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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   (581 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。
正文中引用本图/表的段落
夜间VPD和T对雨季前后各茎干高度的夜间液流速率均有显著的正向驱动作用。雨季前, 夜间Vs随夜间VPD和T的增加持续升高, 其中7.00 m高处的夜间Vs与VPD和T的相关程度最强。雨季后, 夜间Vs随VPD和T的增加而增加的幅度明显降低, 且当VPD超过0.5 kPa时, 夜间液流速率趋于平稳(图6)。雨季后, 0.35 m处夜间Vs与VPD和T的相关程度降至最低。
雨季前后, 不同高度的夜间Vs均与夜间VPD和T呈显著正相关关系(图6), 这与目前多数研究表明的夜间液流主要受夜间VPD和T正向驱动(Zeppel et al., 2010; Yu et al., 2018; Hayat et al., 2021)的观点一致。但不同于以往研究, 本研究发现VPD和T对夜间液流的驱动程度在不同时期和不同高度间均具有一定的差异, 这可能与上文中探讨的不同高度茎干在雨季前后的夜间水分利用策略不同有关。同时, 该结果也否定了本研究提出的假设3。总体而言, 雨季后临近生长季末的夜间VsT间的相关性普遍降低, 但除0.35 m外, 夜间Vs与VPD间相关性均有所提高(图6)。无论雨季前后, 最低活枝处夜间Vs对VPD的响应最为明显, 而其他两个高度夜间Vs虽与VPD显著相关, 但相关程度却远低于7.00 m高度处。这一现象在证明VPD是夜间蒸腾的驱动因素的同时, 也意味着夜间Vs对VPD的敏感响应性主要是由林木夜间蒸腾导致的。无论雨季前后, 胸高处夜间Vs对气象因子(VPD和T)响应均无较大变化。这可能是由于胸高处茎干在雨季前后始终发挥着以向上运输为主的功能, 因此, 雨季前后气象因子变化对其并无较大影响。雨季后根系吸水减弱, 毛白杨夜间用水的主要来源发生变化, 导致流经茎干基部的夜间Vs明显降低, 所以其雨季后夜间Vs与环境主要驱动因子间的相关程度明显下降。
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