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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

杨丽琳, 邢万秋, 王卫光, 曹明珠

植物生态学报 2023, 47 (4): 571-583. DOI: 10.17521/cjpe.2022.0177

摘要（570）

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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(J_s), 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J_s变化的作用机制。主要结果: 杉木J_s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(R_n)及饱和水汽压差(VPD)与J_s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R_n对主成分1起主要作用, 是影响该区杉木树J_s变化的关键环境因子; 观测期J_s峰值提前于VPD约(20 ± 3) min, 滞后于R_n约(100 ± 5) min。杉木生长季由降雨产生的土壤含水率差异未对J_s产生显著影响, 而不同天气条件下J_s存在较大差异, 晴天J_s较高, 主要呈单峰变化且启动早结束晚, 雨天J_s呈多峰型变化, 启动晚结束早。

主成分 Principal component	小时尺度 Hourly time scale			日尺度 Daily time scale
主成分 Principal component	特征值 Eigen value	方差贡献率 Percentage of variance (%)	累计解释量 Cumulative variance (%)	特征值 Eigen value	方差贡献率 Percentage of variance (%)	累计解释量 Cumulative variance (%)
1	2.96	59.1	59.1	2.89	57.9	57.9
2	0.95	18.9	78.0	1.16	23.3	81.1
3	0.68	13.5	91.6	0.70	14.1	95.2
4	0.39	7.7	99.3	0.21	4.3	99.5
5	0.04	0.7	100.0	0.03	0.5	100.0

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表4 基于主成分分析的新安江源区杉木林环境因子特征值和方差贡献率

正文中引用本图/表的段落

对影响树干液流的5个环境因子在小时及日尺度上进行主成分分析, 提取特征值大于0.5的3个主成分, 由表4可知, 小时及日尺度上前3个主成分累计方差贡献率分别为91.6%和95.2%, 其中主成分1的方差贡献率最大, 分别为59.1%及57.9%, 能够较为全面地解释J_s的影响因子。各环境因子在各主成分上的载荷可反映其对该主成分的贡献率, 由表5可知小时尺度上VPD、RH、R_n在主成分1上的载荷逐渐递减, 且绝对值均大于80%, 对主成分1起主要作用; 日尺度上, 同样是VPD、R_n、RH在主成分1上的载荷绝对值均大于80%, 但与小时尺度上不同, R_n载荷大于RH载荷绝对值。此外, 日尺度上SWC在主成分1上的载荷为-0.60, 其绝对值远大于小时尺度上的载荷绝对值。综合Pearson相关系数的分析结果可知, VPD及R_n是影响杉木J_s的主导环境因子, 随时间尺度增大, SWC的影响力增强。

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