楊樹氣象因子越冬傷害機理的研究

于 雷

(遼寧省楊樹研究所，遼寧蓋州 115200)

發生越冬傷害的楊樹品種廣泛，相同品種在不同地區表現不同。楊樹越冬傷害問題的解決首先依靠選育抗性強的優良品種，其次還需要采取綜合防治措施;樹木的防凍方法有物理防護、施抗逆性肥料、施植物防凍保護劑三類方法。物理防護法包括蓋草簾子、覆土、設置防風障、熏煙法等，這些方法費時費力、成本高。施抗逆性肥料主要是施磷鉀肥，缺少定量研究。植物防凍劑一般包括防凍保護膜和植物生長調節劑，在林業生產中應用很少［1］。發生越冬傷害最容易想到的就是可能出現了極端氣象條件。因此有必要分析氣象因子與越冬傷害的關系。另外，氣象因子中最重要的溫度因子是空氣溫度，不能真實反應樹體的溫度，因此還需研究楊樹樹體表面的溫度與空氣溫度的關系，從而總結出環境因子與越冬傷害的關系［2］。筆者在此采用野外定位觀測方法，對溫度、光照、濕度和風速等氣象因子進行了實地觀測，經過數據整理分析之后，總結出楊樹越冬傷害與大氣溫度、光照強度、大氣濕度、風速的關系。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和儀器 以越冬傷害發生比較頻繁的凌海市為研究對象，于2008年1月在金城鎮原種場建立定位觀測站，儀器包括百葉箱、ZDR－1F風速風向儀、ZDR－20型溫濕度記錄儀、ZDR－14型照度記錄儀。樹皮陰陽面氣溫變化數據觀測。觀測品種為2根1干3016楊，采用儀器為DSR型雙溫度記錄儀和ZDR－20雙溫度記錄儀。

1.2 試驗方法和統計方法 觀測大氣溫度、濕度、風速、光照強度，每30 min記錄一次數據，并到凌海市氣象局2005年以來補充未測年份的氣象數據。選取每年1、2、3、11、12月數據，篩選出日最低氣溫低于－15℃的氣溫值及出現的日期，計算各觀測因子的日平均值、旬平均值、月平均值以及負積溫和日較差，用軟件EXCEL2007作圖。2007年11月～2008年3月、2008年11月～2009年3月，觀測樹皮陰面、陽面溫度和周圍環境氣溫，每30 min記錄1次溫度。選取日最高溫度、最低溫度數據計算日較差，計算日平均溫度和月平均溫度。

2 結果與分析

2.1 大氣溫度與越冬傷害 由圖1可見，2008～2009年負積溫較高，是個暖冬，卻發生了越冬傷害;2011年1月負積溫較低，大樹無越冬傷害，苗木有越冬傷害發生;2012年1、2月最冷，卻沒有越冬傷害發生;2012年12月負積溫顯著低于常年，但1月負積溫在幾年來居中，越冬傷害卻很嚴重。說明負積溫與越冬傷害沒有明確的因果關系。

圖1 2008～2013年冬季各月負積溫對比

圖2 2005～2013年冬季月平均氣溫對比

月平均氣溫也可以反映寒冷程度，8年來凌海市冬季氣候的變化趨勢是逐漸變冷(圖2)。日較差反映了溫度的變化幅度，是反映樹木變溫脅迫的重要指標，與平均氣溫相結合可以反映凍融程度。由圖3可見，2010～2011年度12月中旬、1月中下旬、2月中旬、3月下旬日較差顯著高于常年，這一年春季發現苗木受越冬傷害;2012年1月上旬、2月下旬～3月下旬日較差明顯高于常年，這一年春季大樹和苗木均發生了越冬傷害;2012年1月下旬～2月下旬日較差顯著高于常年，但這一年未發生越冬傷害;2008～2009年發生越冬傷害，但僅11月下旬的日較差顯著高于常年，2月和3月日較差均不高。說明日較差的幅度與越冬傷害相關，但不足以確立明確的因果關系。日較差尤其是抗凍鍛煉期(11月)和脫鍛煉期(3月)多次大幅度的溫度變化(凍融)會使楊樹受到越冬傷害。從表1可以看出，不是極端溫度低就一定發生越冬傷害，如2009～2010年冬季溫度達－29.2℃，但當年并未發生大規模越冬傷害。

圖3 2008～2013年冬季各旬溫度日較差平均值

表1 各年冬季每月最低和最高氣溫值 ℃

2.2 光照與越冬傷害 從圖4可以看出，2009年2和3月光照強度很大。光照主要是通過調節樹木的光周期和影響樹體的溫度來影響樹木生長發育［3］。從樹皮陰陽面溫度與大氣溫度的關系的日變化(圖5)可看出，白天陽面樹皮溫度高于陰面樹皮溫度和氣溫，夜晚陽面和陰面樹皮溫度基本持平但低于氣溫，其原因是夜晚地面的溫度降低較慢發生熱輻射，熱量輻射到近地的大氣中，而使環境溫度得到某種程度的提高。從冬季各個月份樹皮表面溫度和氣溫的對比(表2)也可以看出，白天樹皮陽面溫度遠高于環境溫度，一般高出5～10℃，最大可高出15℃。

圖4 2008～2013年冬季各月份白天光照強度平均值

圖5 冬季12月陰陽面樹皮溫度與氣溫對比

為使數據更加直觀，篩選出每日最高溫度與最低溫度進行比較。由圖6可見，在冬季樹皮陽面溫度最高可達23.8℃，最低可達－32.6℃，日較差于1月13日達最大值(42.3℃)，平均日較差為26.1℃。由此可見，樹皮溫度變化幅度遠大于氣溫變化幅度，且陽面溫度變化幅度大于陰面變化幅度。

陽面因光照等輻射(包括地面輻射)使地面附近西南面樹皮的溫度升高，造成樹木局部發生脫鍛煉，抗凍能力降低，在夜晚降溫后發生越冬傷害，而多次凍融使樹木形成層造成嚴重越冬傷害。凍裂和破腹等越冬傷害現象多發生于樹木的西南面，說明樹干部越冬傷害(破腹型)與光照密切相關。

僅以氣溫作為參考以及僅從低溫角度研究楊樹越冬傷害均不夠全面，而應進一步從凍融脅迫的角度深入研究［4］。

表2 2007～2009年冬季樹皮及大氣溫度對比℃

圖6 樹皮陽面最高、最低溫度變化

2.3 大氣濕度與越冬傷害 濕度數據(表3)表明，發生越冬傷害的2012、2010、2005、2008年12月的濕度均比較低，可能存在因果關系。但1和2月濕度較低的2007～2008年冬季并沒有發生越冬傷害。2006、2009、2011和2013年的3月濕度也較低，發生了越冬傷害，但2008和2010年3月濕度同樣較低卻沒有發生越冬傷害。

表3 近8年來冬季各月月平均濕度 %

2.4 風速與越冬傷害 一般認為，寒風可以使地面溫度降低，加深土壤凍結深度;可使木質化程度較低的樹梢風干失水。2013年2和3月的風比較大，顯著高于常年;2006、2009年2和3月的風也比較大。這3年冬季均發生了越冬傷害，可能與風大有關。越冬傷害調查表明，在風口等小氣候情況下，可以發生寒風型越冬傷害。光照、風速和濕度之間存在著聯系，風速大、光照強的月份濕度一般較低。日照強度、風和濕度也對越冬傷害有影響。

3 結論

(1)冬季的絕對低溫低于楊樹的最大抗凍度，就會發生嚴重凍害，低溫可對越冬楊樹造成傷害，是限制因子。然而，并不是冷冬(負積溫較低)就一定發生越冬死亡，越冬傷害與低溫出現的時間有關，楊樹的抗凍度是一個動態的隨時間(季節)變化的值。大多數楊樹越冬傷害發生在脫鍛煉期間，連續的氣溫劇烈變化導致有效凍融多次發生，凍融傷害的累積超過抗凍融度，造成樹木死亡［5］。

(2)白天陽面樹皮溫度高于陰面樹皮溫度和氣溫，夜晚陽面和陰面樹皮溫度基本持平但低于氣溫。樹皮溫度變化幅度遠大于氣溫變化幅度，且陽面溫度變化幅度大于陰面變化幅度。陽面因光照和地面輻射影響，地面附近西南面樹皮的溫度升高，脫鍛煉進程加快，抗凍能力降低，在夜晚突然降溫后發生細胞結冰，白天冰晶再融化，連續多次凍融使樹木形成層造成嚴重越冬傷害。凍裂和破腹等越冬傷害現象多發生于樹木西南面，說明樹干部越冬傷害(破腹型)與光照密切相關。

圖7 2008～2013年冬季各月日平均風速變化

(3)發生越冬傷害的 2005～2006、2008～2009、2012～2013、2010～2011年12和3月的濕度均比較低，且前3個年份2和3月風速較大，可能與越冬傷害發生有關。越冬傷害調查表明，在風口等小氣候情況下，會發生寒風型凍害。光照、風速和濕度之間存在著聯系，風速大、光照強的月份濕度一般較低。

［1］田洪順，陸學海，武力紅，等.遼西地區楊樹發生凍害原因及預防措施［J］.防護林科技，2013(1):100 －102.

［2］舒紅，屈年華，馮世強，等.遼寧省楊樹凍害現狀及防治對策［J］.遼寧林業科技，2014(1):59－60.

［3］馮世強，柴曉東，王濤.遼寧省凌海市楊樹凍害原因分析及預防對策［J］.林業實用技術，2014(10):16.

［4］楊成生，王芳，張亞軍，等.中林系列楊樹凍害調查研究［J］.甘肅林業科技，2004(4):61－63.

［5］趙經周，楊運啟，黃居平，等.楊樹人工林凍害綜合防治技術的研究［J］.林業科技，1996(3):33 －35.