不同林齡胡楊液流特征及耗水量研究

摘要：本研究針對不同林齡的胡楊進行了液流速率及耗水量的研究。結果表明，不同林齡的胡楊在液流速率和耗水量上存在顯著差異，其中，中齡林的液流速率最高，幼齡林和成熟林相對較低。不同林齡胡楊生長季耗水量為：幼齡林7478.10 m3/公頃，中齡林12424.65 m3/公頃，成熟林7678.34m3/公頃。

關鍵詞：胡楊；液流；年均耗水量

Study on sap flow characteristics and water consumption of Populus

euphratica in different forest ages

Gulimina·Tursunjiang， Chen Qimin， Sang Baye

（Institute of Afforesttation and Sand Control Research， Xinjiang Acadamy of Forestry Science， Urumqi 830063， China；Xinjiang Tarim Poplus Riparian Forest Ecosystem Research Station， Luntai 841600，China；Luntai Populus euphratica forest ecosystem Observation and Research Station of Xinjiang，Luntai 841600，China）

Abstract： In this study， sap flow rate and water consumption were investigated for Populus euphratica of different stand ages. The results showed that there were significant differences in sap flow rate and water consumption among different stand ages， with the highest sap flow rate in the middle-aged forest， and relatively lower in the young and mature forests. The water consumption in the growing season of populus eueutica at different ages was 7478.10 m3/ ha for young forest， 12424.65 m3/ ha for middle forest and 7678.34 m3/ ha for mature forest.

Keywords： Populus euphratica; Liquid flow; Annual water consumption

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基金項目：阿克蘇山水林田湖草沙一體化保護和修復工程關鍵問題和關鍵技術研究（AKSSSXM2022620）；2023 年新疆維吾爾自治區(qū)林業(yè)發(fā)展補助資金項目 （XJLYKJ-2023-03）

作者簡介：古麗米娜·吐爾孫江（1995-），女，碩士，主要從事防護林研究，E-mail：2096284974@qq.com

通訊作者：陳啟民（1975-），男，碩士，研究員，主要從事水土保持和荒漠化防治、防護林研究，E-mail：xjchenqimin@126.com

胡楊（Populus euphratica Oliv.）是楊柳科喬木，具有耐干旱、耐寒、耐鹽堿、喜光、抗風沙的特點[1]， 廣泛分布于中國西北干旱半干旱地區(qū)，特別是塔里木河流域[2]。作為重要的生態(tài)屏障，胡楊在防風固沙、維護區(qū)域生態(tài)平衡和生物多樣性中發(fā)揮著關鍵作用[3]。樹體蒸騰耗水的研究手段眾多，其中，樹干液流是反映樹體蒸騰的重要表征[4]，對于揭示胡楊的生理生態(tài)適應機制及制定科學的管理措施具有重要意義。

在干旱地區(qū)，水分是限制植物生長和分布的關鍵因素之一[5]。胡楊作為一種耐旱性強的樹種，其液流特征及其耗水量的研究對于理解其在極端環(huán)境下的生存策略至關重要。特別是不同林齡的胡楊，由于其生理結構的差異和適應環(huán)境的差異，可能會導致其液流速率和耗水量的變化[4]。因此，探究不同林齡胡楊的液流特征及其耗水量，不僅有助于我們深入了解胡楊的生理生態(tài)特性，還能為胡楊林的恢復與重建提供科學依據。

本研究選擇不同林齡的胡楊為研究對象，對胡楊的液流速率、邊材面積及林下蒸散進行測定，分析揭示不同林齡胡楊液流特征的變化規(guī)律，從而得出不同林齡胡楊林年耗水量，本研究的結果將為胡楊林的可持續(xù)經營與管理提供理論支持。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況

尉犁縣（E84°02′50″～89°58′50″，N40°10′33″～41°39′47″）位于新疆中部，地處塔里木盆地東北緣，屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候，光照充足，熱量豐富，四季分明。年平均氣溫10.5℃，≥10℃積溫4121.3℃；降水量少、蒸發(fā)量大，年平均降水量為50.7 mm，蒸發(fā)量為2730.3mm；干燥度為18.4～21.5。主風向為東北向，其次是南西向，年平均風速2.3m/s，最大風速24m/s，春夏季節(jié)八級以上大風平均為15d，風沙日23.1 d，浮塵天氣平均達24.2d。

1.2 試驗材料

供試樹種為胡楊，不同林齡樣地選擇胡楊10棵，3個重復，每個林齡共計30棵。

1.3 液流速率監(jiān)測

根據胡楊林齡，選擇10株樣株，3個重復，利用SFM插針式莖流儀測定液流速率，每30 min讀取一次數據。

1.4邊材面積測定

邊材面積測定：邊材面積采用生長錐測定，利用生長錐垂直樹干鉆取木芯，以木材色澤區(qū)分心材、邊材和皮層。

1.5林下蒸散發(fā)測定

加工小型不銹鋼蒸滲桶，直徑11cm，高度60cm （成熟林、中齡林、幼齡林各3個） 和40cm （成熟林、中齡林、幼齡林各3個）。

1.6數據分析

采用Excel軟件對數據進行統(tǒng)計、分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 不同林齡胡楊液流速率變化規(guī)律

對不同林齡胡楊林樣株液流速率進行監(jiān)測，由圖1可知，不同林齡胡楊液流速率間有所差異。幼齡林平均液流為12.62cm/h、中齡林為19.67cm/h、成熟林為13.41 cm/h，從大到小依次為：中齡林>成熟林>幼齡林，未完全隨著林齡的增大而增大，這可能跟不同林齡水分條件、光熱條件、生長階段和健康水平的差異有關。

2.2不同林齡胡楊林蒸騰量

通過對液流速率變化規(guī)律的研究，可知在不同林齡胡楊液流速率是不同的，使用3個齡級的液流速率月平均值分別利用以下公式計算其蒸騰量。

式中T0蒸騰量、S為單位面積胸高截面積、P為邊材面積比、Vi為液流速率、ti為當月時長。

經野外調差，胡楊幼齡林密度為1200-1500株/公頃，中熟林750-1200株/公頃，成熟林150-375株/公頃。

試驗區(qū)胡楊幼齡林、中齡林和成熟林蒸騰量見表1。

2.3不同林齡胡楊林下蒸散量

由圖2可知，蒸散桶每日水分散失在一周內呈下降趨勢，蒸散量在11.59 ～ 11.88 g之間，趨于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。曲線上的波動由每日的氣候變化造成，蒸散差異是由于晴朗高溫天氣土壤蒸發(fā)較大。在研究期內，胡楊林林下平均日蒸散量為11.73 g，合每日蒸散12.30m3/公頃。林下蒸散按胡楊生長季為210天計算，林下蒸散達2583m3/公頃。

2.4 不同林齡胡楊林下總蒸散及年耗水量

利用蒸散發(fā)之和法測定林地總蒸散發(fā)（ET），ET=T0+EU+I，其中為T0林冠層蒸騰，EU為林下植被蒸散發(fā)，包括土壤蒸發(fā)和林下植被蒸騰，I為降雨林冠層截留，考慮到尉犁縣多年年平均降水量為50.7mm，相對于年平均蒸發(fā)量為2730.3mm，僅占1.86%，且多為5mm以下的無效降水，冠層截留 （ I）更小，因此，在本研究中冠層截留 （ I）可以忽略不計；總蒸散發(fā)ET=T0+EU。

經計算可知，不同林齡胡楊生長季需水量幼齡林為7478.10 m3/公頃，中齡林為12424.65 m3/公頃，成熟林為7678.34m3/公頃（表2）。

3討論與結論

本研究結果顯示，不同林齡胡楊的液流速率存在顯著差異，這可能與胡楊的生理結構、生長階段以及對環(huán)境因素的適應性有關[6]。中齡林的液流速率最高，這可能是由于中齡林處于生長旺盛期，對水分的需求量大，同時其生理結構也更加完善，能夠更有效地利用和傳輸水分[7]。相比之下，幼齡林和成熟林的液流速率較低，可能分別受到生長初期根系不發(fā)達和生長后期樹體老化、水分利用效率提高的影響[7]。不同林齡的胡楊的需水特征與耗水機制明顯不同[8-9]，有研究表明，隨著胡楊林齡增大，其水分利用率會下降[10]，加之其蒸騰量也會增大，因此林齡越大則需要更多的水分來維持其生理生化過程。本研究中不同林齡胡楊林單位面積內生長季耗水量并未完全隨著林齡增大而增大，這與不同林齡胡楊林單位面積內密度不同有關。因此，研究不同林齡胡楊生長季需水量，我們應綜合考量生長地貌、根系分布及胡楊耗水機制等多種因素，為胡楊合理的水分利用提供更為準確的依據。

參考文獻

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