毛白杨茎干夜间液流时空动态及其环境影响因子 植物生态学报    2023, 47 (2): 262-274.   DOI: 10.17521/cjpe.2022.0162

图1 实验期间气象因子与土壤含水率的动态变化。左图为雨季前(7月), 右图为雨季后(9月)。

正文中引用本图/表的段落

研究期内, 各气象因子与不同深度SWC的动态变化如图1所示。总体而言, 各气象因子在日间与夜间呈现出相似的变化规律, 但日间的变化幅度明显高于夜间。其中, 夜间T、W_s和VPD基本都低于日间, 仅夜间W_s在部分有降雨发生的时期略高于日间; 而RH则始终保持夜间高于日间的规律, 且相比于其他气象因子, RH的日变化波动较小。总的来说, 有降雨发生的时期, 日间与夜间的各气象因子的差异明显减小。相比雨季前, 雨季后日间和夜间的T和夜间的VPD均显著降低(表2), 平均RH虽无明显变化(表2), 但波动幅度更加剧烈(图1)。此外, 雨季后的日间和夜间W_s均有升高趋势, 但仅日间W_s的增加显著。

雨季前, 各土层SWC的季节变化相对比较平稳(图1)。各土层中, SWC_{2-3 m}和SWC_{3-4 m}最高且最稳定, SWC_{0-1 m}和SWC_{5-6 m}相对较低, 且SWC_{0-1 m}波动最明显(图1)。雨季后, 各层SWC波动明显强于雨季前, 以SWC_{2-3 m}和SWC_{3-4 m}最为明显(图1)。从雨季前后各土层的平均SWC来看, 雨季后0-3 m内的SWC都显著升高, 尤其以SWC_{1-2 m}升高幅度最大(55%), 而4-6 m内的SWC都呈降低趋势, 但SWC_{4-5 m}降低不显著(图2)。

雨季前, 毛白杨茎干0.35、1.30和7.00 m高处的夜间V_s与除3 m外的SWC均呈负相关关系(表3), 这与Chen等(2020)和Pfautsch等(2018)的研究结果相似。在干旱的土壤环境中, 夜间V_s未受土壤水分的限制而降低, 反而呈现升高趋势。首先, 这是因为土壤水分供应不足导致树木白天需要消耗更多的茎干储存水, 一方面用于满足蒸腾耗水需求, 另一方面降低水分供应不足可能造成的水力失败风险。消耗的茎干储存水则需要依赖夜间液流进行补充, 以维持次日日间蒸腾的顺利进行。其次, 土壤干旱导致夜间V_s升高可能还与树木夜间进行的导管空穴化和栓塞修复有关, 夜间液流的这一功能已经被已有研究证实(Pfautsch et al., 2011)。此外, 环境潜在蒸发量和林木的实际蒸腾量在雨季前均处于较高水平, 且考虑到毛白杨在浅土层中分布有大量吸收根(邹松言等, 2019), 所以上层(0-2 m)土壤水分受强烈的日间土壤蒸发与根系吸水的消耗, 随茎干V_s的升高而降低。加之本研究中日间与夜间液流量呈正相关关系, 故上层SWC与夜间V_s最终也表现为负相关关系。相比于上层土壤, 深层(4 m以下)土壤水分受降雨和蒸发影响相对较小, 加之与地下水的连接紧密, 其变化幅度相对上层土壤较为微弱(图1), 但雨季前总体均呈小幅度的上升趋势(7月上旬上升较为明显)。而该阶段的夜间V_S则呈逐渐降低趋势(附录), 因此, 夜间V_s与4 m以下的深层SWC间的负相关关系主要是由二者间相反的季节变化趋势所致。

本文的其它图/表

• 表1 旧城林场毛白杨样树生长信息
  
• 表2 雨季前后日间和夜间气象因子的差异
  
• 图2 雨季前后0-6 m土壤含水率差异(平均值±标准误)。*, p < 0.05; **, p < 0.01。
  
• 图3 茎干不同高度的夜间液流量占日总液流量的比值(平均值±标准误)。不同小写字母表示相同时期不同高度夜间液流占比的差异显著(p < 0.05), *表示同一茎干高度雨季前后夜间液流占比的差异显著(p < 0.05)。
  
• 图4 不同茎干高度瞬时液流量日变化(T1样树多天测定结果的平均值±标准误)。A、B为雨季前的变化, C、D为雨季后的变化(B、D分别为A、C夜间部分的放大显示)。
  
• 图5 不同高度茎干充水量变化日动态。正值表明茎干充水, 负值表明茎干失水。B为放大的夜间不同高度茎干充水量变化。
  
• 表3 土壤含水率(SWC)与夜间液流速率的相关性
  
• 图6 不同茎干高度夜间液流速率对夜间水汽压亏缺和空气温度的短期响应。*, p < 0.05; **, p < 0.01。
  
• 图7 不同茎干高度夜间液流速率对风速和日间液流量的长期响应。*, p < 0.05; **, p < 0.01。