龍巖3種立木胸高部位含水量變化初步研究

陳承德，黃日明，段 萍

（閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 龍巖 364021）

樹木從種子萌芽成長至衰老枯死，或受天氣、菌蟲危害，直至采伐加工利用過程，莫不與水分有關(guān)[1-2]。在自然界樹木中水分含量與樹種、年齡、部位、季節(jié)以及所處的環(huán)境條件有關(guān)[3-4]。對(duì)樹木含水量的晝夜變化，國外只見蘇聯(lián)巴仁諾夫等對(duì)櫟木邊材、伊萬諾夫?qū)υ粕?、加拿大Gibbs對(duì)樺樹木材中含水量的日變化，作過詳細(xì)研究[5-7]，而國內(nèi)則未見報(bào)導(dǎo)。本文主要對(duì)馬尾松、香樟、苦楝3種常見鄉(xiāng)土樹種胸高部位含水量變化進(jìn)行研究，以期為營林、園林綠化部門及樹木生理學(xué)家研究樹木生長與水分關(guān)系提供參考。

1 材料與方法

供試驗(yàn)立木為馬尾松 （Pinus massoniana Lamb.）、香樟（Cinnamomum camphora（Linn） Presl）及苦楝 （Melia azedarach L.），3種樹木均天然散生于閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院南校區(qū)南北側(cè)。校園為低山丘陵，土壤為山地紅壤。其中，馬尾松長于校園南大門對(duì)面601臺(tái)內(nèi)，苦楝A株長于校園南大門內(nèi)、B株長于校園北側(cè)空地，2株香樟長于校園北側(cè)山丘，試材野外記載如表1。

每株試材于2019的春分（3月21日）、夏至（6月 23日）、秋分（9月 23日）、冬至（12月 22日）4個(gè)節(jié)氣（代表四季），每天從6時(shí)起，每隔3 h在胸高部位南北二向，用生長錐鉆取長10～12 cm木芯1枚，置于加塞試管內(nèi)，當(dāng)天取回實(shí)驗(yàn)室。將每枚木芯切成長2～3 cm試樣，用精度0.0001 g電子天平測(cè)出試樣生材重量。經(jīng)氣干7 d后，放入電烘箱內(nèi)在100℃下烘到恒重，計(jì)算其絕對(duì)含水率[8-12]。

表1 試材野外記載

本試驗(yàn)所選的馬尾松和香樟，木材中均含有揮發(fā)性物質(zhì)如松節(jié)油、樟腦油，在烘干過程中將隨水分而揮發(fā)，勢(shì)必影響測(cè)定精度，但美學(xué)者斯拉維克認(rèn)為 “這個(gè)誤差常常是不重要的” ，因此忽略不計(jì)[11-12]。

從表2、表3、表4可知，在實(shí)施觀測(cè)的這4 d中，氣溫都是從清早6時(shí)起逐漸升高，至下午15時(shí)最高，逾此逐漸下降，到次日凌晨降至最低；而相對(duì)濕度變化與氣溫相反，從清晨6時(shí)起逐漸下降，至下午15時(shí)降至最低，此后又急劇上升，至凌晨3時(shí)達(dá)最高。這4 d天氣，除夏至凌晨3時(shí)有小雨，其余各時(shí)段以晴、陰、多云為主。

2 結(jié)果和討論

2.1 3種立木含水量的日變化

3種立木胸高部位在4個(gè)節(jié)氣測(cè)出的各時(shí)段含水量平均值列為表5和圖1。3種立木的含水量以馬尾松最低（日均值46%），其次為苦楝（日均值為64%），而香樟最高（含水量日均值達(dá)134%）。從日含水量波動(dòng)程度來看，馬尾松相鄰時(shí)段含水量差值平均為5%，在3種立木中最高，香樟和苦楝相鄰時(shí)段含水量差值平均都在2%左右，表明3種立木日含水量波動(dòng)不大。

3種立木日含水量變化不一致。馬尾松日含水量最高出現(xiàn)在清晨6時(shí)，之后逐漸下降，12時(shí)降至最低，下午15時(shí)略為上升，18時(shí)又降低，此后逐漸升高，至次日臨晨3時(shí)再稍下降，含水量變幅達(dá)15%。

苦楝含水量在6時(shí)至9時(shí)較高，之后逐漸下降，18時(shí)下降至最低，之后開始升高，24時(shí)升至最高，高低變幅9%。

香樟日含水量變化幅度不似前面兩種樹木大，其從6時(shí)起緩慢上升，15時(shí)達(dá)最高，逾此直至次日清晨逐漸下降至最低，變幅為11%。

本試驗(yàn)中，馬尾松含水量日變化趨勢(shì)大致與伊萬諾夫?qū)υ粕?，Gibbs對(duì)樺樹測(cè)出值近似[12-13]。針對(duì)Gibbs所觀測(cè)到的樺樹木材含水量日變化狀況，Kramer認(rèn)為其 “似乎是溫暖晴朗天氣下很多植物的特征”[14-15]，但這顯然與本試驗(yàn)對(duì)香樟和苦楝的觀測(cè)結(jié)果不一致。產(chǎn)生這種不一致的原因，影響因素很多，巴仁諾夫等認(rèn)為主要 “取決于生長條件”[6]。筆者根據(jù)國內(nèi)外植物生理學(xué)者啟示，初步把它歸納為3方面因素，即樹木本身因素，土壤因素和氣象因素[3-4，6，9-10]。

表2 各時(shí)段氣溫（℃）狀況

表3 各時(shí)段相對(duì)濕度（%）狀況

表4 各時(shí)段天氣狀況狀況

表5 3種立木胸高部位含水量日變化/%

圖1 3種立木胸高部位含水量日變化

導(dǎo)致樹木含水量不一致的因素，除了樹種、樹齡、部位和木質(zhì)部輸導(dǎo)組織構(gòu)造特征外，還有影響根系吸水狀況的根部結(jié)構(gòu)，以及調(diào)整蒸騰作用的樹葉氣孔的解剖構(gòu)造[3-4，9-10]。此外，蘇聯(lián)學(xué)者還提到林型引起的差異[6]，關(guān)于林型與材性關(guān)系問題國內(nèi)林業(yè)學(xué)者研究得較少[1]，而歐美學(xué)者從未提及林型的影響[7]。

樹木中的水分主要依靠根系從土壤中吸收的，因此土壤水分、溫度、通氣狀況，以及土壤溶液濃度都會(huì)影響根系吸收。但是樹木從土壤中吸收的水分，絕大多數(shù)通過樹葉氣孔的蒸騰作用散失到大氣中，而蒸騰失水又與光輻射、大氣溫度、濕度和風(fēng)等氣象因素有關(guān)。

因此影響樹木含水量的因素很多，很難確定哪一個(gè)是主導(dǎo)因素，應(yīng)是上述諸多因素綜合影響之結(jié)果。[3-4]

2.2 樹木含水量的季節(jié)變化

樹木含水量的季節(jié)變化問題，向來是各國學(xué)者感興趣的課題[5，7，16－17]。 正如 Kramer 所述，研究這個(gè)課題 “不僅有生理學(xué)上意義，而且還有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)意義，因?yàn)樗绊懩静母稍锏乃俾剩镜钠∫约斑\(yùn)輸?shù)某杀尽?，作者認(rèn)為其還影響木材的保存[6-7]。

由表6和圖2可知，在不同節(jié)氣馬尾松和香樟的含水量有一定差異，馬尾松的含水量表現(xiàn)為春分>夏至>冬至>秋分，香樟表現(xiàn)為秋分>冬至>夏至>春分。苦楝含水量季節(jié)變化不大。

2.3 同一樹種不同植株含水量的差異

本試驗(yàn)所測(cè)3種立木，每1種各選A、B2株，根據(jù)每株立木測(cè)得的各時(shí)段含水量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算出日均值、標(biāo)準(zhǔn)差和t檢驗(yàn)值[18]，其可靠性99%、自由度為 14、ta為 2.977（表 7）。

從表7中可知，2株馬尾松之間沒有差異，這與2株馬尾松生長在同一平坡上，通風(fēng)良好，相距不遠(yuǎn)（11 m），樹齡和樹高基本一致有關(guān)。香樟含水量B株大于A株，可能與A株、B株所處微環(huán)境不同有關(guān)?？嚅珹株含水量高于B株，這與A株立地陰濕通風(fēng)不良，而B株處于較空曠的馬路邊土壤較干燥有關(guān)。

表6 3種立木胸高部位不同季節(jié)含水量日變化/%

圖2 3種立木含水量的季節(jié)變化曲線

表7 3種立木不同植株含水量差異 /%

2.4 同一植株南北方向含水量差異

本試驗(yàn)3種立木胸高部位含水量試樣均從每株的南北兩方向取樣測(cè)定。從表8可知，馬尾松、香樟和苦楝，A株南北向含水量均存在顯著差異，南側(cè)高于北側(cè)。而B株的南北向含水量沒有差異。這可能與其根系分布特點(diǎn)以及樹齡不同有關(guān)，需要進(jìn)一步研究。

2.5 樹木晝夜含水量差異

不同季節(jié)，晝夜時(shí)長各不相同[11]。由3種立木白天與黑夜含水量差異不顯著（數(shù)據(jù)略）。

3 初步結(jié)論

3.1 馬尾松、香樟、苦楝3種立木胸高部位含水量的日變化較小，但變化趨勢(shì)不一致。

3.2 馬尾松和香樟含水量季節(jié)變化明顯，而苦楝含水量季節(jié)變化很小。

表8 3種立木不同方向日含水量差異/%

3.3 馬尾松株間含水量沒有差異，香樟和苦楝差異顯著。3種立木A株南北向含水量均存在顯著差異，而B株沒有差異。晝夜之間3種立木含水量沒差異均不顯著。