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Granier原始公式计算树干液流速率的适用性分析——以毛白杨为例
植物生态学报
2023, 47 (3):
404-417.
DOI: 10.17521/cjpe.2022.0321
热扩散探针(TDP)在林木蒸腾研究中应用极广, 其测定数据的计算精度直接影响对林木和林分耗水的精准定量。Granier原始公式(Fd = 0.0119K1.231, Fd为液流速率(cm·s-1), K为温差系数)是计算TDP测定数据的标准方法, 但其准确性备受质疑。为系统了解Granier原始公式的适用性和明确对其校正的必要性, 该研究以毛白杨(Populus tomentosa)为实验材料, 采用室内茎段法和整树容器法, 针对不同型号的TDP探针评估Granier原始公式的精度, 并对比不同方法校正公式的应用效果。与茎段法实测值相比, Granier原始公式计算的液流速率平均低估52.3%-61.4%。通过茎段法和整树容器法得到的校正公式分别为Fd = 0.0362K1.870和Fd = 0.0105K0.976; 且一种方法下得到的校正公式, 在其他方法条件下应用时存在较大偏差。与Granier原始公式相比, 整树容器法校正公式计算的大田生长状态下的7株林木的平均液流速率没有显著变化, 但茎段法和其他研究中得到的毛白杨校正公式的计算结果均显著变大。以整树容器法做对比, Granier原始公式的精度明显高于其他校正公式, 其相对平均绝对误差和均方根误差分别为10%和0.000 5 cm·s-1。此外, 校正公式的系数在不同林木间存在较大差异, 但其数值与导水边材中探针长度所占比例呈显著负相关关系。综上, 利用TDP测定液流时, 可能有必要对Granier原始公式进行校正, 但不同方法校正公式的应用效果差异巨大, 表明以往研究中得到的校正公式具有很大局限性。同时, 该研究未找到充足证据支撑“有必要采用校正公式以精确估算毛白杨液流速率”的观点, 尤其是考虑到整树容器法校正公式对大田栽植的毛白杨的液流速率估算结果与Granier原始公式并无显著差异, 因此建议继续对该树种延用Granier原始公式。 ![]() View image in article
图5
不同方法下建立的毛白杨液流速率计算校正公式。
正文中引用本图/表的段落
拟合液流速率真实值与K之间的回归关系, 得到室内茎段法条件下的校正公式Fd = 0.0362K1.870 (图5A), 即公式(1)中系数a和b的校正值分别为0.036和1.870, 二者与Granier原始公式系数值均存在显著差异。同理, 得到整树容器法下的校正公式Fd = 0.0105K0.979 (图5B), 该公式中系数a和b的数值与Granier原始系数值也存在显著差异。
通过整合已有文献的数据, 获取到41个树种(含散孔材、环孔材、管胞材树种以及竹子)的液流公式校准系数(数据未展示)。分析发现, Granier公式中的系数a (0.007-5.810)和b (0.428-2.952)在不同树种间存在非常大的变异, 尤其是系数a的最大值与最小值相差高达829倍, 而对于系数b这种差异也达到5.9倍。该结果与本研究观察到的系数a和b的相对变异程度相一致(图6)。由此表明, Granier原始公式不可能适用于所有树种, 而且也不可能针对所有树种获取通用的液流公式系数。本研究在两种方法下得到的校正系数值(图5)虽然差异很大, 但均位于其他研究得到的相应系数值范围内, 且整树容器法校正系数值更接近于Granier原始公式。此外, 本研究结果还表明, 同一树种的不同林木个体(不同茎段)间以及同一林木茎干的不同方位间的校正系数都存在明显差异, 这与在其他树种上的发现(Fuchs et al., 2017)相一致。
本文的其它图/表
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