极端干旱区荒漠河岸林胡杨生长季树干液流变化

应用热脉冲技术和自动气象站对极端干旱区荒漠河岸林建群种胡杨(Populus euphratica Oliv.)的树干的液流流速及其环境因子进行了为期2 a的连续观测,对胡杨树干液流日、季变化及其与环境因子相关性进行了深入的研究。结果表明:胡杨树干液流速率日变化具有明显的昼夜节律性。白天树干液流流速变化曲线呈多峰型。夜间,胡杨同样存在明显的树干液流现象,这主要是由根压引起的。胡杨树干液流速率7月最高,6月、8月次之,9月液流速率高于5月,10月最小,主要生长期6—8月胡杨日均蒸腾量占整个生长季的70％以上。不同林龄的胡杨树干液流速率不同,表现为15龄＞25龄＞50龄。树干液流量变化与环境因子中气象因子的变化密切相关。逐步回归结果表明,液流速率与净辐射、空气温度、空气相对湿度呈显著线性相关, 同时给出了依据常规气象因子估算液流速率的统计模型。     

敦煌葡萄液流特征及耗水分析

基于热平衡原理,运用FLOW32包裹式植物茎流计对甘肃敦煌南湖地区无核白葡萄液流速率进行长期连续观测,并对多个气象因子开展同步测定,分析探讨不同天气条件下葡萄液流速率及气象因子的日变化特征,进行了液流速率与各气象因子的回归分析,建立了液流速率的多元曲线回归模型,分析了葡萄树的耗水规律.结果表明:在不同天气条件下无核白葡萄树液流速率日变化差异显著,日均液流速率晴天 > 阴天 > 雨天;液流速率与光合有效辐射、水汽压亏缺呈线性相关,与冠层温度、冠层相对湿度呈曲线相关,相关程度大小顺序为光合有效辐射 > 水汽压亏缺 > 冠层温度 > 冠层相对湿度;建立液流速率的多元曲线回归模型,为研究葡萄树潜在耗水能力提供了预测手段;对比分析了无核白葡萄树的耗水量,为当地农业灌溉及种植等提供了合理化建议.     

荒漠人工植被区柠条和油蒿茎干液流动态研究

 于2008年5—10月利用Dynamax茎流仪观测了沙坡头人工植被区18龄柠条和8龄油蒿的茎干液流速率,并利用涡动相关系统同步监测了环境因子,分析了柠条和油蒿液流动态变化及其与环境因子和作物参考蒸散量(ET0)的关系。结果表明,观测期间柠条和油蒿液流速率均表现为明显的单峰曲线;柠条液流一般在06:00左右启动,12:00左右达到高峰,然后下降,夜间存在液流现象;油蒿液流一般在08:00左右启动,14:00—16:00达到高峰,在夜间没有观测到液流的发生;柠条和油蒿的液流速率和ET0存在显著的线性关系;环境因子对柠条液流量影响的大小顺序为太阳辐射>相对湿度>空气温度>饱和水汽压差>风速;而对油蒿液流量影响的环境因子大小顺序为太阳辐射>饱和水汽压差>相对湿度>空气温度>风速。     

科尔沁沙丘-草甸过渡带人工杨树林蒸腾耗水特征

采用热扩散茎流计和自动气象站对科尔沁沙丘-草甸过渡带人工杨树林的树干液流和环境因子进行长期连续监测。结果表明：不同天气条件下茎流速率差异明显,晴天各因子昼夜波动特征明显,雨天波动幅度小,阴天介于二者之间;不同天气类型影响茎流速率的主要气象因子不同,晴天茎流速率与净辐射相关性最高（偏相关系数为0.72）,阴天与气温相关性最高（偏相关系数为0.69）;整个生长季典型晴天日平均茎流速率近似服从二次曲线,夏季大于春季和秋季,不同月份茎流速率日内变化差异显著,表现在峰值大小、液流启动时间和峰值出现时间不同;林地供水充足,持续干旱和雨后茎流速率没有显著差异,杨树蒸腾所需水分主要来自地下水,地下水位在09：00-17：00下降明显,且茎流速率越大下降幅度越大;不同胸径杨树茎流速率对各气象因子的时滞时间相同,而不同月份茎流速率对各气象因子的时滞时间不同。     

古尔班通古特沙漠南缘非灌溉条件下梭梭[（Haloxylon ammodendron）]蒸腾耗水特征

利用热平衡包裹式茎流计连续测定了古尔班通古特沙漠南缘原生梭梭2010年5月6日～10月12日的茎干液流及气象因子数据,探究了非灌溉条件下不同直径梭梭在其蒸腾耗水特性及与气象因子相关性之间的差异。结果表明：（1）茎干液流昼夜变化规律明显,蒸腾日变化呈双峰或多峰趋势,夜间保持较小液流;午休现象多出现于14∶00～16∶00。相同环境因子影响下,直径越大,茎干液流速率越大,午休现象也越明显;（2）在生长季,不同直径梭梭液流的启动和停止时间存在差异,6～8月,直径越大,液流启动时间越早,停止时间越晚。同一植株液流在不同月份的启动和停止时间差异较大,生长初期,液流启动早,停止迟;生长季末期,液流启动迟,停止早;（3）5～8月,液流日累积过程呈明显的“S”型趋势;9～10月,呈斜率一致的一条直线。直径越大,日累积量和累积速率越大,第一拐点到达时刻越早,第二拐点到达时刻越晚;（4）液流速率与太阳辐射的相关性最好,其次为气温和相对湿度,风速最小;相关性在7月份最大,6月和8月次之,10月最小。相同环境条件下,直径越大,其液流速率对气象因子的响应越明显;（5）观测时段内,7月耗水最多,6月、8月、9月次之,5月和10月最少。直径越大耗水量越多,直径9.9、13.4、22.9 cm日均耗水量为0.570、0.595、0.694 mm,总耗水量为92.904、96.923、113.052 mm,液流通量为0.263、0.284、0.346 L·cm^-2·d^-1。与干旱区不同生境的梭梭相比,古尔班通古特沙漠原生梭梭的液流通量相对较小。不同地点和生境的梭梭在耗水数量、耗水日过程特性等方面差异明显,这为天然荒漠植被防护林的管理及沙漠区人工灌溉植物的水资源合理配置提供了一定的决策支持。     

Characteristics of the stem sap flux of Populus euphratica in the lower reaches of the Heihe River Basin, Northwest China

Populus euphratica trees are the sole natural perennial riparian woodlands native to the river oases in the lower reaches of Heihe River Basin in northwestern China.This study investigated characteristics of the stem sap flux of Populus euphratica and its rela-tionship to environmental factors using the thermal dissipation probe(TDP) method.The results showed that(1) daily variation of sap flow of P.euphratica on clear days exhibited an obvious unimodal curve;sap flow rates in June,July,August,and September were 13.39,12.07,12.69,and 5.10 L/d,respectively;(2) the average transpiration of the Populus euphratica from June through September amounted to 1,309.84 L;(3) stem sap flow can be affected by a number of environmental factors that,in terms of the influential degree,can be arranged in the descending order of air temperature,soil moisture,relative humidity,total solar radiation,soil temperature,and wind velocity.     

胡杨(Populus euphratica)树干液流特征及其与环境因子的关系

以2012年4—10月实测数据,对黑河下游胡杨树干液流特征及其与环境因子的关系进行了分析。结果表明:在整个生长季,胡杨(Populus euphratica)树干液流速率日变化具有明显的昼夜节律性,夜间存在明显的树干液流以补充白天蒸腾损失的大量水分,恢复植物体内的水分平衡;与其他天气条件下树干液流速率特征比较,阴雨天液流启动时间推迟,液流停止时间提前,液流历时缩短,且峰值显著缩小;树干液流的季节变化特征表现为液流速率在夏季的启动时间、到达峰值的时间、液流停止时间均早于春季和秋季;单株蒸腾耗水表现出明显的季节性格局,4月和10月中下旬耗水量较低,5—8月为主要耗水期,占整个生长季的75%;日间液流速率主要受到土壤含水量、水汽压差、光合有效辐射、相对湿度和气温的影响,夜间液流速率主要受到水汽压差、相对湿度的影响,整个生长季胡杨树干液流主要受光合有效辐射、土壤水分、气温和相对湿度的影响。     

沙漠人工植被区柠条树干液流变化及影响因子分析

于2008年5—9月利用Dynamax茎流仪测量了沙坡头地区18 a龄人工柠条的树干液流速率,并利用涡动相关系统同步监测了环境因子,分析柠条液流的变化规律及其与环境因子的关系。结果表明,观测期间柠条液流速率均表现为明显的单峰曲线,液流一般在00:00左右启动,08:30—11:30达到高峰,然后下降,在午夜时分达到最低。对液流速率与环境因子的相关分析表明,太阳辐射、相对湿度、空气温度、风速等因子显著影响到柠条的液流速率,其中太阳辐射和相对湿度的影响最为显著, 经过逐步回归建立了该区柠条液流速率与环境因子的多元线性方程。     

古尔班通古特沙漠南缘梭梭茎干液流变化及其对环境因子的响应

利用TDP热扩散式茎流计,结合气象观测系统,对古尔班通古特沙漠南缘原生梭梭的树干液流及环境因子进行连续监测,分析了梭梭树干液流对环境要素的响应,基于潜在蒸散发和蒸腾需求指数对梭梭茎干液流进行了模拟。结果表明：（1）梭梭树干液流在晴天的日变化呈单峰曲线,液流速率上升阶段时间短于下降阶段时间,与气象因素的日变化规律不一致。不同季节梭梭树干液流速率日变化规律存在差异,夏季液流与春季、秋季相比,启动早,停止晚,峰值更大且发生更早。（2）环境要素间存在着不同程度的相关性,主成分分析表明：前三个主成分共能解释85%的环境信息,其中以空气湿度、空气温度、水汽压亏缺、潜在蒸散发、净辐射为主的第一主成分能解释47%环境信息变化,以土壤温度、水汽压为主的第二主成分能解释20%环境信息变化,以土壤含水量、风速为主的第三主成分能解释17.6%的环境信息变化。（3）在春季和夏季基于潜在蒸散发的S型模型模拟梭梭液流速率的精度更高,在秋季基于蒸腾需求指数模拟的梭梭液流速率的精度更高。（4）梭梭树干液流速率与大气水分亏缺、净辐射、潜在蒸散发之间存在非对称响应,且不同季节间的响应规律存在差异,在春季和秋季,液流速率与水汽压亏缺呈顺时针状,与净辐射、潜在蒸散发呈逆时针状;在夏季,液流速率与水汽压亏缺呈顺时针状,与净辐射、潜在蒸散发呈斜8字顺时针状。     

白榆、新疆杨液流动态比较研究

运用Granier热扩散式探针(TDP)法对宁夏河东沙地主要乔木树种白榆（Ulmus pumila）和新疆杨（Populus alba）夏初边材液流变化规律进行连续观测。利用自动气象站对周围气象因子如太阳辐射（Rs）、空气温度（Ta）、空气相对湿度（RH）和风速（Ws）进行同步观测,并对气象因子与白榆、新疆杨边材液流通量(Fs)的相关性进行分析。结果表明：①白榆、新疆杨边材液流速率（Vs）变化规律存在显著差异,白榆Vs主体表现为窄小双峰型,新疆杨Vs主体表现为宽峰波动型;白榆日间液流启动时间较新疆杨提前0.0~0.8 h,峰值出现时间推迟0.0~2.0 h,峰值持续时间较新疆杨缩短2.5~6.7 h,液流消退时间提前0.0~2.5 h。②白榆边材液流通量(Fs)仅为0.50 kg·h-1,而新疆杨高达1.25 kg·h-1,为白榆的2.5倍;白榆日耗水量（W）在8.81~17.73 kg·d-1之间,而新疆杨W在22.82~34.06 kg·d-1之间。③白榆、新疆杨在夜间保持一定的液流量以补充白天所耗水分,夜间水分补充量对各自日耗水量的贡献相近,为8%左右。④白榆、新疆杨Fs与气象因子关系密切,但气象因子的作用过程表现复杂。复相关分析表明：白榆、新疆杨Fs与Rs、Ta、Ws之间呈极显著正相关,与相对湿度RH呈极显著负相关,按相关程度排序为：Rs>RH>Ta>Ws。     

亚热带樟树树干液流通量变化规律

采用热脉冲技术于2013―2015 年连续测定了樟树的树干液流,并同步监测了环境因子,分析了樟树树干液流日变化和季节变化特征以及对不同环境条件的响应。结果表明：樟树树干液流速率晴天日变化为典型的单峰型曲线,季节变化明显,液流速率峰值夏季＞春季＞秋季＞冬季,峰宽随季节变化存在“窄→宽→窄”的逐步变化过程。樟树存在微弱的夜间液流,且生长季较其他月份活跃。液流启动时间夏季最早,冬季最晚,液流结束（进入夜间低值）时间夏季晚于冬季约1~2 h。上下午液流量比值均＜1,平均值为0.74。同月不同天气条件下,液流速率和液流量均为晴天＞阴天＞雨天。干旱环境下,樟树树干液流峰值下降了约95%,与2014 年相比,同期内液流总量减少了约47.8%,在干旱中液流量与气温、水汽压亏缺呈显著负相关,改变了常年中（没有干旱）液流量与气温和水汽压亏缺呈显著正相关的关系。干旱显著降低了樟树的树干液流量,也反映了樟树对干旱的适应过程。     

干旱胁迫条件下胡杨茎流与茎直径变化分析——以塔里木河下游英苏断面为例

应用先进的PHYTALK植物生理生态监测系统对塔里木河下游英苏断面胡杨的茎流、相关环境因子以及茎直径的日变化进行了监测。结果表明:在极端干旱区塔里木河下游的胡杨茎流日变化表现多峰值,且夜晚仍保持一定流速;茎流变化受太阳辐射、风速和大气温度影响明显,而其它环境因子如空气湿度、土壤湿度等影响则不大;同时,日变化中,不同时段起主导作用的因子不尽相同。胡杨茎直径对植株水分状况响应灵敏,夜晚植株组织含水充足,茎直径相对较大,白天植株失水,茎直径减小;胡杨随着干旱胁迫程度的增加,茎直径日最大值和最小值都显明显下降趋势。     

沙枣树干液流的动态研究

利用热平衡方法,研究了黑河下游额济纳绿洲中沙枣(Elaeagnus angustifolia L.)树干液流的特点及其与环境因子的关系,结果表明：①在整个生长季的晴天, 沙枣树干液流的日变化呈现明显的单峰窄峰曲线;液流在10：00时迅速上升,在12：00时达到高峰,14：00时又迅速下降;日累计液流为2.43 L·d－1,白天液流量占全天的92.6%~93.9％,晚上占6.1%~7.4％;由于存在根压,沙枣在夜间有微弱上升液流。② 1月份液流量最小为22.0 L;7月份最大,为76.6 L;非生长季节的液流量占全年液流的35.6％;生长季节占64.4％。③生长季液流速率与环境因子逐步回归分析表明,树干液流受环境因子的综合影响,在日变化中大小依次是净辐射、总辐射、空气温度、风速和相对湿度,相关系数为0.69,决定系数为0.49;在季节变化中影响大小依次是空气温度、总辐射、净辐射、相对湿度和风速,相关系数和决定系数都是0.91。     

科尔沁沙地杨树苗木生长过程中蒸腾耗水规律研究

应用热平衡茎流测量技术,Li-6400光合作用测量系统和自动气象站,对科尔沁沙地杨树苗木生长过程中的蒸腾耗水规律及其与环境因子的关系进行研究。结果表明,杨树液流日变化曲线根据天气条件的不同呈现为多峰或宽峰状态,液流启动时间为04:30,并在21:00达到最低值。液流通量密度变化趋势与环境因子变化趋势相吻合,液流的变化是受各环境因子综合作用的结果。光合有效辐射(Q)和空气水蒸汽压亏缺(D)是杨树苗木蒸腾耗水的主要驱动因子,它们对于液流变化的影响快速而直接。杨树属于高耗水低水分利用型植物,适合在水分条件较好的立地条件下进行栽植。     

热平衡茎流仪测量精度及误差来源分析

目前国内借助热平衡技术开展荒漠植物蒸腾耗水的研究已十分普遍,但涉及测量精度与误差来源的分析研究鲜有报道.本文对茎干热平衡茎流仪监测植株茎流的基本原理进行了介绍,并在此基础上论述了茎干热平衡方法在实际应用中的测量精度及误差的主要来源,为使用热平衡茎流仪监测植物,尤其是荒漠植物提供参考.水分是干旱、半干旱区植物生长的主要限制因子.明确荒漠植物的需水与耗水规律可以为荒漠区生态环境建设过程中的植被种类选择、布局及管理提供科学依据.     

Transpiration by dryland oaks: studies in the south-western United States and Northern Israel

Increased understanding of transpiration by dryland oaks in the woodlands of the south-western United States and northern Israel has been obtained from studies in the two countries. Transpiration was estimated in both studies by the heat pulse velocity (HPV) method in stands of Quercus emoryi, a drought-deciduous species growing in the south-western United States, and stands supporting Q. ithaburensis, a deciduous oak, and Q. calliprinos, an evergreen oak, in northern Israel. Estimates of daily transpiration rates by individual trees and annual transpiration amounts on a stand basis indicate that depending on the species and stand structure, 45–80% of the precipitation inputs to the stands sampled are represented by transpiration component of the respective hydrologic cycles.     

Winter Leaf Conductance Rates of Pinus Strobus L. (Eastern White Pine)

Our knowledge of winter leaf conductance and transpiration rates during the winter and early spring is especially weak for Pinus strobus L. (eastern white pine). Hence, the present study was conducted to: (1) measure and examine the winter leaf conductance and transpiration rates among 10 P. strobus trees to supply preliminary data for an understudied tree species; and (2) investigate whether observed leaf conductance and transpiration rates are large enough to merit incorporation into existing water balance models. The fieldwork was conducted at the Fair Hill Natural Resources Management Area in northeastern Maryland (39°42'N, 75°50'W) using a Li-Cor 1600M Steady State Porometer. Meteorological data were acquired from a continuously recording meteorological station on-site. Meteorological data were recorded at five-minute intervals to ensure that weather conditions could be temporally sequenced with porometer readings. The 10 co-occurring P. strobus sample trees were of similar age and health on uniform soils in an open field. Winter and early spring leaf conductance values of the selected trees reached 20 mmol m^-2 s^-1, whereas transpiration reached 0.13 mmol m^-2 s^-1. Results of the study indicate that there is statistically significant differences in leaf conductance rates among co-occurring P. strobus trees (H = 16.74, p = .05). Since the upper winter leaf conductance and transpiration rates measured in this study overlap with growing season leaf conductance and transpiration values reported by others, it is suggested that winter leaf conductance of and transpiration from P. strobus trees are significant enough to incorporate into water balance calculations.     

高光谱指数法用于确定多枝柽柳(Tamarix ramosissima)蒸腾速率

蒸腾速率(Tr)是植物生理生态学研究中表征蒸腾耗水的常用指标,研究植物的蒸腾耗水有助于了解当地生态系统稳定性和水资源的可持续利用,但在遥感应用尤其在干旱区遥感应用中很少被使用。本文以古尔班通古特沙漠南缘的主要建群种多枝柽柳(Tamarix ramosissima)作为研究对象,应用高光谱指数法对其Tr日变化过程进行研究,寻找和确定最佳的Tr光谱指数。选择的6个光谱指数判定系数R2介于0.06~0.73,其中简单比值(SR)光谱指数有最高的判定系数(R2=0.73)、较低的均方根误差(RMSE=0.24)和较为简单的形式,光谱范围处于近红外波段(1 645~1 655nm)/(1 775~1 785nm)。SR作为Tr最佳光谱指数,对植被水分关系变化敏感,能够较好地记录和监测Tr日变化过程,有益于揭示光谱指数物理和生理机制。     

Impact of soil conditions on the physiological characteristics of maize plants in an arid region,Northwest China

Overuse of irrigation water to ensure the crop yield of maize plants has caused serious water shortage problems in the middle reach of Heihe River, China. Thus, further research on the physiological characteristics, i.e., photosynthetic rate and leaf transpiration rate, are urgently needed to develop an efficient irrigation management system. In this paper, we selected two common soil textures (sandy loam, sand) and three one-time irrigation volumes (60 mm, 20 mm, 0 mm) in order to analyze the impact of soil conditions on the physiological characteristics of maize plants. Physiological and meteorological factors, soil water content and plant growing parameters were synchronously monitored on Jun. 30, Jul. 25 and Aug. 27 of 2012. The results indicate that sandy loam is better than sand for the growth of maize plants and single irrigation may provide limited influence on the physiological characteristics. Thus, increasing irrigation times and decreasing one-time volume is suggested for an efficient irrigation system.     

Comparison of respiratory and growth characteristics of two co-occurring shrubs from a cold desert,Coleogyne ramosissima (blackbrush) and Atriplex confertifolia (shadscale)

Coleogyne ramosissima Torr. (blackbrush) and Atriplex confertifolia [Torr. & Frem.] Wats. (shadscale) are cold desert shrubs from different families. Despite very different life histories they often grow in close geographic proximity in the Great Basin and the Colorado Plateau between 800 and 2000 m elevation. The purpose of this study is to compare the ecophysiology of slow growing and reproducing blackbrush with the ecophysiology of faster growing and reproducing shadscale. Metabolic heat and carbon dioxide production rates were measured on leaf tissue from wild plants and on lab-grown seedlings at temperatures from 10 to 35 °C at 5 °C intervals. Heat of combustion, ash content, and carbon and nitrogen contents were also measured. Substrate carbon conversion efficiencies and anabolic (or growth) rates were calculated from the respiration data. The growth rate of blackbrush was found to be approximately half that of shadscale because of lower respiration rate, but blackbrush begins growing earlier in the spring and can grow at higher temperatures when water is available. Blackbrush was observed to reproduce heavily when winter and spring precipitation is abundant.