不同林齡胡楊液流特征及耗水量研究

摘要：本研究針對(duì)不同林齡的胡楊進(jìn)行了液流速率及耗水量的研究。結(jié)果表明，不同林齡的胡楊在液流速率和耗水量上存在顯著差異，其中，中齡林的液流速率最高，幼齡林和成熟林相對(duì)較低。不同林齡胡楊生長(zhǎng)季耗水量為：幼齡林7478.10 m3/公頃，中齡林12424.65 m3/公頃，成熟林7678.34m3/公頃。

關(guān)鍵詞：胡楊；液流；年均耗水量

Study on sap flow characteristics and water consumption of Populus

euphratica in different forest ages

Gulimina·Tursunjiang， Chen Qimin， Sang Baye

（Institute of Afforesttation and Sand Control Research， Xinjiang Acadamy of Forestry Science， Urumqi 830063， China；Xinjiang Tarim Poplus Riparian Forest Ecosystem Research Station， Luntai 841600，China；Luntai Populus euphratica forest ecosystem Observation and Research Station of Xinjiang，Luntai 841600，China）

Abstract： In this study， sap flow rate and water consumption were investigated for Populus euphratica of different stand ages. The results showed that there were significant differences in sap flow rate and water consumption among different stand ages， with the highest sap flow rate in the middle-aged forest， and relatively lower in the young and mature forests. The water consumption in the growing season of populus eueutica at different ages was 7478.10 m3/ ha for young forest， 12424.65 m3/ ha for middle forest and 7678.34 m3/ ha for mature forest.

Keywords： Populus euphratica; Liquid flow; Annual water consumption

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基金項(xiàng)目：阿克蘇山水林田湖草沙一體化保護(hù)和修復(fù)工程關(guān)鍵問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)研究（AKSSSXM2022620）；2023 年新疆維吾爾自治區(qū)林業(yè)發(fā)展補(bǔ)助資金項(xiàng)目 （XJLYKJ-2023-03）

作者簡(jiǎn)介：古麗米娜·吐?tīng)枌O江（1995-），女，碩士，主要從事防護(hù)林研究，E-mail：2096284974@qq.com

通訊作者：陳啟民（1975-），男，碩士，研究員，主要從事水土保持和荒漠化防治、防護(hù)林研究，E-mail：xjchenqimin@126.com

胡楊（Populus euphratica Oliv.）是楊柳科喬木，具有耐干旱、耐寒、耐鹽堿、喜光、抗風(fēng)沙的特點(diǎn)[1]， 廣泛分布于中國(guó)西北干旱半干旱地區(qū)，特別是塔里木河流域[2]。作為重要的生態(tài)屏障，胡楊在防風(fēng)固沙、維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡和生物多樣性中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[3]。樹(shù)體蒸騰耗水的研究手段眾多，其中，樹(shù)干液流是反映樹(shù)體蒸騰的重要表征[4]，對(duì)于揭示胡楊的生理生態(tài)適應(yīng)機(jī)制及制定科學(xué)的管理措施具有重要意義。

在干旱地區(qū)，水分是限制植物生長(zhǎng)和分布的關(guān)鍵因素之一[5]。胡楊作為一種耐旱性強(qiáng)的樹(shù)種，其液流特征及其耗水量的研究對(duì)于理解其在極端環(huán)境下的生存策略至關(guān)重要。特別是不同林齡的胡楊，由于其生理結(jié)構(gòu)的差異和適應(yīng)環(huán)境的差異，可能會(huì)導(dǎo)致其液流速率和耗水量的變化[4]。因此，探究不同林齡胡楊的液流特征及其耗水量，不僅有助于我們深入了解胡楊的生理生態(tài)特性，還能為胡楊林的恢復(fù)與重建提供科學(xué)依據(jù)。

本研究選擇不同林齡的胡楊為研究對(duì)象，對(duì)胡楊的液流速率、邊材面積及林下蒸散進(jìn)行測(cè)定，分析揭示不同林齡胡楊液流特征的變化規(guī)律，從而得出不同林齡胡楊林年耗水量，本研究的結(jié)果將為胡楊林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)與管理提供理論支持。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況

尉犁縣（E84°02′50″～89°58′50″，N40°10′33″～41°39′47″）位于新疆中部，地處塔里木盆地東北緣，屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候，光照充足，熱量豐富，四季分明。年平均氣溫10.5℃，≥10℃積溫4121.3℃；降水量少、蒸發(fā)量大，年平均降水量為50.7 mm，蒸發(fā)量為2730.3mm；干燥度為18.4～21.5。主風(fēng)向?yàn)闁|北向，其次是南西向，年平均風(fēng)速2.3m/s，最大風(fēng)速24m/s，春夏季節(jié)八級(jí)以上大風(fēng)平均為15d，風(fēng)沙日23.1 d，浮塵天氣平均達(dá)24.2d。

1.2 試驗(yàn)材料

供試樹(shù)種為胡楊，不同林齡樣地選擇胡楊10棵，3個(gè)重復(fù)，每個(gè)林齡共計(jì)30棵。

1.3 液流速率監(jiān)測(cè)

根據(jù)胡楊林齡，選擇10株樣株，3個(gè)重復(fù)，利用SFM插針式莖流儀測(cè)定液流速率，每30 min讀取一次數(shù)據(jù)。

1.4邊材面積測(cè)定

邊材面積測(cè)定：邊材面積采用生長(zhǎng)錐測(cè)定，利用生長(zhǎng)錐垂直樹(shù)干鉆取木芯，以木材色澤區(qū)分心材、邊材和皮層。

1.5林下蒸散發(fā)測(cè)定

加工小型不銹鋼蒸滲桶，直徑11cm，高度60cm （成熟林、中齡林、幼齡林各3個(gè)） 和40cm （成熟林、中齡林、幼齡林各3個(gè)）。

1.6數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林齡胡楊液流速率變化規(guī)律

對(duì)不同林齡胡楊林樣株液流速率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由圖1可知，不同林齡胡楊液流速率間有所差異。幼齡林平均液流為12.62cm/h、中齡林為19.67cm/h、成熟林為13.41 cm/h，從大到小依次為：中齡林>成熟林>幼齡林，未完全隨著林齡的增大而增大，這可能跟不同林齡水分條件、光熱條件、生長(zhǎng)階段和健康水平的差異有關(guān)。

2.2不同林齡胡楊林蒸騰量

通過(guò)對(duì)液流速率變化規(guī)律的研究，可知在不同林齡胡楊液流速率是不同的，使用3個(gè)齡級(jí)的液流速率月平均值分別利用以下公式計(jì)算其蒸騰量。

式中T0蒸騰量、S為單位面積胸高截面積、P為邊材面積比、Vi為液流速率、ti為當(dāng)月時(shí)長(zhǎng)。

經(jīng)野外調(diào)差，胡楊幼齡林密度為1200-1500株/公頃，中熟林750-1200株/公頃，成熟林150-375株/公頃。

試驗(yàn)區(qū)胡楊幼齡林、中齡林和成熟林蒸騰量見(jiàn)表1。

2.3不同林齡胡楊林下蒸散量

由圖2可知，蒸散桶每日水分散失在一周內(nèi)呈下降趨勢(shì)，蒸散量在11.59 ～ 11.88 g之間，趨于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。曲線上的波動(dòng)由每日的氣候變化造成，蒸散差異是由于晴朗高溫天氣土壤蒸發(fā)較大。在研究期內(nèi)，胡楊林林下平均日蒸散量為11.73 g，合每日蒸散12.30m3/公頃。林下蒸散按胡楊生長(zhǎng)季為210天計(jì)算，林下蒸散達(dá)2583m3/公頃。

2.4 不同林齡胡楊林下總蒸散及年耗水量

利用蒸散發(fā)之和法測(cè)定林地總蒸散發(fā)（ET），ET=T0+EU+I，其中為T(mén)0林冠層蒸騰，EU為林下植被蒸散發(fā)，包括土壤蒸發(fā)和林下植被蒸騰，I為降雨林冠層截留，考慮到尉犁縣多年年平均降水量為50.7mm，相對(duì)于年平均蒸發(fā)量為2730.3mm，僅占1.86%，且多為5mm以下的無(wú)效降水，冠層截留 （ I）更小，因此，在本研究中冠層截留 （ I）可以忽略不計(jì)；總蒸散發(fā)ET=T0+EU。

經(jīng)計(jì)算可知，不同林齡胡楊生長(zhǎng)季需水量幼齡林為7478.10 m3/公頃，中齡林為12424.65 m3/公頃，成熟林為7678.34m3/公頃（表2）。

3討論與結(jié)論

本研究結(jié)果顯示，不同林齡胡楊的液流速率存在顯著差異，這可能與胡楊的生理結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)階段以及對(duì)環(huán)境因素的適應(yīng)性有關(guān)[6]。中齡林的液流速率最高，這可能是由于中齡林處于生長(zhǎng)旺盛期，對(duì)水分的需求量大，同時(shí)其生理結(jié)構(gòu)也更加完善，能夠更有效地利用和傳輸水分[7]。相比之下，幼齡林和成熟林的液流速率較低，可能分別受到生長(zhǎng)初期根系不發(fā)達(dá)和生長(zhǎng)后期樹(shù)體老化、水分利用效率提高的影響[7]。不同林齡的胡楊的需水特征與耗水機(jī)制明顯不同[8-9]，有研究表明，隨著胡楊林齡增大，其水分利用率會(huì)下降[10]，加之其蒸騰量也會(huì)增大，因此林齡越大則需要更多的水分來(lái)維持其生理生化過(guò)程。本研究中不同林齡胡楊林單位面積內(nèi)生長(zhǎng)季耗水量并未完全隨著林齡增大而增大，這與不同林齡胡楊林單位面積內(nèi)密度不同有關(guān)。因此，研究不同林齡胡楊生長(zhǎng)季需水量，我們應(yīng)綜合考量生長(zhǎng)地貌、根系分布及胡楊耗水機(jī)制等多種因素，為胡楊合理的水分利用提供更為準(zhǔn)確的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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