解析针阔叶混交林优势种树干液流特征及其与环境因子的关系

张素青

摘要：指出了在众多的植物种类中，陆生植物能够从土壤中吸收到的水分只有1%是用来构成植物体，99%的水分都是通过植物在地表上的部分飘散到大气环境中的。而树干液流作为植物体因为叶片蒸腾作用导致的植物体水分流失，使植物内的水借助木质部分从根系部分运输到叶片上的过程。植物液流速度的快慢，会对自身的生长产生极大的影响。对此，以针阔叶混交林这种陆生植物为立足点，通过实验研究的方式，对此类树木中优势种树干的液流特征，以及其同环境因子间产生的关系进行了探索和分析。

关键词：针阔叶混交林；优势种树干；液流特征；环境因子；关系

中图分类号：S725.2

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）05000702

1引言

近些年，热技术法作为测量树干液流最为普遍的一种方法，利用该测量方法得到液流测量结果来估计树木的蒸腾量获得众多专家学者的认可。对此，笔者在2015年的干湿季，对浦城县针阔叶混交林优势种树树干的液流密度和特征等进行研究，并同步观测该地区相对湿度、气温、光合有效辐射等其他环境因素间产生的变化，对树干液流特征，以及液流和环境因子间存在的关系展开细致全面的分析与研究，以期可以为推动此类树种的广泛种植奠定良好基础。

2案例地区基本情况

本样地所在地是浙江、江西、福建三省交界处的浦城县林业局综合林场葛墩工区，该区有杉木与木荷混交21年生林分。该地区属于典型中亚热带季风湿润气候类型，雨热同期，以10 ℃作为喜温植物的萌动温度为准，一年中大于或等于10 ℃的活动积温为5443.6 ℃，持续时间为250 d。而同期雨量有1414.6 mm，日照1438.5 h，雨、热相配。四季分明，雨量充沛，日照充足年雨量1780.2 mm，年平均气温17.4 ℃，日照1893.5 h，春秋略短，夏季最长，四季分明。浦城地势相对高低悬殊，形成境内立体气候较为显著。一般每当海拔增高100 m，春季回暖期推迟3 d，秋季第一次冷空气的影响日期提前4 d，大于或等于10 ℃的活动积温减少188.9 ℃，年雨量增加72.5 mm，无霜期减少3 d。混交林样地位于地带性制备的季风，常绿阔叶林边缘，群落的垂直结构和乔冠草层都十分明显。笔者在该混交林中选择了40 m×40 m的样地，在该样地中分别选择了十几株优势树种，按照样地的实际情况，在其内部选择出树干中通竖直，没有病虫害、生长状况良好、不偏心、树冠周围遮挡植物较少的乔木为样本。

3树干液流特征和环境因子的研究

3.1不同类型树种液流速度日

为保证获取到数据的完整性与连续性，笔者分别选择该样区个干、湿季中树干液流速率的相关数据进行分析。无论是在干季还是湿季，树干液流速率的日变化都呈现出“昼高夜低”的典型特点。在湿季，各个树种树干液流的平均值均高于干季，而干湿季中，针叶林平均液流速率值和峰值则明显低于阔叶林。在不同季节，其他树种的液流量也具有一定差异。阔叶林在湿季液流量最大，针叶林最小；干季则反之。

3.2环境因子对树干液流的影响

在干湿季中，各类型环境因子存在着较为鲜明的昼夜变化特点，而光合有效辐射和水汽压亏缺就是其中变化趋势最明显的两大因子。在对这针阔叶混交林中树种液流的水汽压亏缺和光合有效辐射的数据使用逐步错位的方式进行分别分析时，光合达到峰值的速率要远远高于本文样本树种的液流速度，其时间差大约在30 min左右。而水汽压同属树种液流速率相比则具有一定的滞后性，延缓时间大约在60 min左右。在干季，阔叶树液流速率达到峰值的时间都要快于光合辐射大约60 min，而针叶林高出的速率则会达到90 min。此外，针阔叶混交林树干的液流速度同水汽压相比则没有明显的时间滞后性。

3.3分析环境因子和液流速率的相关性

因为所有环境因子间都存在着一定的相关关系，所以，需要对环境因子同液流数据展开偏相关性分析。通过该项分析可以發现：水汽压、光合敷设、气温这三大因子在湿季同所有树种的液流速率存在明显相关性，而相对湿度则只同针叶树相关。在干季，针阔叶混交林间依旧在相对湿度上显著相关，但在相对湿度方面，则只有锥栗液流速率是显著相关。在不同的季节，控制四个树种液流特征的主要环境因子具有一定的差异性。在湿季，光合辐射是控制液流速率的主要环境因子；而干季则以气温为主导因子。相关人员为了能够进一步将环境因子对优势种的树干液流特征产生的综合性影响进行描述，可以借助多元线性逐步分析的方式建立起能够表示各类型环境因子同液流特征间的回归方程。在该方程中，液流特征作为因变量，相对湿度、气温、光合辐射属于自变量。借助该方程式的分析结算结果，相关人员可以进一步找出所有同树干液流特征相关的环境因子，并分析出不同环境因子可能会对树干液流速率产生的影响。

4树干液流特征与环境因子间的关系

4.1树干液流日变化特点

在本文中涉及到的优势树种，其树干液流的日变化特征基本呈现出典型的“昼高夜低”单峰型曲线变化。某日中的3时、6时、12时、18时、21时、24时，优势树种种阔叶树树干液流量分别为510 kg H2O/m2、674 kg H2O/m2、1960 kg H2O/m2、1271 kg H2O/m2、563 kg H2O/m2、550 kg H2O/m2。从数据中可以看出，白天树干的液流特征变化十分明显，而优势种树干液流速度在夜间虽然也有液流，但是其变化却十分缓慢。之所以会出现此种曲线变化，主要是因为白天阳光充足，日照时间和树木蒸腾时间长，其耗水量相对也比较多，树体就会一直处于水分不断亏缺的状态。而在夜间，树干则可以借助跟压作用继续从土壤中吸收水分，以此来维持树木生长的正常需要。

在优势树种之中，针叶树的峰值、液流速率、日间液流量等都要明显低于阔叶树。以日间也流量为例，某日日间，6时、12时、18时，优势树种中针叶树树干液流量分别为569 kg H2O/m2、1480 kg H2O/m2、1002 kg H2O/m2。这主要是因为阔叶树和针叶树在生物学上存在着较大的差异。在生长过程中，针叶树在木质部中的水分时通过管胞进行传输，而阔叶树木质部中的水分则是借助导管来传输。因为管胞无论是直径还是长度，都要比导管小，这就直接导致针叶树本身木质部的导水性要差于阔叶树，再加上针叶结构较厚，也对针叶树叶片的水平蒸腾速度产生了一定的影响。

4.2樹干液流和环境因子间的时滞效应

现有的很多研究结构表明：光合敷设与水汽压亏缺，同树干液流间都具有显著的相关性特点，因为各种类型的环境因子本身都带有较为显著的昼夜变化规律，且这种规律与同步监测的优势种树干液流相符。但环境因子与液流速率间的变化不同步，启动液流的时间要比日出时间晚；光合辐射峰值产生的时间较峰值的出现时间也比较晚。这主要是因为在日出时，优势种叶片的气孔还没有被打开，只有当光合敷设达到了一定峰值时，气孔才能够被全面打开，液流也随之被启动。而水汽压亏缺同树干液流间存在的时间滞后效应，在不同的季节存在较为明显的差异。湿季时，水汽压的亏缺要明显滞后树干液流达到峰值的时间；在干季则不明显。这一特点说明，光合辐射对液流在湿季的影响要大约水汽压；干季二者的关系则相反。

4.3对树干液流产生影响的主导环境因子

一般情况下，影响树干液流的因素主要可以被划分为土壤供水、生物学结构和环境这三种。其中生物学结构直接决定树干液流潜在流量、环境因素决定液流瞬间变动、土壤供水则决定了液流总体水平。笔者将环境因素的影响为主要研究点，在对该因素进行分析研究后发现，各类型环境因子在干季和湿季对树干液流速率的影响具有一定的差异性。因此，在不同的生长季节，主导植物产生蒸腾作用的途径与树木本身的生理形态特征不一致，所以，对树干液流产生影响的主导性环境因子也因为受此影响产生了较大的差别。由此可以推断出，在不同的地点和季节，影响树干液流的环境因子也不尽相同。其中，光合辐射是湿季影响各类型树木液流速率主导的环境因素，而气温则是在干季对各类型树干液流速率产生最大影响的主导环境因子。

5结语

对于针阔叶混交林来讲，其优势树种生长态势的好坏，受其树干本身的液流速度等因素的影响较大，而树种生长区域的环境因子作为影响其液流速度的重要因素，对二者间的关系展开细致的分析，研究优势种树干的液流特征和干湿季树干液流速率的差异性，以及影响液流速率的主要环境因子十分必要。

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