解析針闊葉混交林優(yōu)勢種樹干液流特征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中，陸生植物能夠從土壤中吸收到的水分只有1%是用來構(gòu)成植物體，99%的水分都是通過植物在地表上的部分飄散到大氣環(huán)境中的。而樹干液流作為植物體因為葉片蒸騰作用導(dǎo)致的植物體水分流失，使植物內(nèi)的水借助木質(zhì)部分從根系部分運輸?shù)饺~片上的過程。植物液流速度的快慢，會對自身的生長產(chǎn)生極大的影響。對此，以針闊葉混交林這種陸生植物為立足點，通過實驗研究的方式，對此類樹木中優(yōu)勢種樹干的液流特征，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)勢種樹干；液流特征；環(huán)境因子；關(guān)系

中圖分類號：S725.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2017）05000702

1引言

近些年，熱技術(shù)法作為測量樹干液流最為普遍的一種方法，利用該測量方法得到液流測量結(jié)果來估計樹木的蒸騰量獲得眾多專家學(xué)者的認(rèn)可。對此，筆者在2015年的干濕季，對浦城縣針闊葉混交林優(yōu)勢種樹樹干的液流密度和特征等進(jìn)行研究，并同步觀測該地區(qū)相對濕度、氣溫、光合有效輻射等其他環(huán)境因素間產(chǎn)生的變化，對樹干液流特征，以及液流和環(huán)境因子間存在的關(guān)系展開細(xì)致全面的分析與研究，以期可以為推動此類樹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)濕潤氣候類型，雨熱同期，以10 ℃作為喜溫植物的萌動溫度為準(zhǔn)，一年中大于或等于10 ℃的活動積溫為5443.6 ℃，持續(xù)時間為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，四季分明。浦城地勢相對高低懸殊，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 ℃的活動積溫減少188.9 ℃，年雨量增加72.5 mm，無霜期減少3 d?；旖涣謽拥匚挥诘貛灾苽涞募撅L(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)勢樹種，按照樣地的實際情況，在其內(nèi)部選擇出樹干中通豎直，沒有病蟲害、生長狀況良好、不偏心、樹冠周圍遮擋植物較少的喬木為樣本。

3樹干液流特征和環(huán)境因子的研究

3.1不同類型樹種液流速度日

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)個干、濕季中樹干液流速率的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。無論是在干季還是濕季，樹干液流速率的日變化都呈現(xiàn)出“晝高夜低”的典型特點。在濕季，各個樹種樹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?。桓杉緞t反之。

3.2環(huán)境因子對樹干液流的影響

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

3.3分析環(huán)境因子和液流速率的相關(guān)性

因為所有環(huán)境因子間都存在著一定的相關(guān)關(guān)系，所以，需要對環(huán)境因子同液流數(shù)據(jù)展開偏相關(guān)性分析。通過該項分析可以發(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種的液流速率存在明顯相關(guān)性，而相對濕度則只同針葉樹相關(guān)。在干季，針闊葉混交林間依舊在相對濕度上顯著相關(guān)，但在相對濕度方面，則只有錐栗液流速率是顯著相關(guān)。在不同的季節(jié)，控制四個樹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)境因子對優(yōu)勢種的樹干液流特征產(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)境因子可能會對樹干液流速率產(chǎn)生的影響。

4樹干液流特征與環(huán)境因子間的關(guān)系

4.1樹干液流日變化特點

在本文中涉及到的優(yōu)勢樹種，其樹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、6時、12時、18時、21時、24時，優(yōu)勢樹種種闊葉樹樹干液流量分別為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，白天樹干的液流特征變化十分明顯，而優(yōu)勢種樹干液流速度在夜間雖然也有液流，但是其變化卻十分緩慢。之所以會出現(xiàn)此種曲線變化，主要是因為白天陽光充足，日照時間和樹木蒸騰時間長，其耗水量相對也比較多，樹體就會一直處于水分不斷虧缺的狀態(tài)。而在夜間，樹干則可以借助跟壓作用繼續(xù)從土壤中吸收水分，以此來維持樹木生長的正常需要。

在優(yōu)勢樹種之中，針葉樹的峰值、液流速率、日間液流量等都要明顯低于闊葉樹。以日間也流量為例，某日日間，6時、12時、18時，優(yōu)勢樹種中針葉樹樹干液流量分別為569 kg H2O/m2、1480 kg H2O/m2、1002 kg H2O/m2。這主要是因為闊葉樹和針葉樹在生物學(xué)上存在著較大的差異。在生長過程中，針葉樹在木質(zhì)部中的水分時通過管胞進(jìn)行傳輸，而闊葉樹木質(zhì)部中的水分則是借助導(dǎo)管來傳輸。因為管胞無論是直徑還是長度，都要比導(dǎo)管小，這就直接導(dǎo)致針葉樹本身木質(zhì)部的導(dǎo)水性要差于闊葉樹，再加上針葉結(jié)構(gòu)較厚，也對針葉樹葉片的水平蒸騰速度產(chǎn)生了一定的影響。

4.2樹干液流和環(huán)境因子間的時滯效應(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，同樹干液流間都具有顯著的相關(guān)性特點，因為各種類型的環(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)測的優(yōu)勢種樹干液流相符。但環(huán)境因子與液流速率間的變化不同步，啟動液流的時間要比日出時間晚；光合輻射峰值產(chǎn)生的時間較峰值的出現(xiàn)時間也比較晚。這主要是因為在日出時，優(yōu)勢種葉片的氣孔還沒有被打開，只有當(dāng)光合敷設(shè)達(dá)到了一定峰值時，氣孔才能夠被全面打開，液流也隨之被啟動。而水汽壓虧缺同樹干液流間存在的時間滯后效應(yīng)，在不同的季節(jié)存在較為明顯的差異。濕季時，水汽壓的虧缺要明顯滯后樹干液流達(dá)到峰值的時間；在干季則不明顯。這一特點說明，光合輻射對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對樹干液流產(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)直接決定樹干液流潛在流量、環(huán)境因素決定液流瞬間變動、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，在對該因素進(jìn)行分析研究后發(fā)現(xiàn)，各類型環(huán)境因子在干季和濕季對樹干液流速率的影響具有一定的差異性。因此，在不同的生長季節(jié)，主導(dǎo)植物產(chǎn)生蒸騰作用的途徑與樹木本身的生理形態(tài)特征不一致，所以，對樹干液流產(chǎn)生影響的主導(dǎo)性環(huán)境因子也因為受此影響產(chǎn)生了較大的差別。由此可以推斷出，在不同的地點和季節(jié)，影響樹干液流的環(huán)境因子也不盡相同。其中，光合輻射是濕季影響各類型樹木液流速率主導(dǎo)的環(huán)境因素，而氣溫則是在干季對各類型樹干液流速率產(chǎn)生最大影響的主導(dǎo)環(huán)境因子。

5結(jié)語

對于針闊葉混交林來講，其優(yōu)勢樹種生長態(tài)勢的好壞，受其樹干本身的液流速度等因素的影響較大，而樹種生長區(qū)域的環(huán)境因子作為影響其液流速度的重要因素，對二者間的關(guān)系展開細(xì)致的分析，研究優(yōu)勢種樹干的液流特征和干濕季樹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。

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