不同林型和灌溉條件對毛白楊蒸騰耗水特征的影響1)

古麗米熱·依力哈木 周歐 祝維 王亞飛 朱靜偉 賈黎明

(北京林業(yè)大學(xué),北京,100083)

隨著全球氣候變化及水資源日益緊缺,大氣、土壤干旱的頻率以及強(qiáng)度將在全球范圍內(nèi)增加[1],而如今的森林生態(tài)系統(tǒng)能否在未來幾十年適應(yīng)并生存下來仍有待觀察。營造混交林被認(rèn)為是未來應(yīng)對氣候變化、發(fā)展可持續(xù)人工林的一種有效措施[2-4]。然而,混交林中的物種相互作用也會(huì)強(qiáng)烈影響該生態(tài)系統(tǒng)的其他功能,特別是土壤水分虧缺條件下的水分利用[5-7]。灌溉則可以通過增加根區(qū)土壤水有效性,而一定程度上能夠緩解水分虧缺帶來的消極作用[8-9]。

蒸騰是森林水分循環(huán)的關(guān)鍵過程,在一定程度上反映氣候因子、土壤水分條件對樹木的影響[10]。有研究表明,植物蒸騰所需體積分?jǐn)?shù)為99.8%的水分來自于樹干液流[11],最常用的樹干液流通量研究方法是熱擴(kuò)散法[11],此方法以林木樹干邊材具有輸導(dǎo)功能部分的截面面積作為尺度擴(kuò)展因子,將林冠蒸騰量從個(gè)體尺度擴(kuò)大到林分尺度[12]。蒸騰與溫度、飽和差、太陽輻射、風(fēng)速等氣象因素密切相關(guān)[13-14],樹木的蒸騰作用隨著飽和差的增長呈指數(shù)增長,直至氣孔導(dǎo)度接近某一閾值,蒸騰作用保持在臨界水平[15]。近年來,眾多學(xué)者采用此技術(shù)對不同樹種樹干液流進(jìn)行了研究,如毛白楊、刺槐、側(cè)柏、油松、檸條等,分析了這些樹種的液流動(dòng)態(tài)特征,以及與氣象因子的關(guān)系[16-20],而這些研究多集中于對純林內(nèi)單一樹種樹干液流特征的探討,以及林分蒸騰耗水量的測算與分析。在混交林內(nèi),樹木個(gè)體之間相互依存互為影響,并存在對于資源的競爭性利用。因此,同一個(gè)樹種在混交林內(nèi)、純林內(nèi)的用水量上可能有所不同[5-7]。也有研究發(fā)現(xiàn),隨著樹種多樣性的增加,蒸散量呈下降趨勢[21-23]。

最近有研究證明,毛白楊-刺槐混交成熟林內(nèi),兩個(gè)樹種具有不同的水分利用策略以及不同的生根系統(tǒng)[24]。相比之下,在純林和混交林之間關(guān)于樹木水分蒸騰耗水特征的系統(tǒng)比較只在很少的研究中進(jìn)行[3,5-7]。

因此,本研究于2021年6月至11月以溫帶季風(fēng)氣候區(qū)域的華北平原上,4年生毛白楊-刺槐混交林以及4年生毛白楊純林為研究對象,采用熱擴(kuò)散技術(shù),對生長季樹干液流進(jìn)行連續(xù)觀測,比較研究充分灌溉、雨養(yǎng)條件的混交林和純林內(nèi)毛白楊蒸騰耗水特征,以及環(huán)境因子對其的影響,主要解決以下兩個(gè)科學(xué)問題:(1)毛白楊-刺槐混交林、毛白楊純林在不同灌溉條件時(shí),液流活動(dòng)及蒸騰耗水的特征;(2)雨季前后,環(huán)境因子對混交林、純林內(nèi)的毛白楊樹干液流的影響。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于山東省高唐縣清平國有林場(地理中心坐標(biāo)為116.08°E、36.80°N,平均海拔為32 m),該地屬于溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候,夏季炎熱潮濕,冬季寒冷干燥,光照充足,熱量豐富。2016—2021年平均氣溫14.20 ℃,年均降水量588.5 mm,其中2021年平均氣溫15.21 ℃、降水量846.8 mm,降雨集中分布在8—9月。試驗(yàn)地地勢平坦,地下水位為6～9 m,土壤在(0,140]cm深度為砂質(zhì)壤土質(zhì)地,在(140,600]cm深度為交替的粉砂壤土和粉砂質(zhì)地。

本試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),不同處理林分設(shè)4個(gè)重復(fù)區(qū)組,共16個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。包括‘北林1號(hào)’毛白楊((P.tomentosa×P.bolleana)×(P.alba×P.glandulosa))-刺槐(Robiniapseudoacacia)混交林(M)、毛白楊純林(P)兩種林分類型,各林型內(nèi)設(shè)置雨養(yǎng)、充分灌溉兩種灌溉條件。試驗(yàn)對象包括純林內(nèi)毛白楊(PP)、混交林內(nèi)毛白楊(MP)、混交林內(nèi)刺槐(MR),均為2017年春季栽種,株行距為3 m×6 m。滴灌小區(qū)灌溉量根據(jù)毛白楊生長與土壤水分有效性的定量關(guān)系設(shè)置[8],以滴頭正下方20 cm處土壤水勢達(dá)到-20 kPa時(shí)開始灌溉,土壤含水率達(dá)到田間持水量時(shí)停止灌溉。滴灌系統(tǒng)采用以色列耐特菲姆公司生產(chǎn)的滴灌管(Dripnet PC 16250,Netafim Ltd,Tel Aviv,Israel),在2016年10月完成安裝,于2017年4月投入使用,采用一行兩帶的方式布設(shè)(滴管位于樹木兩側(cè)距樹木30 cm處),滴頭流量為1.6 L·h-1。不同林型內(nèi)充分灌溉條件的灌溉次數(shù)均為25次,平均總灌溉量為456 m3,雨養(yǎng)條件是指在生長季不進(jìn)行任何灌溉。

2 材料與方法

樹干邊材液流速率的測定及計(jì)算:在每個(gè)處理的第二重復(fù)小區(qū)內(nèi),分別選取3～4株標(biāo)準(zhǔn)木作為樣樹,進(jìn)行液流速率的監(jiān)測。表1為樣樹基本信息。液流的測定利用熱擴(kuò)散法。熱擴(kuò)散探針(TDP-50,時(shí)域通科技有限公司,北京,中國)包括兩個(gè)探針,分別是加熱探針、參考探針,長50 mm,探針于每株樹樹干北側(cè)距離地表1.3 m的高度測定樹干液流速率(Fd)。探針間距40 mm,使用手鉆在樹干距地面1.3 m處進(jìn)行打孔安裝。探針安裝后,用錫紙對探針和樹干包裹,以避免太陽輻射,減少降水、溫度的影響。試驗(yàn)期間,液流速率每30 s測定1次,然后每10 min取平均值并存入數(shù)據(jù)采集器。液流速率(Fd,cm·s-1)計(jì)算公式為[25]:

表1 試驗(yàn)樣樹特征

Fd=0.011 9K1.231;

(1)

K=(ΔTmax-ΔT)/ΔT。

(2)

式中:將7～10 d的最大溫差值作為ΔTmax,ΔT為瞬時(shí)溫差(℃),K為量綱為1的參數(shù)。當(dāng)探針的長度大于邊材寬度時(shí),一部分被插入非導(dǎo)水木材,計(jì)算得到的液流速率存在誤差,為避免液流速率(Fd)值被低估,對瞬時(shí)溫差進(jìn)行校正,公式如下[25]:

(3)

式中:a為探針在邊材中的部分占整個(gè)探針長度的比例,b為探針在非邊材即心材中的部分占整個(gè)探針的比例(b=1-a),ΔTsw(℃)為校正后兩探針之間的溫差。

為消除林木個(gè)體大小對樹干液流速率產(chǎn)生的影響,利用胸徑(DBH)對液流速率進(jìn)行矯正,公式如下[26-27]:

(4)

淺灰色表示連續(xù)3個(gè)晴天監(jiān)測日期(P1、P2、P3、P4、P5)。P1為6月7日—6月9日;P2為7月8日—7月10日;P3為8月11日—8月13日;P4為9月10日—9月12日;P5為11月9日—11月11日。

蒸騰耗水量(Q,mm·d-1)由以下公式計(jì)算[25]:

Q=Fd×As。

(5)

式中:As為單株樹木的邊材輸導(dǎo)截面面積(cm2)。為了不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在試驗(yàn)地其他區(qū)組選取毛白楊、刺槐,采用生長錐取樣測量邊材寬度,計(jì)算邊材輸導(dǎo)截面面積,建立樹干邊材輸導(dǎo)截面面積與胸徑之間的方程(表2),根據(jù)公式計(jì)算出插入探針的樣樹的邊材輸導(dǎo)截面面積。

表2 毛白楊和刺槐邊材輸導(dǎo)截面面積與胸徑之間的關(guān)系方程

氣象因子的測定:利用距試驗(yàn)地約2.2 km的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)氣象站(Delta-T Devices,Cambridge,UK)對試驗(yàn)地的氣溫(T,℃)、相對濕度(RH,%)、降水量(P,mm)等氣象因子進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。所有氣象數(shù)據(jù)每10 min自動(dòng)記錄一次。選擇雨季前飽和差(VPD,kPa)最高的6月份和雨季后的9月份,分析飽和差對液流速率的影響。飽和差采用Campbell、Norman的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算[28]:

(6)

式中:Ta為空氣溫度(℃),RH為空氣濕度(%)。

采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)性分布。使用一般線性模型單變量分析對不同林型、不同樹種在不同時(shí)期的液流速率進(jìn)行單因素方差分析,利用LSD(最低有效位)多重比較法進(jìn)行顯著性分析(P<0.05);使用Pearson相關(guān)性分析方法對液流速率與同時(shí)刻的飽和差進(jìn)行相關(guān)性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林型、灌溉條件時(shí)典型晴天樹干液流活動(dòng)

不同灌溉條件時(shí),純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐的液流速率日動(dòng)態(tài)變化特征以單峰為主,在黎明前保持較低水平。純林內(nèi)毛白楊在雨養(yǎng)、充分灌溉條件時(shí)的液流最高值均在8月11日—8月13日出現(xiàn)(分別為3.95×10-3、5.69×10-3cm·s-1),而混交林內(nèi)毛白楊在雨養(yǎng)、充分灌溉條件時(shí)的最高值均在6月7日—6月9日出現(xiàn)(分別為3.14×10-3、3.70×10-3cm·s-1)?；旖涣謨?nèi)刺槐在雨養(yǎng)、充分灌溉條件時(shí)的液流速率最高值在8月11日—8月13日出現(xiàn)(分別為2.07×10-3、3.51×10-3cm·s-1)。

同一時(shí)期不同林型、灌溉條件時(shí)的毛白楊液流啟動(dòng)時(shí)間一樣(圖2),在6月7日—6月9日不同灌溉條件時(shí),純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊的樹干液流啟動(dòng)時(shí)間均為05:50左右,06:30左右開始迅速上升,09:00開始上升速度變緩,12:00左右達(dá)到峰值;在7月8日—7月10日液流啟動(dòng)時(shí)間均為06:30、12:30左右達(dá)到峰值,在同一時(shí)期雨養(yǎng)、充分灌溉條件時(shí),達(dá)到峰值時(shí)間存在15～30 min的時(shí)間差異。6月7日—6月9日和7月8日—7月10日中混交林內(nèi)刺槐液流啟動(dòng)時(shí)間分別為05:20、06:20左右,08:40—16:40達(dá)到峰值,高峰持續(xù)時(shí)間比毛白楊多3.5 h。在8月11日—8月13日,純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐的液流啟動(dòng)時(shí)間延遲至07:30左右,午間均出現(xiàn)短暫下降,呈雙峰現(xiàn)象,液流高峰持續(xù)時(shí)間縮短40 min,呈窄峰。9月10日—9月12日是生長季末期,液流速率較8月11日—8月13日明顯下降,純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐的液流速率下降幅度分別為37.8%、7.2%、56.2%。11月9日—11月11日樹葉完全脫落,夜間有微弱的液流。

NI為雨養(yǎng);FI為充分灌溉;PP為純林內(nèi)毛白楊;MP為混交林內(nèi)毛白楊;MR為混交林內(nèi)刺槐;P1為6月7日—6月9日;P2為7月8日—7月10日;P3為8月11日—8月13日;P4為9月10日—9月12日;P5為11月9日—11月11日。

3.2 不同林型、灌溉條件時(shí)林木蒸騰耗水變化

2021年不同林型、灌溉條件時(shí),毛白楊生長季蒸騰量的變化表現(xiàn)出不同趨勢(表3),6—11月份,雨養(yǎng)的純林內(nèi)毛白楊、充分灌溉的純林內(nèi)毛白楊的日均蒸騰耗水量呈先增加后減小趨勢,8月份達(dá)到最大值(分別為18.59、25.12 L·d-1);雨養(yǎng)的混交林內(nèi)毛白楊、充分灌溉的混交林內(nèi)毛白楊在6月達(dá)到最大值(分別為14.42、21.36 L·d-1)后逐漸下降;雨養(yǎng)的混交林內(nèi)刺槐、充分灌溉的混交林內(nèi)刺槐的耗水從6月份起逐漸增加,8月份達(dá)到最大值(7.20、11.72 L·d-1)后逐漸下降。6—11月,雨養(yǎng)的純林內(nèi)毛白楊、充分灌溉的純林內(nèi)毛白楊的總耗水量分別為2 161.08、2 894.75 L·d-1,雨養(yǎng)的混交林內(nèi)毛白楊、充分灌溉的混交林內(nèi)毛白楊的總耗水量分別為1 515.54、1 915.95 L·d-1,雨養(yǎng)的混交林內(nèi)刺槐、充分灌溉的混交林內(nèi)刺槐的總耗水量分別為777.72、1 302.44 L·d-1。充分灌溉的純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐的總耗水量相對于雨養(yǎng)的純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐分別增加了33.95%、26.42%、67.47%。6月份(未停止灌溉)雨養(yǎng)的純林內(nèi)毛白楊的日蒸騰量較雨養(yǎng)的混交林內(nèi)毛白楊高16.73%,充分灌溉的純林內(nèi)毛白楊與充分灌溉的混交林內(nèi)毛白楊日均耗水量無顯著差異。7—11月份起停止灌溉后,在充分灌溉條件時(shí)的日蒸騰量仍大于雨養(yǎng)條件,純林內(nèi)毛白楊日均耗水量是混交林內(nèi)毛白楊的1.63倍。整體耗水從大到小依次為純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐。

表3 不同林型、灌溉條件時(shí)每月的日蒸騰耗水量

進(jìn)一步對不同林型內(nèi)毛白楊日均耗水量進(jìn)行差異性檢驗(yàn)(表4),雨養(yǎng)的混交林內(nèi)毛白楊與雨養(yǎng)的純林內(nèi)毛白楊的日均耗水量差異顯著,且差值均為負(fù)值,最大差值(8.17 L·d-1)出現(xiàn)在8月份,與刺槐混交后毛白楊日均蒸騰耗水量顯著降低42.59%;充分灌溉的純林內(nèi)毛白楊和雨養(yǎng)的純林內(nèi)毛白楊的日均蒸騰耗水量最大差值(6.52 L·d-1)出現(xiàn)在8月份;充分灌溉的混交林內(nèi)毛白楊和雨養(yǎng)的混交林內(nèi)毛白楊的日均蒸騰耗水量最大差值(6.95 L·d-1)則出現(xiàn)在6月份?；旖涣謨?nèi),僅在未停止灌溉的6月份,充分灌溉的混交林內(nèi)毛白楊的耗水量顯著大于雨養(yǎng)的混交林內(nèi)毛白楊,其他月份(停止灌溉后)均不存在顯著差異;純林內(nèi),充分灌溉的純林內(nèi)毛白楊在6、8、9、11月份均顯著大于雨養(yǎng)的純林內(nèi)毛白楊。

表4 不同林型、灌溉條件時(shí)毛白楊每月的日均蒸騰耗水量

3.3 不同林型、灌溉條件時(shí)飽和差對樹干液流的影響

為了避免飽和差、液流速率時(shí)滯效應(yīng)對二者的回歸關(guān)系分析產(chǎn)生影響,建立液流速率迅速上升時(shí)段(06:00—11:00)與飽和差之間的回歸模型(圖3)。雨季前的飽和差明顯高于雨季后,無論雨季前后,飽和差對不同林型、灌溉條件的液流速率均有顯著的正向驅(qū)動(dòng)作用(P<0.05)。雨季前雨養(yǎng)的純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐的液流速率與飽和差的相關(guān)性(R2)均高于充分灌溉的純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐;雨季后充分灌溉的純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐的相關(guān)性高于雨養(yǎng)的純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐。純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊在雨季前、后的平均回歸方程斜率分別為0.60、1.15,降雨事件加快了不同林型內(nèi)液流速率隨著飽和差上升的速率。

PP為純林內(nèi)毛白楊;MP為混交林內(nèi)毛白楊;MR為混交林內(nèi)刺槐;** 表示差異極顯著(P<0.01)。

毛白楊雨季前后的回歸方程斜率均大于刺槐,這說明飽和差對毛白楊液流速率的影響較刺槐更大。進(jìn)一步對不同林型內(nèi)的毛白楊擬合方程斜率進(jìn)行差異性檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),雨季前后,不同林型內(nèi)灌溉條件時(shí)的毛白楊擬合方程斜率均大于雨養(yǎng)條件的毛白楊擬合方程斜率,但差異均未達(dá)到顯著水平。雨季前和雨季后雨養(yǎng)的純林內(nèi)毛白楊的方程斜率顯著大于雨養(yǎng)的混交林內(nèi)毛白楊;雨季前充分灌溉的純林內(nèi)毛白楊和充分灌溉的混交林內(nèi)毛白楊方程斜率之間無顯著差異,雨季后充分灌溉的純林內(nèi)毛白楊的方程斜率顯著大于充分灌溉的混交林內(nèi)毛白楊。毛白楊與刺槐混交后除了雨季前充分灌溉條件之外其他條件下毛白楊的樹干液流隨著飽和差上升速率顯著變低。

4 討論

2021年4—6月份在晴天,不同林型、灌溉條件,毛白楊的液流啟動(dòng)時(shí)間為05:30—09:40,同一月份不同林型和灌溉條件時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間無顯著差異,表明林木在夜晚水分均能得到恢復(fù),不會(huì)影響次日液流啟動(dòng)。本研究中不同林型、不同灌溉條件時(shí),毛白楊在典型晴天的液流速度峰值特征存在差異。充分灌溉條件時(shí),樹干液流達(dá)到峰值的時(shí)間早于雨養(yǎng)條件,由于樹干液流在午間達(dá)到峰值,此時(shí)太陽輻射是一天內(nèi)最高,也是干旱脅迫最嚴(yán)重,充分的灌溉影響了林木對干旱的脅迫,導(dǎo)致達(dá)到峰值的時(shí)間更早[29]。本研究發(fā)現(xiàn),不同林型內(nèi)毛白楊液流速率下降強(qiáng)度、時(shí)間也不同:毛白楊在純林、混交林內(nèi)的最高值分別出現(xiàn)在8月11日—8月13日、6月7日—6月9日。純林內(nèi)液流速率在8月11日—8月13日到9月10日—9月12日之間快速下降,這與趙文芹等[17]研究發(fā)現(xiàn)毛白楊蒸騰量自生長初期迅速增加,在7月初達(dá)到最大值后逐漸下降的研究結(jié)果不一致。這是因?yàn)?021年8月降雨量、溫度、太陽輻射等均大于7月份[30],混交林內(nèi)則是6月7日—6月9日到7月8日—7月10日之間快速下降,這是因?yàn)?月8日—7月10日停止灌溉后,土壤水分的虧缺影響了蒸騰作用[31-32],導(dǎo)致液流速率大幅下降。

在混交林內(nèi),樹木個(gè)體之間相互依存互為影響,并存在對于資源的競爭性利用[21,33-34]。從理論上看,同一個(gè)樹種在混交林、純林內(nèi)蒸騰耗水量上有所不同。第一,混交林內(nèi)兩個(gè)樹種生態(tài)位有所不同,林木接收地上(如光照)、地下部分資源也有差異,進(jìn)而會(huì)影響其蒸騰過程;第二,如果不同樹種以互補(bǔ)的方式利用土壤水分,例如通過其根系的空間分層或根系吸水特征的不同,混交林的蒸騰耗水可能高于相應(yīng)的純林分;第三,不同樹種混交可以通過促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)等間接作用來增加林木電導(dǎo)率,從而增加葉片養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù),進(jìn)而增加樹種的葉片電導(dǎo)率、蒸騰速率[5,21-22]。本研究發(fā)現(xiàn)充分灌溉條件(6月份)的毛白楊在純林內(nèi)、混交林內(nèi)的日均蒸騰耗水量無顯著差異,雨養(yǎng)條件、停止灌溉后的日均蒸騰耗水量則為混交林顯著低于純林。毛白楊與刺槐混交后其蒸騰耗水顯著降低,混交在一定程度上抑制了毛白楊蒸騰耗水,僅在沒有停止灌溉(6月份)的不同林型內(nèi)的毛白楊蒸騰耗水之間無顯著差異,其他條件下純林內(nèi)毛白楊顯著高于混交林內(nèi)毛白楊。這與不同樹種以互補(bǔ)的方式利用土壤水分時(shí),混交林的蒸騰耗水可能高于相應(yīng)的純林分的理論是矛盾的,但也有研究發(fā)現(xiàn),隨著樹種多樣性的增加,蒸散量呈下降趨勢[21,23]。這是因?yàn)楫?dāng)水分不充分時(shí),種間競爭對蒸騰產(chǎn)生了負(fù)面影響[7]。

灌溉有助于提升林分蒸騰量[17,35],本研究中灌溉對混交林、純林內(nèi)的蒸騰均有積極影響。這是因?yàn)楣喔葧?huì)增加土壤水分有效性,隨著土壤水分的增加樹干液流及蒸騰量有所增大。遺憾的是,沒有同步監(jiān)測到土壤瞬時(shí)含水量,因此無法確定林分蒸騰耗水與土壤含水量的一一對應(yīng)。不同水分條件下,物種組成對植物蒸騰特征的影響不同,本研究停止灌溉前,純林內(nèi)毛白楊的充分灌溉條件較雨養(yǎng)條件的蒸騰耗水量高37.57%,混交林內(nèi)毛白楊的充分灌溉條件較雨養(yǎng)條件的蒸騰耗水量高37.09%;停止灌溉后,純林內(nèi)毛白楊的充分灌溉條件較雨養(yǎng)條件的蒸騰耗水量高31.96%,混交林內(nèi)毛白楊的充分灌溉條件較雨養(yǎng)條件的蒸騰耗水量高13.41%,這說明灌溉對不同林型內(nèi)毛白楊蒸騰耗水促進(jìn)作用不同。灌溉對混交林內(nèi)毛白楊蒸騰耗水的促進(jìn)作用不如純林,停止灌溉后的自然降水不能滿足混交林內(nèi)毛白楊的蒸騰需求。

本研究不以討論飽和差、液流速率時(shí)滯效應(yīng)為重點(diǎn),在分析飽和差對液流速率的影響特征時(shí),將數(shù)據(jù)源限定于高峰值之前,從而回避了由時(shí)滯效應(yīng)對回歸模型產(chǎn)生的影響。植物從土壤到大氣的水力導(dǎo)度大小,可以從飽和差變化對液流速率影響的相關(guān)斜率反映出[36],斜率越大說明該植物水力導(dǎo)度越大,即相同水勢梯度時(shí),土壤水分從植物根系傳輸?shù)焦趯拥男试礁?同時(shí),土壤含水量下降會(huì)導(dǎo)致水力導(dǎo)度減小[20,35]。本試驗(yàn)中,對雨季前后混交林、純林內(nèi)的毛白楊,在不同灌溉條件的液流速率與飽和差回歸關(guān)系的差異性檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),雨季前后,雨養(yǎng)條件下混交林內(nèi)毛白楊的擬合關(guān)系斜率值均顯著小于純林內(nèi)毛白楊的斜率值,說明毛白楊與刺槐混交后其飽和差對液流速率的影響速率明顯變低,何秋月等[38]人也發(fā)現(xiàn)截留降雨處理后擬合關(guān)系斜率值有明顯減小的趨勢。雨季前(未停止灌溉)充分灌溉條件下的純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊的斜率值無顯著性差異,這是因?yàn)槌浞止喔葧r(shí),土壤含水量充足,根區(qū)土壤水分有效性較高,樹體水分條件較好,飽和差對蒸騰的影響程度較高[17,39-41]。但是雨季后,充分灌溉的混交林內(nèi)毛白楊回歸方程斜率顯著小于純林內(nèi)毛白楊,降雨事件無法緩解混交林內(nèi)毛白楊飽和差對液流速率的影響。

5 結(jié)論

不同林型、灌溉條件不會(huì)影響毛白楊樹干液流啟動(dòng)時(shí)間、高峰持續(xù)時(shí)間,但是灌溉條件會(huì)使樹干液流達(dá)到峰值時(shí)間提前15～30 min。不同林型內(nèi)毛白楊液流速率迅速下降時(shí)間不同,純林內(nèi)8月11日—8月13日到9月10日—9月12日快速下降,混交林內(nèi)則為6月7日—6月9日到7月8日—7月10日迅速下降。不同林型內(nèi)單株日均耗水量從大到小依次為純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐。灌溉會(huì)促進(jìn)毛白楊蒸騰耗水,但是混交林內(nèi)的促進(jìn)作用不如純林。

不同灌溉條件時(shí)的純林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)毛白楊、混交林內(nèi)刺槐的樹干液流與飽和差均呈顯著正相關(guān),并且雨季前的相關(guān)性(R2)大于雨季后。毛白楊與刺槐混交影響毛白楊液流速率對飽和差的反應(yīng),使其變低,灌溉能夠調(diào)節(jié)不同林型內(nèi)的反應(yīng)速率。雨季開始,停止灌溉后混交林內(nèi)毛白楊的蒸騰會(huì)受到抑制,應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)生長季混交林內(nèi)林地水分管理。