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)。

正文中引用本图/表的段落

T1样树不同茎干高度雨季前后的茎干q 24 h动态变化如图4所示。总体而言, 雨季前各高度q均高于雨季后。雨季前, 不同高度的日间瞬时液流量(q_day)具有较高的同步性, 从日出(6:00)开始快速升高, 10:00到15:00期间相对较高且稳定, 15:00开始至日落逐渐下降(图4A)。雨季后, 0.35 m处与其他4个高度变化趋势存在差异, 0.35 m处q_day从6:00到10:00逐渐增加, 11:00达到当天最大值后逐渐减小, 而其他4个高度q_day则在12:00达到较高水平, 且一直维持到14:00, 再从15:00开始逐渐减小(图4C)。雨季前, 各茎干高度的夜间瞬时液流量(q_night)从20:00到22:00大幅度下降, 之后较为稳定(图4B)。除1.30 m处q_night在黎明前仍不断减小外, 其他4个高度q_night均在黎明前呈缓慢增加趋势。各茎干高度处的q_night在雨季前后基本呈相似的变化趋势(图4B、4D)。但不同于雨季前入夜时q_night从茎干下方至上方逐渐减小的规律, 雨季后入夜时0.35 m处的q_night低于1.30、4.00和7.00 m处, 直到23:00开始缓慢增大, 并于次日2:00达到5个高度中的最大值(图4D)。相比雨季前, 其他4个高度处的q_night在黎明前的上升幅度相对较小。

计算图4中不同茎干高度的q动态曲线所围成的面积得到不同高度茎段木质部充水或失水量的日变化(图5)。雨季前后, 4.00-7.00和7.00-10.00 m间茎段的日间充水量始终为正值, 平均日间充水量分别达到(4.16 ± 1.25) L和(1.65 ± 0.40) L。雨季前, 0.35-1.30 m间的茎段充水量始终为正, 但在雨季后的18:00至次日1:00转为失水状态。相比于其他高度的茎段, 1.30-4.00 m间的茎段充水量变化则相对较小, 其平均变化幅度仅为-0.11-0.06 L。该茎段在雨季前后的充水时期分别为10:00-17:00和11:00-16:00, 其余时段均处于失水状态。

而雨季后, 最低活枝处(7.00 m)夜间液流占比显著提高则主要由7.00-10.00 m茎段升高的夜间充水量所致(图5)。相比雨季前, 7.00 m处的日间和夜间q在雨季后均无明显降低, 意味着7.00 m以上冠层仍具有与雨季前相似的耗水需求。然而, 茎干基部明显降低的q_night表明雨季后夜间根系对土壤水分的吸收利用明显减少(图4), 可能需要更多地依赖下部茎干储存水以维持树体上部的水分供应。因此, 雨季后0.35-1.30 m和7.00-10.00 m茎段在夜间也分别呈现失水和茎干充水量升高的现象(图5)。这也进一步证实了毛白杨夜间用水的主要来源由根系吸收的土壤水转变为下部茎干储水。综上, 无论是夜间液流占比还是茎干充水向失水的状态转变都可以证明毛白杨在其雨季前后采取了不同的夜间用水策略: 雨季前毛白杨的夜间茎干用水主要来源于强烈的根系吸水, 而雨季后夜间的茎干水分活动则依赖于其白天未充分消耗而贮藏在茎干木质部中的水分, 这部分水分在雨季后的毛白杨夜间水分活动中扮演关键角色。此外, 7.00-10.00 m茎干充水量的增加和其他高度茎段充水量的降低, 共同说明毛白杨不同高度处夜间茎干充水间的差异性在雨季后有所降低, 部分证实了本研究提出的假设2。

本文的其它图/表

• 表1 旧城林场毛白杨样树生长信息
  
• 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)。
  
• 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。