基于液流测定的粉单竹水分利用特征研究

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竹林是重要的森林资源之一,我国竹林面积位居世界之首。由于竹子用途广泛,具有较高的经济价值,近年来我国竹林面积逐渐增加。开展竹林水分方面的研究,对于评价竹林在区域水分循环中的地位具有十分重要的意义。目前国内外对竹林的水文过程研究已有不少的报道,但关于单株竹子和竹林的蒸腾耗水研究较少,不足以准确评价竹林对环境水资源利用的生态效应。  本研究以我国的南方特产丛生竹种粉单竹(Bambusa chungii)为研究对象,采用热消散探针技术(thermal dissipation probe method,TDP)测定粉单竹的液流密度。但由于竹壁较薄和竹腔中空的特点,该方法测定竹子液流面临诸多挑战。本文应用自制的5mm的探针,采用室内离体注水变压及户外整株容器称重法,验证Granier树干液流测定系统估测竹子蒸腾的适用性并进行校正,并用该方法长期监测粉单竹的液流密度,分析其水分利用。  研究的目的是通过连续监测粉单竹的树干液流及样地的环境因子,分析粉单竹的水分利用特点及不同年龄粉单竹个体的水分利用差异;揭示单株竹子液流密度对环境因子的响应规律;通过测定粉单竹竹丛的冠幅及日均液流密度,量化竹丛的蒸腾量,为粉单竹竹林水资源的有效利用提供科学依据。  研究结果表明:  (1)以粉单竹为研究对象,Granier原始公式计算的液流密度基本比称重法测定的真实值低,因此,采用校正后的公式(Fd=208.45K1.3007)更接近粉单竹的真实液流密度值。  (2)在干季和湿季,光合有效辐射和水汽亏缺与粉单竹的液流密度均显著相关,且三者均表现为较明显的昼高夜低的变化规律。这说明粉单竹的液流日化与环境因子密切相关。  (3)粉单竹竹丛日蒸腾量在0.14-2.31 mm d-1之间,日平均蒸腾蒸腾量将近1 mmd-1。该研究结果可为粉单竹的引种栽培及竹林面积的扩大提供参考。  (4)根据粉单竹的生长特性,将样树分成了低龄、中龄、高龄三个年龄组,结果表明:干季和湿季,粉单竹不同年龄个体水分利用存在差异,液流密度和日蒸腾量的大小均表现为中低龄组高于高龄组。这说明中低龄竹子的水分运输能力较强。  (5)根据液流密度的差异,我们进一步分析了粉单竹叶片水平的生理指标,发现低龄个体的叶片水势和水力导度整体上要高于高龄个体,而其它指标包括净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均没有显著差异。这说明随着年龄的增加,木质部的逐渐栓塞化对个体的水分利用产生了抑制作用。  该研究结果对于提高竹林水分利用效率、调控竹林林分密度、稳定林分结构和解决水分供需矛盾等问题具有十分重要的理论和现实意义,也可为森林经营管理的决策者技术指导和理论支持。
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