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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5
观测期杉木树干液流速率(Js)与不同时滞情况下的饱和水汽压差(VPD)和太阳净辐射(Rn)之间的相关系数。
正文中引用本图/表的段落
由图4看出, 各月Js与VPD、Rn的日间变化均以单峰曲线呈现, 早晚差异较大, 白天较高, 且均在正午前后达到峰值, 夜间急剧降低并趋于0, 但是三者的峰值出现时间各异。各月Js峰值大小及出现时间也各不相同, 大致随月份增加先提前后推迟, 各月份峰值出现时间分别为15:00、13:00、14:00、12:00、13:00、14:00, 其中平均Js最大值(1.62 cm·h-1)出现在8月份, 而5月份值最小, 为0.78 cm·h-1。此外, Js的峰值出现时间显著滞后于Rn, 而略提前于VPD。为详细探究这种时滞效应, 本研究利用错位相关法求相关系数, 主要生长季各月Js与VPD、Rn之间的相关系数见图5。相比于Js与VPD, Js与Rn之间的相关系数最大值在各月所对应的时间差均更加偏离0值。由图6亦可看出, 各月的时滞时长均存在一定差异, 生长季4-9月Js较VPD平均提前时间约(20 ± 3) min, Js较Rn平均滞后时间约(100 ± 5) min。生长季Js与VPD之间的时滞值随时间推移先增大后减小, 6月及7月的时滞大致相等且达到最大值; 相反, Js与Rn之间的时滞值随月份的推移先减小后增大, 6月及7月的时滞大致相等且达到最小值。总体来看, Js提前于VPD约10-30 min, 滞后于Rn约70-140 min, Js与VPD的时滞范围明显低于Js与Rn的时滞范围, 说明Js的变化更加同步于VPD。4月及9月Js与Rn之间的时滞较长是因为该时期辐射充足, 且VPD较大, 蒸腾拉力大, 使杉木的蒸腾作用在较晚的时间达到峰值; 而6月及7月虽然Rn较低, VPD较小, 但水分供应充足, 整体上促进了杉木的蒸腾作用, 使蒸腾在较早的时间达到峰值。
本文的其它图/表
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