杨树气象因子越冬伤害机理的研究

于雷

摘要

采用野外定位观测方法，对温度、光照、湿度和风速等气象因子进行了实地观测，经过数据整理分析之后，总结出杨树越冬伤害与大气温度、光照强度、大气湿度、风速的关系。结果表明，并不是冷冬（负积温较低）就一定发生越冬死亡，越冬伤害与低温出现的时间有关，杨树的抗冻度是一个动态的随时间（季节）变化的值；白天阳面树皮温度高于阴面树皮温度和气温，夜晚阳面和阴面树皮温度基本持平但低于气温；树皮温度变化幅度远大于气温变化幅度，且阳面温度变化幅度大于阴面变化幅度；发生越冬伤害的2005～2006、2008～2009、2012～2013、2010～2011年12和3月的湿度均比较低，且前3个年份2和3月风速较大，可能与越冬伤害发生有关；越冬伤害调查表明，在风口等小气候情况下，会发生寒风型冻害；光照、风速和湿度之间存在着联系，风速大、光照强的月份湿度一般较低。

关键词杨树；越冬伤害；气象因子；机理

中图分类号S716文献标识码A文章编号0517-6611（2015）24-158-03

发生越冬伤害的杨树品种广泛，相同品种在不同地区表现不同。杨树越冬伤害问题的解决首先依靠选育抗性强的优良品种，其次还需要采取综合防治措施；树木的防冻方法有物理防护、施抗逆性肥料、施植物防冻保护剂三类方法。物理防护法包括盖草帘子、覆土、设置防风障、熏烟法等，这些方法费时费力、成本高。施抗逆性肥料主要是施磷钾肥，缺少定量研究。植物防冻剂一般包括防冻保护膜和植物生长调节剂，在林业生产中应用很少[1]。发生越冬伤害最容易想到的就是可能出现了极端气象条件。因此有必要分析气象因子与越冬伤害的关系。另外，气象因子中最重要的温度因子是空气温度，不能真实反应树体的温度，因此还需研究杨树树体表面的温度与空气温度的关系，从而总结出环境因子与越冬伤害的关系[2]。笔者在此采用野外定位观测方法，对温度、光照、湿度和风速等气象因子进行了实地观测，经过数据整理分析之后，总结出杨树越冬伤害与大气温度、光照强度、大气湿度、风速的关系。

1材料与方法

1.1 试验材料和仪器

以越冬伤害发生比较频繁的凌海市为研究对象，于2008年1月在金城镇原种场建立定位观测站，仪器包括百叶箱、ZDR-1F风速风向仪、ZDR-20型温湿度记录仪、ZDR-14型照度记录仪。树皮阴阳面气温变化数据观测。观测品种为2根1干3016杨，采用仪器为DSR型双温度记录仪和ZDR-20双温度记录仪。

1.2 试验方法和统计方法

观测大气温度、湿度、风速、光照强度，每30 min记录一次数据，并到凌海市气象局2005年以来补充未测年份的气象数据。选取每年1、2、3、11、12月数据，筛选出日最低气温低于-15 ℃的气温值及出现的日期，计算各观测因子的日平均值、旬平均值、月平均值以及负积温和日较差，用软件EXCEL2007作图。2007年11月～2008年3月、2008年11月～2009年3月，观测树皮阴面、阳面温度和周围环境气温，每30 min记录1次温度。选取日最高温度、最低温度数据计算日较差，计算日平均温度和月平均温度。

2 结果与分析

2.1大气温度与越冬伤害

由图1可见，2008～2009年负积温较高，是个暖冬，却发生了越冬伤害；2011年1月负积温较低，大树无越冬伤害，苗木有越冬伤害发生；2012年1、2月最冷，却没有越冬伤害发生；2012年12月负积温显著低于常年，但1月负积温在几年来居中，越冬伤害却很严重。说明负积温与越冬伤害没有明确的因果关系。

月平均气温也可以反映寒冷程度，8年来凌海市冬季气候的变化趋势是逐渐变冷（图2）。

日较差反映了温度的变化幅度，是反映树木变温胁迫的重要指标，与平均气温相结合可以反映冻融程度。由图3可见，2010～2011年度12月中旬、1月中下旬、2月中旬、3月下旬日较差显著高于常年，这一年春季发现苗木受越冬伤害；2012年1月上旬、2月下旬～3月下旬日较差明显高于常年，这一年春季大树和苗木均发生了越冬傷害；2012年1月下旬～2月下旬日较差显著

高于常年，但这一年未发生越冬伤害；2008～2009年发生越

冬伤害，但仅11月下旬的日较差显著高于常年，2月和3月日较差均不高。说明日较差的幅度与越冬伤害相关，但不足以确立明确的因果关系。日较差尤其是抗冻锻炼期（11月）和脱锻炼期（3月）多次大幅度的温度变化（冻融）会使杨树受到越冬伤害。从表1可以看出，不是极端温度低就一定发生越冬伤害，如2009～2010年冬季温度达-29.2 ℃，但当年并未发生大规模越冬伤害。

2.2 光照与越冬伤害

从图4可以看出，2009年2和3月光照强度很大。光照主要是通过调节树木的光周期和影响树体的温度来影响树木生长发育[3]。从树皮阴阳面温度与大气温度的关系的日变化（图5）可看出，白天阳面树皮温度高于阴面树皮温度和气温，夜晚阳面和阴面树皮温度基本持平但低于气温，其原因是夜晚地面的温度降低较慢发生热辐射，热量辐射到近地的大气中，而使环境温度得到某种程度的提高。从冬季各个月份树皮表面温度和气温的对比（表2）也可以看出，白天树皮阳面温度远高于环境温度，一般高出5～10 ℃，最大可高出15 ℃。

为使数据更加直观，筛选出每日最高温度与最低温度进行比较。由图6可见，在冬季树皮阳面温度最高可达23.8 ℃，最低可达-32.6 ℃，日较差于1月13日达最大值（42.3 ℃），平均日较差为26.1 ℃。由此可见，树皮温度变化幅度远大于气温变化幅度，且阳面温度变化幅度大于阴面变化幅度。

阳面因光照等辐射（包括地面辐射）使地面附近西南面树皮的温度升高，造成树木局部发生脱锻炼，抗冻能力降低，在夜晚降温后发生越冬伤害，而多次冻融使树木形成层造成严重越冬伤害。冻裂和破腹等越冬伤害现象多发生于树木的西南面，说明树干部越冬伤害（破腹型）与光照密切相关。仅以气温作为参考以及仅从低温角度研究杨树越冬伤害均不够全面，而应进一步从冻融胁迫的角度深入研究[4]。

2.3大气湿度与越冬伤害

湿度数据（表3）表明，发生越冬伤害的2012、2010、2005、2008年12月的湿度均比较低，可能存在因果关系。但1和2月湿度较低的2007～2008年冬季并没有发生越冬伤害。2006、2009、2011和2013年的3月湿度也较低，发生了越冬伤害，但2008和2010年3月湿度同样较低却没有发生越冬伤害。

2.4 风速与越冬伤害

一般认为，寒风可以使地面温度降低，加深土壤冻结深度；可使木质化程度较低的树梢风干失水。2013年2和3月的风比较大，显著高于常年；2006、2009年2和3月的风也比较大。这3年冬季均发生了越冬伤害，可能与风大有关。越冬伤害调查表明，在风口等小气候情况下，可以发生寒风型越冬伤害。光照、风速和湿度之间存在着联系，风速大、光照强的月份湿度一般较低。日照强度、风和湿度也对越冬伤害有影响。

3结论

（1）冬季的绝对低温低于杨树的最大抗冻度，就会发生严重冻害，低温可对越冬杨树造成伤害，是限制因子。然而，并不是冷冬（负积温较低）就一定发生越冬死亡，越冬伤害与低温出现的时间有关，杨树的抗冻度是一个动态的随时间（季节）变化的值。大多数杨树越冬伤害发生在脱锻炼期间，连续的气温剧烈变化导致有效冻融多次发生，冻融伤害的累积超过抗冻融度，造成树木死亡[5]。

（2）白天阳面树皮温度高于阴面树皮温度和气温，夜晚阳面和阴面树皮温度基本持平但低于气温。树皮温度变化幅度远大于气温变化幅度，且阳面温度变化幅度大于阴面变化幅度。阳面因光照和地面辐射影响，地面附近西南面树皮的温度升高，脱锻炼进程加快，抗冻能力降低，在夜晚突然降温后发生细胞结冰，白天冰晶再融化，连续多次冻融使树木形成层造成严重越冬伤害。冻裂和破腹等越冬伤害现象多发生于树木西南面，说明树干部越冬伤害（破腹型）与光照密切相关。

（3）发生越冬伤害的2005～2006、2008～2009、2012～2013、2010～2011年12和3月的湿度均比较低，且前3個年份2和3月风速较大，可能与越冬伤害发生有关。越冬伤害调查表明，在风口等小气候情况下，会发生寒风型冻害。光照、风速和湿度之间存在着联系，风速大、光照强的月份湿度一般较低。

参考文献

[1]

田洪顺，陆学海，武力红，等.辽西地区杨树发生冻害原因及预防措施[J].防护林科技，2013（1）：100-102.

[2] 舒红，屈年华，冯世强，等.辽宁省杨树冻害现状及防治对策[J].辽宁林业科技，2014（1）：59-60.

[3] 冯世强，柴晓东，王涛.辽宁省凌海市杨树冻害原因分析及预防对策[J].林业实用技术，2014（10）：16.

[4] 杨成生，王芳，张亚军，等.中林系列杨树冻害调查研究[J].甘肃林业科技，2004（4）：61-63.

[5] 赵经周，杨运启，黄居平，等.杨树人工林冻害综合防治技术的研究[J].林业科技，1996（3）：33-35.