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新安江源区杉木树干液流速率变化及其对环境因子的响应
植物生态学报
2023, 47 (4):
571-583.
DOI: 10.17521/cjpe.2022.0177
中国南方湿润区局地气候条件多变、下垫面情况复杂, 导致蒸散发的测算较为困难。树木蒸腾是森林蒸散发的关键组成部分, 树干液流监测成为树木蒸腾耗水研究的主要手段。杉木(Cunninghamia lanceolata)林作为新安江源区的代表性植被, 对该区的水源涵养、水土保持及气候调节等至关重要。该研究基于树干液流测定系统量化新安江源区杉木树干液流速率(Js), 结合气象梯度塔监测和土壤含水率连续观测, 揭示杉木生长季(2020年4-9月)环境因子对Js变化的作用机制。主要结果: 杉木Js呈显著季节性变化, 其平均值8月最大, 5月最小; 环境因子中太阳净辐射(Rn)及饱和水汽压差(VPD)与Js的相关性最强; 主成分分析结果显示, 在小时及日尺度上主成分1的方差贡献率分别达59.1%、57.9%, 其中, VPD和Rn对主成分1起主要作用, 是影响该区杉木树Js变化的关键环境因子; 观测期Js峰值提前于VPD约(20 ± 3) min, 滞后于Rn约(100 ± 5) min。杉木生长季由降雨产生的土壤含水率差异未对Js产生显著影响, 而不同天气条件下Js存在较大差异, 晴天Js较高, 主要呈单峰变化且启动早结束晚, 雨天Js呈多峰型变化, 启动晚结束早。  View image in article
图2
观测期杉木树干液流速率(平均值±标准差)与环境因子的季节变化。
正文中引用本图/表的段落
通过对样地定期进行鱼眼测量得到的叶面积指数数据, 判断2020年4月7日至9月14日为杉木的主要生长季。由图2可见, 观测期内日均Ta从4月初至8月初整体呈上升趋势, 之后缓慢下降, 其中最高值(29.22 ℃)、最低值(11.13 ℃)分别出现于7月19日、4月11日, 平均Ta为23.04 ℃。整个观测期平均RH为83.80%, 6月和7月平均RH均达到了90%以上, 4月RH平均值最低, 为69.39%。观测期Rn及VPD的变化趋势基本相似, 二者在5月底之前整体上升或下降趋势均不明显, 而在5月底至7月中, 二者均处于观测期的较低值。日均Rn最大值出现在5月23日, 为228.75 W·m-2, 最小值出现在7月7日, 当日有极端降雨事件发生。日均VPD最大值、最小值分别出现于9月7日、7月8日, 分别为1.37 kPa、0.02 kPa, 差距较大。3个不同深度(10、40、100 cm)的SWC在观测期内变化趋势较一致, 其中以浅层(10 cm) SWC变化幅度最大, 为12.13%-29.43%, 这是由于表层土壤更易受到外部环境扰动所致, 故后续仅选取10 cm处SWC分析其对杉木Js变化的影响。
2020年生长季选取的5株典型杉木平均Js逐日变化特征如图2A所示。整体来看, 日均Js在4月至6月初无明显的上升或下降趋势。初夏降水增多、湿度增大, 受低VPD限制所致, 6月中旬至7月中旬Js值较低; 之后由于降水减少、辐射增强, Js上升至8月初, 而后又下降。Js在6月21日达最小值(0.000 031 cm·h-1), 该日降水量大, 辐射及VPD均极低, Js最大值(2.54 cm·h-1)出现在8月8日, 该日无降水事件, 辐射较强。整个观测期的日均Js为1.03 cm·h-1, 且相比于Ta、RH及SWC, Js与Rn、VPD的变化趋势更为一致。此外, 由误差棒的变化可知, 5株树的Js在较小值较为接近, 在较大值时, 由于树形差异, Js的差别也更明显。
本文的其它图/表
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