(shù)干液流間存在的時(shí)間滯后效應(yīng)，在不同的季節(jié)存在較為明顯的差異。濕季時(shí)，水汽壓的虧缺要明顯滯后樹(shù)干液流達(dá)到峰值的時(shí)間；在干季則不明顯。這一特點(diǎn)說(shuō)明，光合輻射對(duì)液流在濕季的影響要大約水汽壓；干季二者的關(guān)系則相反。

4.3對(duì)樹(shù)干液流產(chǎn)生影響的主導(dǎo)環(huán)境因子

一般情況下，影響樹(shù)干液流的因素主要可以被劃分為土壤供水、生物學(xué)結(jié)構(gòu)和環(huán)境這三種。其中生物學(xué)結(jié)構(gòu)直接決定樹(shù)干液流潛在流量、環(huán)境因素決定液流瞬間變動(dòng)、土壤供水則決定了液流總體水平。筆者將環(huán)境因素的影響為主要研究點(diǎn)，在對(duì)該因素進(jìn)行分析研究后發(fā)現(xiàn)，各類(lèi)型環(huán)境因子在干季和濕季對(duì)樹(shù)干液流速率的影響具有一定的差異性。因此，在不同的生長(zhǎng)季節(jié)，主導(dǎo)植物產(chǎn)生蒸騰作用的途徑與樹(shù)木本身的生理形態(tài)特征不一致，所以，對(duì)樹(shù)干液流產(chǎn)生影響的主導(dǎo)性環(huán)境因子也因?yàn)槭艽擞绊懏a(chǎn)生了較大的差別。由此可以推斷出，在不同的地點(diǎn)和季節(jié)，影響樹(shù)干液流的環(huán)境因子也不盡相同。其中，光合輻射是濕季影響各類(lèi)型樹(shù)木液流速率主導(dǎo)的環(huán)境因素，而氣溫則是在干季對(duì)各類(lèi)型樹(shù)干液流速率產(chǎn)生最大影響的主導(dǎo)環(huán)境因子。

5結(jié)語(yǔ)

對(duì)于針闊葉混交林來(lái)講，其優(yōu)勢(shì)樹(shù)種生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的好壞，受其樹(shù)干本身的液流速度等因素的影響較大，而樹(shù)種生長(zhǎng)區(qū)域的環(huán)境因子作為影響其液流速度的重要因素，對(duì)二者間的關(guān)系展開(kāi)細(xì)致的分析，研究?jī)?yōu)勢(shì)種樹(shù)干的液流特征和干濕季樹(shù)干液流速率的差異性，以及影響液流速率的主要環(huán)境因子十分必要。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙春彥，司建華，馮起，等.樹(shù)干液流研究進(jìn)展與展望[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，30（5）：98～105.

[2]程靜，歐陽(yáng)旭，黃德衛(wèi)，等.鼎湖山針闊葉混交林4種優(yōu)勢(shì)樹(shù)種樹(shù)干液流特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，35（12）：4097～4104.

[3]于萌萌，張新建，袁鳳輝，等.長(zhǎng)白山闊葉紅松林三種樹(shù)種樹(shù)干液流特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系[J].生態(tài)學(xué)雜志，2014，33（7）：1707～1714.

[4]黃德衛(wèi)，張德強(qiáng)，周?chē)?guó)逸，等.鼎湖山針闊葉混交林優(yōu)勢(shì)種樹(shù)干液流特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，23（5）：1159～1166.