树木蒸腾耗水研究进展
- 格式:pdf
- 大小:327.92 KB
- 文档页数:7
《北京主要园林树种耗水性及节水灌溉制度研究》篇一一、引言北京作为中国的首都,拥有众多园林绿地,这些园林的树种繁多,其耗水性对城市水资源管理具有重要意义。
随着全球气候变化和城市化的快速发展,水资源日益紧张,因此,对园林树种耗水性的研究及制定节水灌溉制度显得尤为重要。
本文旨在研究北京主要园林树种的耗水性,并探讨有效的节水灌溉制度。
二、研究区域与树种选择本研究选取了北京市内多个具有代表性的公园、绿地和街道绿化作为研究区域。
树种方面,主要选择了北京地区常见的樟子松、国槐、法桐、杨树、栾树等五种主要园林树种作为研究对象。
三、耗水性研究方法与结果(一)研究方法1. 现场观测法:在选定区域设置观测点,定期观测不同树种的水分蒸腾情况及土壤含水量变化。
2. 实验室分析法:收集树叶样本,通过实验室仪器分析其水分含量及光合作用等生理指标。
3. 数据分析法:对观测和实验室分析的数据进行统计分析,分析不同树种耗水性的差异及影响因素。
(二)研究结果通过对不同树种的耗水性进行观测和分析,发现不同树种在生长季节的耗水性存在显著差异。
其中,樟子松的耗水性较低,而国槐、法桐等树种的耗水性较高。
同时,影响树种耗水性的因素包括树种特性、环境因素(如温度、湿度、风速等)、土壤条件等。
四、节水灌溉制度探讨针对北京地区园林树种的耗水性特点,本文提出以下节水灌溉制度:1. 分区分时灌溉制度:根据不同树种、不同生长阶段和不同环境条件,制定分区分时的灌溉计划。
例如,对于耗水性较低的树种,可以适当减少灌溉频率和水量;对于耗水性较高的树种,则需增加灌溉次数和水量。
2. 雨水收集利用制度:通过建设雨水收集系统,将雨水收集并储存起来,用于园林灌溉。
这不仅可以减少对自来水的依赖,还可以减轻城市排水压力。
3. 智能灌溉系统:利用现代科技手段,如物联网技术、传感器等,实现智能灌溉。
通过实时监测土壤湿度、气象数据等信息,自动调整灌溉计划,实现精准灌溉。
4. 植被覆盖与土壤保水措施:通过增加地面植被覆盖,减少裸土面积,降低地表径流和蒸发损失。
广东桉树人工林耗水量研究过去20年桉树在华南地区大面积发展,目前桉树人工林种植面积达250万hm2。
在其它国家桉树经常被指责消耗大量水导致水资源减少。
本文以广东雷州半岛沿海平原区和高要丘陵山区的桉树人工林为研究对象,针对这两种主要立地类型桉树人工林树干液流、树木蒸腾耗水、林分蒸散与水量平衡各分量及相关的环境因子进行了连续系统的研究。
获得以下几方面的结论与认识:1、桉树液流密度及影响因素:桉树树干形成层以内木质部不同深度的液流密度不同,其中靠近形成层部分液流速度较快,但各层都具有相同的日变化趋势;不同直径尾叶桉的日液流密度具有相似日变化趋势,大树较小树的液流密度高主要与大树更多受光有关;树干液流与饱和蒸汽压差(Vapour pressure deficit, VPD)和太阳辐射相关性极显著;桉树人工林边材面积与胸径具有显著的相关性,利用边材面积进行单株向林分尺度耗水的转换是可行的。
2、沿海平原区桉树人工林耗水特征:对广东省雷州半岛沿海平原区两种主要土壤类型下(河头、纪家)的4 a生尾叶桉(Eucalyptus urophylla)耗水量(用热脉冲法)与水量平衡进行为期1 a的观测。
河头是保水能力差的浅海沉积物发育的砂质土,纪家为玄武岩发育的砖红壤。
河头、纪家尾叶桉人工林日平均液流密度分别为2772±66、1839±86 L·m<sup>-2</sup>·d<sup>-1</sup>,这与土壤水文特征及林分边材面积差异有关;旱季的日均液流密度值为2477±86、1715±73L·m<sup>-2</sup>·d<sup>-1</sup>,而雨季则为3 241±88、1 970±67 L·m<sup>-2</sup>·d<sup>-1</sup>,桉树林分树液流密度具有相似的季节变化节律;雨季由于雨热同期,液流密度值相对较高,而旱季由于土壤水分相对短缺,液流密度值明显减少。
枣树蒸腾耗水变化规律卢桂宾;刘鑫;刘和【摘要】对壶瓶枣单木蒸腾速率、单株耗水量的变化规律以及蒸腾速率与土壤含水量的关系进行了研究.结果表明:枣树蒸腾速率的日变化呈单峰曲线,夜间枣树树干也有微弱的茎流.枣树不同物候期蒸腾速率变化规律不同,萌芽期和落叶期蒸腾速率较小,而果实膨大期最大.枣树平均蒸腾速率在4月最高.枣树日累计蒸腾量曲线呈"S"型,蒸腾日累计量为10.47L.生长季枣树单株蒸腾耗水总量为1 257.6 L,4-10月份各月耗水量分别占生长季总耗水量的2.5%、11.9%、20.3%、21.5%、23.3%、14.9%和3.3%.枣树萌芽期、展叶期、开花坐果期、果实膨大期、果实成熟期和落叶期的蒸腾量分别占生长季总耗水量的2.5%、8.1%、17.2%、52.5%、17.5%和2.3%.枣树蒸腾量与土壤含水量关系密切,在土壤含水量较低时(低于12.4%),蒸腾量随着土壤含水量的增加而升高;当土壤含水量在12.5%~16.0%时,随着土壤含水量的增加,蒸腾量随土壤含水量增加的幅度减缓,当土壤含水量超过16.0%时,蒸腾量随土壤含水量的增加而升高的趋势不明显.对枣树进行灌溉处理,其蒸腾速率有了明显的提高.%A systematic investigation of the changes in transpiration rate and plant water consumption of Zizyphus jujuba cv. ‘ Huping’ was performed by thermal dissipation sap velocity probe. Results show that the daily variation in transpiration rate of Jujube trees can be described with a unimodal curve. Jujube trees have weak night-time sap flow. The change in transpiration rates is various in different phenological phases. The transpiration rates in germination stage and defoliation period are lower and that in the fruit enlargement period is the highest. The highest average transpiration rate is in April.Daily cumulative value of transpirationby jujube trees shows an S-shaped curve. The total transpiration per jujube tree was 10. 47 L. The total water consumption for transpiration by per jujube tree was 1 257.6 L in growing season. The monthly water consumption during April and October accounted for 2.5%, 11.9%, 20. 3%, 21.5%, 23. 3%, 14.9% and 3.3% of the total water consumption, respectively. The transpiration in germination stage, leaf-expansion period, flowering and fruit beating period, fruit enlargement period, fruit mature period, and defoliation period accounted for 2.5%, 8.1%, 17.2%, 52.5%, 17.5% and 2.3% of the total water consumption, respectively. The transpiration rate of jujube trees is closely related with soil water content. Transpiration of jujube trees increases with increasing soil water content when it is lower than 12.4%; the increasing range of transpiration declines with increasing soil water content when it is between 12.5% and 16.0%; the change in transpiration is not obvious when soil water content is higher than 16.0%. The transpiration rate can be significantly increased by irrigation.【期刊名称】《东北林业大学学报》【年(卷),期】2011(039)006【总页数】4页(P38-40,43)【关键词】枣树;蒸腾速率;蒸腾耗水量【作者】卢桂宾;刘鑫;刘和【作者单位】山西省林业科学研究院,太原,030012;山西省林业科学研究院,太原,030012;山西农业大学【正文语种】中文【中图分类】S665.1枣(Zizyphus jujuba Mill.)是我国特有的重要经济栽培树种[1]。
林业科学研究 2003,16(3):366~371Forest Research 文章编号:100121498(2003)0320366206植物水分利用效率的研究进展李荣生1,许煌灿1,尹光天1,杨锦昌1,李双忠2(1.中国林业科学研究院热带林业研究所,广东广州 510520;2.福建省莆田市农业局,福建莆田 351100)摘要:阐述了水分利用效率概念和测定方法的发展、水分利用效率的时间和空间变化规律、不同生活型植物的水分利用效率与水分利用效率的外在和内在影响因子、水分利用效率的遗传背景分析、水分利用效率和抗旱性关系及提高水分利用效率的措施,最后分析了今后水分利用效率的研究趋势。
关键词:水分利用效率;时空变化;稳定C同位素中图分类号:S718.43Q945117+1 文献标识码:A水是地球表面的一种最普通物质,同时又是最重要的物质,对生命体有着十分重要的作用。
水分不仅决定植物在地球表面上的分布,而且还影响农作物的产量和林木的生长。
在水分供应一定的条件下,水分利用效率越高的植物,其生产的干物质越多。
农林科研人员对植物水分利用效率进行了许多研究,本文总结了这些研究成果,期望对林业生产能有所帮助。
1 植物水分利用效率概念的发展水分利用效率(W UE)是用以描述植物产量与消耗水量之间关系的名词[1],随着科学技术的发展而发展。
20世纪初,Briggs和Shantz等用需水量来表示水分利用效率,指为了生产一个单位的地上部分干物质量或作物的产品所用的水量[2],这个定义有欠缺的地方,它虽然表明为植物生长所必需的一定水量,但是实际上它只表示在当时的环境条件下生产一定量的干物质从叶子所蒸腾的水量,再加上植物所保持的那部分水分[3]。
几乎同一时间Widts oe[3]用蒸腾比率一词来表示水分利用效率,这个名词与需水量的区别只是不包括植物体所保持的那一小部分水分而已。
1957年K och认为阴天时测定的光合速率和蒸腾速率之比比晴天时测定的高[1]。
第29卷第3期2009年3月生态学报ACT A ECOLOGI CA SI N I CA Vol .29,No .3Mar .,2009基金项目:国家自然科学基金重大资助项目(30590381);中国科学院院长奖获得者科研启动基金资助项目;中国科学院知识创新工程重要方向资助项目(KZCX22Y W 2432)和国家自然科学基金资助项目(30800151)和国家自然基金项目(30800151)收稿日期:2007210216; 修订日期:2008204215致谢:感谢中国科学院地理科学与资源研究所李胜功研究员对本文写作的帮助。
3通讯作者Corres ponding author .E 2mail:yugr@igsnrr .ac .cn;huz m@igsnrr .ac .cn生态系统水分利用效率研究进展胡中民1,2,于贵瑞1,3,王秋凤1,赵风华1,2(1.生态系统网络观测与模拟重点实验室,中国生态系统研究网络综合研究中心,中国科学院地理科学与资源研究所,北京 1001012.中国科学院研究生院,北京100049)摘要:水分利用效率(WU E )是反映生态系统水碳循环相互关系的重要指标,开展生态系统水平WU E 的时空变异性的研究有助于预测气候变化对生态系统水碳过程的影响。
目前不同研究常常基于不同的算法估算生态系统WU E ,一方面不同算法因包含了不同复杂程度的水过程而有着不同的内涵,另一方面各种算法又因包含了相同的核心过程而有着密切的联系。
长期以来人们通过传统的生物量动态调查和生态系统水文过程的测定来估算生态系统的WU E ,但该方法大大限制了在短时间尺度上对生态系统WU E 进行分析,近年来发展起来的以涡度相关为代表的新技术的应用使得研究生态系统WU E 在多个时空尺度上的变异特征取得了突破性的进展。
生态系统WU E 的主要影响因子与叶片尺度相似,主要有空气饱和水气压差(V PD )、土壤水分、大气CO 2浓度、C i /C a 等,另外,生态系统水分平衡特征也有着重要影响。
内蒙古林业科技Journai of Inner MoufoTa Forest — Scieocc & Technoloyy第46卷第3期2722年9月Vot.47 Na 3Sept. 2222树干液流研究进展洪光宇223,王晓江4,,刘果厚1,高孝威4,,张雷4,,李卓凡03,李梓豪03,刘辰明03(2内蒙古农业大学草原与资源环境学院,内蒙古呼和浩特014011; 2,内蒙古自治区林业科学研究院,内蒙古呼和浩特 010014; 3,内蒙古大青山森林生态系统国家定位观测研究站,内蒙古呼和浩特010010)摘要:树干液流是SPAC 水分循环系统的重要组成部分,决定着整个林分的蒸腾耗水量,对树干液流的特征及其对环境因子的响应进行研究具有重要意义。
本研究对比分析了测定树干液流的几种原理技术,简述了不同方法适用测量树种的范围,并对不同树种树干液流的时空变化及主要环境影响因子进行了整合分析。
综述认为:树干液流日变化曲线主要呈单峰型、多峰型及宽峰型,启动时间基本都在日出前后;树木液流速率 季节变化呈现夏季〉春秋季〉冬季;单木树干液流速率存在明显的空间变异性;液流变化主要受前期环境因子的影响,太阳辐射是主要影响因子。
今后,应在全球环境变化背景下,进一步探究植物生理生化过程及环 境对液流的影响,从而进一步量化和揭示林分的蒸腾耗水特征。
关键词:树干液流;水分生理;时空变化;环境因子;研究进展中图分类号:S71 &4 文献标识码:A 文章编号:1007-4066(2020)03 -50-06Research Progress on Stem Sap FlowHONG Guang - yy 1^2^3, WANG Xiao - jmny 2'3, LIN Guo - hon 1, GAO Xiao - we-2^3,ZHANG Lel 2,5, LI Zhuo - fad 2,5, LI Z1 - hao 2,5, LIN Chen - ming 2,5(2 Collepc of Grassland , Resoaces anO Eavironmeni , /an MoaoPc 4gPchaaaZ Universitp , Hohhot 010011 , China ; 2. Imar Mon-goPc Acabemy of Forestrp , Hohhoi 014014 , China ; 3. DaqingsUan Forest Ecosystem Research Station , Ims MonaoPc , Hohhot 010014 , China )Abstroch : As an important part of the water circolation system of SPAC , stem say tow Pete —lines the transpirationwater consumption of the who/ stand- It is of yreat siyniUcance to study the characteristics of stem sap tow and its response to eovi —nmeotai factors- This stuUy compared and analyzed severat principles and techniques for the Pe-16—1X10/ of stem sap tow , briety descriped the range of diderent methohs app/cabie to the measurement of tree species ; and analyzed the spadai and temporai changes of stem sap tow of didereot tree species and the main eovl- —nmeotai impact factors- It was cencluUed that the Piu —1 variation co —a of stem sap tow was singte pead , multl-pte pead and wide pead , and the starting time was almost before and after suuise. The o —er of seasonat variationof stem sap tow rate was summer 〉spring and antumn 〉winter- There was ohvions spatiai yaXliXty in the stem sap U ow rate of individuai Wee- The change of stem sap tow was mainty aiected by the previous eovi —nmeotai fe tors ; with solar rabiation as the main 11116X00 factor- In the future , under the bachy —und of glohai eovi —nmeotai changes ; the ppysiolopicat and biochemicat processes of plants and the eovi —nmeotai inUueoces on liquid tow shoulU be Urther exp/—d , so as to Urther quitify and reveat the transpiration charactexstici of stands-Key words : stem sap Uow ; water ppysiolopy ; temporai and spatiai vaxatiou ; eovi —nmeotai Uctor ; research pre-yress收稿日期:2727-77-20基金项目:内蒙古自治区自然科学基金面上项目(2919MS93936;2913MS93936;0917MS9371 );内蒙古自治区重大科技专项(2217ZD077);内蒙古大青山森林生态系统国家定位观测研究站运行补助(2727132726 ;2719132712)作者简介:洪光宇(1935 -)女(锡伯族)内蒙古呼和浩特人,在读博士 ,助理研究员,研究方向:沙地植被水资源管理与利用和荒漠化植被恢复与重建。
2019年第6期辽宁林业科技Journal of Liaoning Forestry Science &Technology2019№6收稿日期:2019-10-20基金项目:辽宁省百千万人才工程资助项目(2019921095);辽宁省科学事业公益研究基金项目(GY-2018-0010);辽宁省科学技术计划项目(辽[2018]LKY10)。
作者简介:王睿照,高级工程师,主要从事森林生态水文研究,E-mail :ramny@ 。
树干液流的研究进展王睿照(辽宁省林业科学研究院,辽宁沈阳110032)摘要:树干液流是土壤-植物-大气连续体水流路径中的重要环节,是估算林分耗水量、研究树木耗水特性以及水分传输机理的关键指标。
该文总结了树干液流的研究方法、应用方向以及影响树干液流密度的主要环境因子,旨在为今后掌握林分水平的蒸腾耗水变化以及树木生态需水提供理论根据。
关键词:树干液流;热技术;蒸腾;太阳辐射中图分类号:S718.55文献标识码:A文章编号:1001-1714(2019)06-0044-03水分是影响植物生长的关键因素,长期以来,林木蒸腾耗水成为林木生理、森林水文和森林生态学领域的热点问题。
树干液流能够较为准确地反映植物体内的蒸腾耗水状况,成为估算林分耗水量、分析树木耗水特性以及研究树木水分传输机理的关键指标,便于分析植物生理作用对环境因子的适应性和响应特征,为准确测定树木的水分运输格局和储存、水分利用提供科学数据。
本文总结了研究树干液流的主要研究方法、当前主要的应用方向以及影响树干液流密度的主要环境因子(太阳辐射、降雨量、土壤水分和风速),旨在为今后掌握林分水平的蒸腾耗水变化以及探索主要造林树种耗水和需水规律,有效发挥森林水土保持功能具有重要的指导意义。
1树干液流研究方法的主要进展目前最普遍的测量液流方法是热技术法,它能够连续自动监测树干液流密度,因而广泛应用于树木蒸腾内在调节机制和外在影响因素等方面的研究[1]。
山东丘陵区苹果树蒸腾耗水规律及果园蒸散特征研究本文通过对肥城市潮泉镇苹果园进行小气候、苹果树蒸腾、土壤蒸发、苹果园水分盈亏、覆秸秆和不覆秸秆土壤水分动态变化的研究来解释低山丘陵区苹果树日蒸腾规律,不同天气条件下苹果树日蒸腾速率变化规律,不同天气条件下日蒸腾速率与太阳辐射强度、空气温度、空气象对湿度和风速的相关性分析,4-10月份各月苹果树日蒸腾量变化与太阳辐射强度、空气温度、空气象对湿度和风速的相关性,TDP茎流计法测得的4-10月份各月份苹果树蒸腾量规律,彭曼法、水量平衡法、TDP茎流计和土壤蒸发法结合降雨量得出的苹果园4月份-10月份水分盈亏,覆秸秆和不覆秸秆条件下苹果树土层深度0-20㎝、20-40㎝、40-60㎝、60-80㎝各土层土壤含水量动态变化分析,得出如下规律:1苹果树蒸腾规律1.1苹果树4-10月份每月日平均蒸腾速率:7月份最高为0.15㎜/h,4月份和10月份最低为0.04㎜/h。
1.2苹果树的日蒸腾变化为单峰曲线,白天蒸腾速率由于气象因子影响差异较大,蒸腾速率一般为0.4㎜/h左右,瞬时最高蒸腾速率为0.6㎜/h。
1.3苹果树在晴天、雨天、阴天三种气象条件下蒸腾速率的变化规律:晴天条件下苹果树蒸腾速率要远大于阴天和雨天条件,雨天时蒸腾速率最小。
1.4晴天条件下苹果树蒸腾速率与太阳辐射强度、空气温度、空气象对湿度和风速呈显著相关,阴天时空气温度、空气象对湿度与蒸腾速率呈显著相关,雨天时空气温度、风速与蒸腾速率呈显著相关。
1.5 4-10月份各月份日蒸腾量变化与各气象因子的相关性分析:4月份太阳辐射强度与日蒸腾量变化相关性显著;5月份空气温度和空气象对湿度与蒸腾速率相关性显著,太阳辐射强度在0.05水平下相关性显著;6月份空气温度与蒸腾速率相关性显著;7月份太阳辐射强度与日蒸腾量变化相关性显著;8月份太阳辐射强度、空气温度和空气象对湿度与日蒸腾量变化相关性显著;9月份太阳辐射强度、空气象对湿度与日蒸腾量变化相关性显著;10月份太阳辐射强度与日蒸腾量相关性显著。
[2]辛子兵,符龙飞,黎舒,等.中国苦苣苔科植物的分类系统历史变化———兼论该科植物在我国合格发表的新分类群与国家级分布新记录情况分析[J].广西科学,2019,26(1):102-117.[3]韦毅刚,钟树华,文和群.广西苦苣苔科植物区系和生态特点研究[J].云南植物研究,2004,26(2):173-182.[4]汤正辉.苦苣苔科植物的快速繁殖、离体保存及耐阴性研究[D].成都:四川大学,2007.[5]张利,赖家业,杨振德,等.八种草坪植物耐荫性的研究[J].四川大学学报(自然科学版),2001,38(4):495-499.[6]徐慧,涂继红,梁玉婷,等.七种苦苣苔科植物对光照度的适应性[J].湖北农业科学,2020,59(3):102-107.半蒴苣苔和河池唇柱苣苔都极其耐阴,光照6000Lux 以下可选择其进行配置种植,可以达到良好的景观效果。
在中等遮遮阴条件下3种植物均可选择应用。
在无遮阴条件下仅河池唇柱苣苔长势尚可,但也不建议大量应用。
(收稿:2023-05-23)参考文献:[1]The Angiosperm Phylogeny Group.An update of the An-giospermPhylogeny Group classification for the ordersand families of flowering plants :APG Ⅳ[J].BotanicalJournal of the Linnean Society,2016,181(1):1-20.城市绿地中银杏的蒸腾耗水与光合特性研究夏秋怡(北京市丰台区园林绿化服务中心,北京丰台100071)摘要:分析城市绿地中银杏的蒸腾耗水与光合特性有利于促进丰台区水分循环与生态修复。
本研究选择了北京市丰台区某开放型绿地的银杏树种,在5-9月份对银杏蒸腾耗水与光合特性进行了分析。
结果表明,银杏树干液流密度与单株蒸腾耗水量均呈现“低-高-低”的动态变化趋势,8月份达到最高值,分别为0.258mL/cm 2·min 与(8.32±3.04)kg/d ;银杏在日变化尺度上的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均呈现为双峰型变化趋势,且在7月份和8月份的变化规律最为明显。
中国农业气象(Ch i n ese Journal ofAg r o m eteoro logy)2009,30(增1):77-81抑制蒸腾剂的研究进展*何爽1,李茂松1,宋吉青1,王道龙2(1.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京100081;2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京100081)摘要:化学抗旱节水技术是节水抗旱技术的一种新途径,它以土壤、作物、水面为对象,以提高作物产量和水分利用效率为主要目的。
本文主要对化学抗旱节水技术中的抑制蒸腾剂的概况进行阐述,包括抑制蒸腾剂作用的原理、类型以及目前的研究情况和应用等。
关键词:旱地农业;抑制蒸腾剂R esearch Advances on Ant-i transpirantHE Shuang1,LIM ao-song1,S ONG J-i qing1,WANG Dao-long2(1.Instit u te of Env iron m ent and Susta i nab l e D eve l op m en t i n A g ricu lt u re,CAA S,Be iji ng100081,Ch i na;2.Instit u te of A gr i cultural R esources and R eg i ona l P lann i ng,CAA S,Be iji ng100081)Abst ract:Che m ica l drought resistance techno logy is a ne w approach o fw ater-sav i n g technology.It ai m ed to increasing crop y ields and i m prov i n g w ater use effic i e ncy,consi d er i n g so i,l crops,w ater surface together.The paper m ainly de-scri b ed An t-i transpirant traits i n dr ough t resistance and w ater-sav i n g techno logy,i n clud i n g the princ i p les,the types,the current research situati o ns and the app lications.K ey w ords:Dry land far m ing;Ant-i transp irant旱地农业,也叫雨养农业(D ryland A griculture)或雨育农业(D ryland Far m ing),简称旱农,是指干旱、半干旱和半湿润偏旱地区,主要利用自然降水、通过建立合理的旱地农业结构和采取一系列旱地农业技术措施,不断提高地力和自然降水的有效利用率,实现农业高产稳产和可持续发展[1]。
宁夏农林科技,Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023,64(08):15-19,45·林业与草业·基金项目:十四五国家重点研发计划课题(2022YFF1300404)。
作者简介:韩宏(1981—),男,宁夏彭阳人,林业工程师,从事林业生态工程等研究。
收稿日期:2023-05-06森林蒸散、土壤水分运移和土壤含水量动态变化是森林生态系统主要的水文过程。
森林蒸散是森林水量平衡的主要分量[1],明确森林蒸散特征及其对环境和植被结构的响应对深入理解变化环境下森林植被耗水有重要意义;土壤入渗和产流等土壤水分运移的分布格局是决定土壤水循环的关键因子,也是评价林地水源涵养和水土保持能力的关键指标[2];土壤含水量变化影响森林植被生长和分布,是森林水文循环的重要部分。
因此,笔者在梳理国内外已有研究的基础上,重点综述森林蒸散、土壤水分运移和土壤含水量动态等主要水文过程的研究进展,并展望未来应重点关注的研究内容。
1森林蒸散过程1.1林冠截留林冠截留是一个复杂、动态的变化过程,受多种因素影响[3]。
目前,国内外学者针对这一过程已开展大量研究,涉及不同森林类型降雨截留特征、林冠截留影响因素及林冠截留模型构建与完善等。
受树木特征、林分结构及环境条件影响,不同气候区和森林类型林冠截留存在较大差异[3-5]。
针叶林的林冠截留率一般大于阔叶林,针叶林林冠截留率变化范围为14.5%~50.0%,而阔叶林的林冠截留率变化范围为11.2%~26.17%[6]。
气象条件(如降雨量和降雨强度、降雨历时、风速)和林冠结构(郁闭度、叶面积指数等)是影响林冠截留的主要因素。
降雨量和降雨强度是林冠截留形成的基本条件,因而对林冠截留有重要影响[7]。
林冠截留森林生态系统主要水文过程研究进展韩宏宁夏固原市六盘山林业局西峡国有林场,宁夏固原756400摘要:森林蒸散、土壤水分运移和土壤含水量动态变化等主要水文过程是森林生态系统水文循环的重要组成部分,对评价森林生态系统耗水、水土保持和水源涵养能力等有重要意义。
树木蒸腾耗水研究进展郭孟霞,毕华兴 ,刘鑫,李俊,郭超颖,林靓靓(水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京林业大学水土保持学院,100083,北京)摘要 在大量收集国内外研究资料的基础上,对树木蒸腾耗水量测定方法:快速称重法、整树容器法、蒸渗仪法、空调室法、化学示踪法、热平衡法、气体交换测定法、光合系统测定仪法;计算方法:水文学法、气象法、波文比法、空气动力学法、窝动相关法、红外遥感法;蒸散耗水研究尺度:枝叶尺度、单木尺度、林分尺度、区域尺度;及尺度转换问题研究现状以及存在的问题作了的详尽的综述,并在此基础上,对树木蒸腾耗水的未来研究方向做了展望。
关键词 树木蒸腾;测定方法;计算方法;尺度转换收稿日期:20051218 修回日期:20060309项目名称:国家973项目“森林植被调控区域农业水土资源与环境的尺度辨析与转换”(2002C B111503);教育部留学回国人员科研启动基金项目“晋西黄土区森林植被与水资源相互影响及调控机理研究”第一作者简介:郭孟霞(1980—),女,硕士研究生,主要方向:林业生态。
E 2mail :guomengxiay @ey 责任作者简介:毕华兴(1969—),男,副教授,主要研究方向:森林水文和地理信息系统。
E 2mail :bhx @ R evie w on the w ater consumption of tree transpirationG uo Mengxia ,Bi Huaxing ,Liu X in ,Li Jun ,G uo Chaoying ,Lin Jingjing(K ey Laboratory of S oil and W ater C onservation &Desertification C ombating ,M inistry of Education ,C ollege of S oil and W ater C onservation ,Beijing F orest University ,100083,Beijing ,China )Abstract Based on collecting investigating datum inside and outside China ,the measure methods ,calcula 2tion methods ,studying scale and scale trans form of tree transpiration are summed up.The measure methods in 2clude rapid weighing method ,whole 2tree container method ,lysimeter method ,ventilated method ,geochemical trace method ,heat balance method ,gas exchange method and photosynthetic system measuring method.The calculation methods include hydrological method ,weather method ,bowen ratio method ,aerodynamic method ,eddy correlation method and in frared rem ote sensing method.Studying scale include branches and leaves scale ,individual tree scale ,forest stand scale and region scale ,and whose actuality and existing problems are summarized.At last ,the studying direction of tree transpiration is put forward.K ey w ords tree transpiration ;measure method ;calculating method ;scale trans form 水分是影响树木生长的重要条件和基础,而蒸腾耗水则是树木水分散失的主要途径。
树木蒸腾耗水量的准确测算是防护林体系优化配置、造林树种选择以及造林密度等林业生态工程建设技术中最关键、最核心的问题。
因此,树木蒸腾耗水研究对于提高林木水分利用率、调控林分密度、优化防护林体系配置和稳定林分结构设计具有重大的理论和现实意义。
1 树木蒸腾耗水量测定方法研究现状从20世纪60年代开始,国外陆续提出了多种树木蒸腾耗水量测定方法[12],由于受到环境等多种因素的制约,每一种测定方法各有其优缺点。
随着技术的不断发展,测定方法逐渐得到更新和完善。
总体看,树木蒸腾耗水量研究大体上可分为20世纪60年代以前的早期研究、70—80年代迅速发展和90年代到现在逐步完善3个阶段[3]。
2006年8月4(4):114120中国水土保持科学Science of S oil and Water C onservationV ol.4 N o.4Aug.2006111 早期研究阶段早期的树木蒸腾耗水量测定方法主要有快速称重法(Fast weighing method),包括盆栽苗木称重法(P otted plant method)。
这两种测定方法简便易行,快速称重法适用于在不同的时间,不同的天气条件下,对不同的树种的蒸腾量进行比较。
缺点在于测定的间断性,在测定过程中必须将枝叶与树体分离,取叶次数增多将影响树木生长,尤其对幼树的影响非常明显。
盆栽苗木称重法虽然克服了由于离体测定产生误差的缺点,可以人为的控制土壤水分测定不同水分梯度下苗木的蒸腾量,估算苗木的耗水量。
但此方法的局限性在于受苗木和叶片年龄的限制,只能测定幼苗或较小的苗木。
此外,对于气象因素和自然状态的林分结构无法进行人为的控制和模拟。
112 迅速发展阶段蒸渗仪法(Lysimeter method)是Fritschen等于1973年提出的,此方法可以同时测定林地的蒸发和植物的蒸腾。
在测定树木蒸腾耗水时,对于土壤和水系统的微小变化非常敏感,测定精度高。
大型的蒸渗仪能够精确地连续测定树木蒸腾耗水,结合其他测定方法能够更好地描述树木整株蒸腾耗水和生理特征。
但室内植物的代表性对测定结果有影响,且根部周围的土壤体积有限,水分运动受到限制。
体积式蒸渗仪可用来测定生长季树木蒸腾耗水量,但测定林分总蒸散耗水量存在困难[45]。
此外,蒸渗仪的设计成本和维护昂贵,在我国林业科学研究中使用的较少。
空调室法(Ventilated chamber method)或封闭大棚法是由G reenw ood和Beres ford最早提出并应用于蒸散的测定。
该方法的原理是通过测定空调室气体的水汽含量差以及室内的水汽增量来计算蒸散量的[6]。
空调室法国外应用较广,设计上有很多种,最大的空调室可容纳高度大于20m的树木。
但不适于大面积应用,而且室内环境与自然条件相比较有很大的差别,所得到的测定结果不能代表实际的结果。
因此,该方法的应用受到了很大的限制。
1960年,Ladefoged提出了大树容器法。
之后, R oberts(1977)和K night(1981)利用此方法对树木的蒸腾量进行了测定。
此方法简单易行,但苗木是处于整树离体的状态,发生一系列的生理变化,且水分供应充足,测定结果与有根系的苗木蒸腾有差距,可以作为校正值,做同步性研究。
化学示踪法(G eochemical trace method)是G reenidge于1955年提出的,是利用一些化学元素作为示踪剂如氚(T ritium)、氘(Deuterium)、32p等元素,定期注射于林木木质部内以研究水分传导速率的方法。
1970年,K line等将放射性同位素氚水作为示踪剂,对单株树木的蒸腾量进行测定。
1985年,捷克学者Sim on等用氚示踪法测定蒸腾。
满荣洲[7]、陈杰[8]等分别用氚水作为示踪剂测定了华北油松林、红松、柞树蒸发和蒸腾认为该方法比较方便,具有应用价值[9],但在野外应用不太方便,容易受到校正的限制而无法得到植物耗水的季节性模型[3]。
1986年,Calder等利用稳定性同位素氘研究耗水速度,该方法克服了放射性示踪法氚所存在的校正限制,成为20世纪70—80年代测定林木蒸腾的一种新方法,此项研究方法一般与能量关系的研究同时进行。
在生长季内逐日对林内水面蒸发,空气温度、湿度的垂直分布进行测定。
113 逐步完善阶段20世纪90年代以后,树木耗水特性的测定方法主要以热脉冲法(Heat pulse velocity method)、热平衡法(Heat balance method)和热扩散法、气孔计法、和微气象法为主。
同时,稳定性示踪物(氘)也得到了相应的发展。
11311 热平衡法 热脉冲法和热扩散法都是利用了热平衡法原理,即向树干供给恒定的热量,在理想状态下,被树体液流带走的热量应等于供给的热量。
其优点是可以直接给出液流量,但仍然需要以液流量等于零时的加热功率及温度变化为依据进行零值校正[10]。
德国物理学家Huber最早提出了利用热传递示踪液流速度的设想,利用安装在树干上的一个热电偶感应到了在它下部电阻线上发出的一个热脉冲。
1958年Marshall对Huber的设计进行了改进,使热波速法适用范围扩大到测量任意茎流速度,提出了一个物理模型来解释热脉冲的速度明显低于导管中液流速度的现象,认为热脉冲在由树液和木质组成的均一介质中,热量可以在木质和树液之间自由的交换。
但Marshall并没有完全解释热波速法测定结果比实际结果偏低的现象[11]。
1981年,S wans on R. H对热波速法的误差进行了分析,指出由于热探头插入过程对树干造成损伤而阻碍了液流通过的原因[12]。
E wards.W.R.N总结了以上学者的理论,提出了二次曲线的径向干流模型。
E wards W.R.N认为自树木形成层始,液流的速度随边材深度的分布呈二次曲线关系,并编制了相应的计算拟合软件。
511 第4期郭孟霞等:树木蒸腾耗水研究进展2000年,孙鹏森[13]在此基础上研制的热脉冲速度记录仪数据采集器连同软件一起构成完整的热脉冲式液流测定系统。
国内许多学者也先后应用热脉冲技术进行了大量的研究工作,为树木耗水性研究奠定了理论基础。
极具代表性的有:杨树树干液流动态[1415]、棘皮桦和五角枫的树干的液流动态[16]。