107楊夜間液流變化規(guī)律及其影響因子

楊飛 馬長(zhǎng)明

摘要? ? 為了實(shí)現(xiàn)楊樹的精準(zhǔn)灌溉，本研究以107楊為研究對(duì)象，采用熱擴(kuò)散探針法（TDP）配合小型自動(dòng)氣象站的方法，對(duì)107楊的樹干液流及氣象因子進(jìn)行了同步監(jiān)測(cè)，統(tǒng)計(jì)分析了其夜間樹干液流變化規(guī)律以及影響因子。結(jié)果表明，白天（5：00—20：00）液流呈現(xiàn)單峰多峰的趨勢(shì)，且液流速率值較大，夜間（20：00至次日5：00）液流速率值很小，但不為0;夜間樹干液流前半夜（0：00之前）呈下降趨勢(shì)，且下降速率由快到慢，后半夜（0：00之后）液流速率呈上升趨勢(shì)，且上升速率較慢;夜間樹干液流只與風(fēng)速表現(xiàn)出了顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.080，而與其他因子均未表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。

關(guān)鍵詞? ? 107楊;樹干液流;氣象因子;變化規(guī)律;夜間

中圖分類號(hào)? ? S792.119? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2020）14-0108-02

Abstract? ? In order to realize precision irrigation of poplar， Populus×euramericana was took as research object， and the stem sap flow and the meteorological factors were simultaneously detected continuously with the thermal dissipation probe （TDP） and automatic miniature weather station， then the change of sap flow and its influencing factors were analyzed in this paper. The results showed that the sap flow showed a single peak or multi-peak， and the sap flow velocity was bigger in daytime （5：00-20：00）; the value was smaller but not zero at night （20：00-5：00）. The sap flow showed a descending trend before midnight （before 0：00）， and the descending speed changed from fast to slow; the sap flow showed a increasing trend after midnight（after 0：00）， and the increasing speed was slower. There was a significant positive correlation between the sap flow velocity and wind speed with correlation coefficient 0.080， and the correlation was not significant between the sap flow velocity and other meteorological factors.

Key words? ? Populus×euramericana; stem sap flow; meteorological factor; change law; at night

楊樹栽培歷史悠久，種類資源豐富，速生優(yōu)質(zhì)，輪伐期短，適應(yīng)性強(qiáng)，繁殖容易，是我國分布最廣的闊葉用材樹種之一[1]。楊樹產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，不僅有效緩解了我國用材供應(yīng)的緊張狀況，改善了森林資源結(jié)構(gòu)，而且優(yōu)化了農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[2]。楊樹為水肥敏感型樹種，水分直接影響其正常生長(zhǎng)發(fā)育。目前，關(guān)于楊樹蒸騰耗水的研究很多，其中楊樹樹干液流研究主要集中于不同樹種的液流差異[3]、尺度擴(kuò)展[4]等方面，且多數(shù)以白天為數(shù)據(jù)支撐，忽視了夜間的液流規(guī)律。因此，本研究以107楊（Populus×euramericana）為研究對(duì)象，研究夜間液流變化規(guī)律及影響因素，以為楊樹實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉提供有力支撐。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 研究區(qū)概況

本試驗(yàn)于河北農(nóng)業(yè)大學(xué)三分廠實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行，該地區(qū)位于河北省中部，太行山東麓，冀中平原西部，地理位置在北緯38°10′～40°00′、東經(jīng)113°40′～116°20′之間;北鄰北京市和張家口市，東接廊坊市和滄州市，南與石家莊市和衡水市相連，西部與山西省接壤;地貌為平原。屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是四季分明，春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，且雨熱同季，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥。多年平均氣溫13.4 ℃，1月平均氣溫-4.3 ℃，7月平均氣溫26.4 ℃;年平均日照時(shí)數(shù)2 511.0 h，占可照時(shí)數(shù)的56%;年平均降水量498.9 mm，年平均降水日數(shù)為68 d，降水主要集中在6—8月，7月最多;年平均風(fēng)速1.8 m/s，年平均蒸發(fā)量為1 430.5 mm。

1.2? ? 材料選擇與處理

土壤含水量是影響樹干液流的一個(gè)重要因子[5]。為了保證試驗(yàn)不受土壤含水量的影響，本試驗(yàn)采用盆栽控水的方法進(jìn)行。于2015年3月下旬，選取四年生速生楊個(gè)體24株，移栽到直徑1 m、高75 cm的鐵皮圓桶內(nèi)，并填以肥沃土壤，對(duì)盆栽苗木進(jìn)行正常水肥管理。翌年選取樹干通直、樹冠圓滿，長(zhǎng)勢(shì)良好且相對(duì)一致的3株作為供試材料。經(jīng)過初步調(diào)查，供試材料胸徑（7.77±0.99）cm，樹高（4.40±0.44）m，冠幅（1.43±0.32）m。試驗(yàn)期間，為了保證土壤水分充足，利用TDR水分速測(cè)儀監(jiān)測(cè)土壤體積含水量，并通過每天定時(shí)補(bǔ)水，使其土壤含水量保持在25%～30%。

1.3? ? 試驗(yàn)方法

1.3.1? ? 樹干液流的測(cè)定。于2016年6—10月，在樹干距離地面1～2 m處鉆2個(gè)孔，將探針插入到鉆孔中，并將參比探針插到下面的鉆孔中，留探針2～3 mm在外面依然可見，探針插好后，在其周圍涂抹隨機(jī)附帶的膠泥，在探針的周圍形成防水密封。在TDP探針的每一邊都安裝1/4球狀泡沫（或泡沫球的1/4），用反射性泡沫鋁膜把樹木、泡沫球和TDP安裝部位包裹起來[6]。利用數(shù)據(jù)采集線將探針數(shù)據(jù)采集器相連，接通電源，每2 s測(cè)讀1次，每10 min進(jìn)行平均并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。

1.3.2? ? 氣候因子的測(cè)定。利用小型氣象觀測(cè)儀，對(duì)試驗(yàn)材料周圍的空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、大氣壓、風(fēng)速、太陽輻射強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，即每2 s測(cè)讀1次，每10 min進(jìn)行平均并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。

1.3.3? ? 數(shù)據(jù)處理。于速生楊快速生長(zhǎng)期選擇連續(xù)晴天（8月20—22日）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，依據(jù)日出日落時(shí)間，將夜間時(shí)間段定為20：00至次日5：00。利用Excel 2003對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算和作圖，利用SPSS 13.0進(jìn)行相關(guān)性分析。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 全天樹干液流變化

由圖1可以看出，0：00—7：00樹干液流速率很微弱，從7：00之后開始呈現(xiàn)大幅度上升趨勢(shì)，10：00左右到達(dá)峰值，16：00之前速率持續(xù)很高，16：00之后迅速下降，20：00之后變得微弱。從整體來看，白天（5：00—20：00）液流速率呈現(xiàn)單峰多峰的趨勢(shì)，且液流速率值較大，夜間（20：00至次日5：00）液流速率值很小，但不為0。

2.2? ? 夜間樹干液流變化

由圖2可以看出，夜間20：00之后液流速率逐漸下降，20：00—21：00下降速度很快，由0.6 cm/h迅速下降至0.15 cm/h;1：00—23：00液流速率較為平緩，整體呈下降趨勢(shì)，數(shù)值也很小;23：00后，液流速率逐漸上升，由0.02 cm/h升至0.5 cm/h。但總體來看，前半夜（0：00之前）液流速率呈下降趨勢(shì)，且下降速率由快到慢，后半夜（0：00之后）液流速率呈上升趨勢(shì)，且上升速率較慢。

2.3? ? 夜間液流影響因素分析

將夜間樹干液流速度與各氣象因子進(jìn)行相關(guān)性分析，制得表1。由表1可知，在空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、大氣壓、風(fēng)速和太陽輻射強(qiáng)度5個(gè)因子中，夜間樹干液流只與風(fēng)速表現(xiàn)出了顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.080，而與其他因子均未表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。其中，由于夜間太陽輻射均為0，所以無法與夜間液流進(jìn)行相關(guān)性分析。

3? ? 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，107楊液流速率白天（5：00—20：00）呈現(xiàn)單峰多峰的趨勢(shì)，且液流速率值較大，夜間（20：00至次日5：00）液流速率值很小，但不為0。這與夏桂敏等[7]的研究結(jié)果一致。說明白天樹木代謝活動(dòng)快，蒸騰作用強(qiáng)，故水分需求多，液流速率大;而夜間樹木新陳代謝速度緩慢，故夜間液流速率相比于白天極其微弱[8]。

夜間樹干液流前半夜（0：00之前）呈下降趨勢(shì)，且下降速率由快到慢，后半夜（0：00之后）液流速率呈上升趨勢(shì)，且上升速率較慢。這與趙春彥等[9]的研究結(jié)果相同，可能是前半夜液流主要用于回填補(bǔ)充木質(zhì)部白天蒸騰損失的水分，隨著時(shí)間的推移，樹干內(nèi)部充滿水分，液流速率下降，而此時(shí)水分可能用于夜間蒸騰。

夜間樹干液流只與風(fēng)速表現(xiàn)出了顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.080，而與溫度、相對(duì)濕度、大氣壓、太陽輻射沒有明顯的相關(guān)關(guān)系。夜間液流速率與夜間的風(fēng)速成顯著正相關(guān)關(guān)系，說明夜間風(fēng)速對(duì)液流速率的影響很大，可能是由于風(fēng)速會(huì)影響樹葉四周的環(huán)境，風(fēng)速越大，導(dǎo)致樹葉四周空氣流通越好[9-11]，有利于植物夜間的蒸騰與代謝，因而液流速率越大[12-14]。

4? ? 參考文獻(xiàn)

[1] 劉春鵬，王志宏，王澤平，等.經(jīng)營(yíng)水平對(duì)楊樹人工林生長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].河北林業(yè)科技，2018（2）：17-29.

[2] 劉瑩.我國進(jìn)口北美木材現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)研究[D].北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2015.

[3] 辛福梅，閆小莉，張長(zhǎng)耀，等.西藏拉薩河谷區(qū)藏川楊和北京楊樹干液流特征及其對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)[J].林業(yè)科學(xué)，2019，55（2）：22-32.

[4] 莫康樂，陳立欣，周潔，等.永定河沿河沙地楊樹人工林蒸騰耗水特征及其環(huán)境響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34（20）：5812-5822.

[5] 明杰，楊廣，何新林，等.干旱區(qū)梭梭莖干液流特性及對(duì)土壤水分的響應(yīng)[J].人民長(zhǎng)江，2018，49（6）：33-38.

[6] 金紅喜，劉左軍，王繼和，等.熱平衡莖流計(jì)在荒漠灌木植物耗水研究中的應(yīng)用[J].防護(hù)林科技，2004（6）：9-13.

[7] 夏桂敏，康紹忠，李王成，等.甘肅石羊河流域干旱荒漠區(qū)檸條樹干液流的日季變化[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，26（4）：1186-1193.

[8] 孫慧珍，趙雨森.水曲柳和樟子松樹干液流對(duì)不同天氣的響應(yīng)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，36（1）：1-3.

[9] 趙春彥，司建華，馮起，等.胡楊夜間液流通量及其影響因子研究[J].干旱區(qū)研究，2015，32（6）：1173- 1180.

[10] 王艷兵，德永軍，熊偉，等.華北落葉松夜間樹干液流特征及生長(zhǎng)季補(bǔ)水格局[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（5）：375-1385.

[11] 魏瀟，常學(xué)向，楊淇越，等.祁連山青海云杉夜間樹干液流特征及影響因素[J].冰川凍土，2015，37（1）：87-94.

[12] 聞靚，王旋，劉竹，等.楊樹莖流變化及其對(duì)氣象因子的響應(yīng)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（2）：150-152.

[13] 王慧，郭靜，王靈艷，等.白樺和新疆楊樹干莖流變化規(guī)律及與環(huán)境因子的關(guān)系[J].吉林林業(yè)科技，2011，40（4）：18-24.

[14] 蘇芳莉，趙鴻坤，郭成久，等.小鉆楊樹干液流特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，19（1）：164-173.