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毛白杨茎干夜间液流时空动态及其环境影响因子
范云翔, 邸楠, 刘洋, 章毓文, 段劼, 李新, 王海红, 席本野
植物生态学报    2023, 47 (2): 262-274.   DOI: 10.17521/cjpe.2022.0162
摘要   (582 HTML104 PDF(pc) (1573KB)(405)  

为了更深入地理解树木茎干夜间水分活动机制, 该研究针对华北平原典型杨树(Populus spp.)人工林夜间液流和茎干充水的时空动态及其环境影响因子进行探究。该研究以雨养条件下毛白杨(Populus tomentosa)为研究对象, 在不同生长时期, 利用热扩散法对茎干不同高度处液流速率进行连续监测, 对土壤含水率以及气象因子进行同步测定, 对比不同时期各高度夜间液流动态及其与环境因子的相关关系。结果显示: 雨季前, 茎干0.35和1.30 m处夜间液流占日总液流量的比例显著高于雨季后, 而雨季后茎干7.00 m处夜间液流占比提高了49%。雨季前, 茎干各高度处夜间液流速率同步性较高, 且随茎干高度增加逐渐递减。雨季后, 夜间用水主要来源由根系吸水转变为下部茎干储水, 基部夜间液流速率降低66%, 不同高度夜间液流的空间特征也发生变化。雨季前后, 4.00-7.00 m茎段为茎干充水的主要发生部位, 平均日充水量达4.16 L, 而1.30-4.00 m茎段充水量明显低于其他高度茎段, 可能主要发挥输水功能。水汽压亏缺、气温和3 m深土壤含水率对雨季前后各高度处夜间液流均有显著的正向驱动作用, 但这种驱动作用在雨季后明显减弱, 且在不同高度间存在一定差异。



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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)。
正文中引用本图/表的段落
图3显示了雨季前后毛白杨茎干不同高度处夜间液流量占日总液流量的比例(夜间液流占比)。雨季前, 1.30 m处的夜间液流占比最高, 达到11.78%, 显著高于0.35 m (5.34%)和7.00 m (5.08%)处。相比于雨季前, 雨季后, 1.30 m处的夜间液流占比显著下降, 而7.00 m处夜间液流占比显著增加。雨季后, 1.30和7.00 m处夜间液流占比分别为8.55%和7.56%, 但均显著高于0.35 m处(4.19%)。
夜间液流已被证实在多物种和生态系统中普遍发生, 但夜间液流发生的量级和在日总液流量中的占比在不同树种和区域间存在明显差异(Dawson et al., 2007)。然而, 本研究发现在同一地点的相同树种上, 毛白杨夜间液流占比在茎干不同高度间和雨季前后也存在显著差异(图3)。雨季前, 树干基部(0.35 m)和最低活枝(7.00 m)处的夜间液流占比较低, 胸高处(1.30 m)的夜间液流占比保持在较高水平。而在雨季后的生长季末期, 基部和胸高处的夜间液流占比有所下降, 最低活枝处的夜间液流占比则显著提高。这可能是因为, 在雨季前毛白杨日间蒸腾强烈, 对茎干内的储存水消耗也较大, 毛白杨依靠夜间进行的根系吸水来补充茎干中损失的水分, 这也可以通过雨季前茎干基部较高的qnight总量进一步证实。因此, 雨季前茎干基部和下部相对较高的夜间液流量占比主要是由日间强烈的水分消耗和夜间旺盛的根系吸水引发的高Qnight所致。此外, 茎干充水在夜间液流中占比往往高于夜间蒸腾(Di et al., 2019; Wu et al., 2020), 故雨季后茎干基部和4.00-7.00 m的茎干充水量的减少也造成了0.35和1.30 m高度处夜间液流占比显著下降的结果。
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