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生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应

张荣 毕华兴 焦振寰 王宁 赵丹阳 云慧雅 黄靖涵

张荣, 毕华兴, 焦振寰, 王宁, 赵丹阳, 云慧雅, 黄靖涵. 生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159
引用本文: 张荣, 毕华兴, 焦振寰, 王宁, 赵丹阳, 云慧雅, 黄靖涵. 生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159
ZHANG Rong, BI Huaxing, JIAO Zhenhuan, WANG Ning, ZHAO Danyang, YUN Huiya, HUANG Jinghan. Diurnal and nocturnal changes in stem sap flow of Robinia pseudoacacia during growing season and its response to meteorological factors[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159
Citation: ZHANG Rong, BI Huaxing, JIAO Zhenhuan, WANG Ning, ZHAO Danyang, YUN Huiya, HUANG Jinghan. Diurnal and nocturnal changes in stem sap flow of Robinia pseudoacacia during growing season and its response to meteorological factors[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159

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生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(31971725, U2243202)
详细信息
    作者简介: 张荣(ORCID: 0000-0002-9544-7619),从事水土保持与林业生态工程研究。E-mail: 13020028856@163.com
    通信作者: 毕华兴(ORCID: 0000-0001-9726-5328),教授,博士生导师,从事水土保持与林业生态工程研究。E-mail: bhx@bjfu.edu.cn
  • 中图分类号: S714.5

Diurnal and nocturnal changes in stem sap flow of Robinia pseudoacacia during growing season and its response to meteorological factors

  • 摘要:   目的  研究刺槐Robinia pseudoacacia生长季树干液流昼夜变化规律,探究气象因子对刺槐蒸腾的影响,为估算林木耗水和林分水资源管理提供理论依据。  方法  在山西省吉县蔡家川流域刺槐样地选择8株样树,于2021年5—9月采用热扩散探针(TDP)对样树树干液流进行连续观测,并同步监测太阳辐射、气温、土壤温度、风速、相对湿度等气象因子,并采用随机森林与逐步线性回归法分析气象因子对树干液流的影响。  结果  ①生长季各月昼间树干液流速率从小到大依次为9月、5月、6月、8月、7月,昼间树干液流速率对整日树干液流速率的贡献率为88%~93%;夜间树干液流速率从小到大依为9月、5月、8月、7月、6月,夜间树干液流速率对整日液流速率的贡献率为7%~12%。②影响昼间树干液流速率的主导气象因子在各月基本一致,主要为太阳辐射和气温;影响夜间液流速率的主导气象因子在各月存在差异,5、6月主要为土壤温度、水汽压亏缺,7月主要为气温,8月主要为水汽压亏缺、相对湿度,9月主要为风速与水汽压亏缺。③采用随机森林回归法构建的各月昼夜树干液流速率模型拟合度优于逐步回归法。  结论  昼夜树干液流速率在各月存在明显差异,夜间树干液流对刺槐耗水的影响不可忽视,气象因子对昼夜树干液流速率的影响程度不同,在根据气象因子模拟树木蒸腾耗水时应该区分昼间和夜间。图3表6参24
  • 图  1  刺槐树干液流速率日变化

    Figure  1  Daily variation of sap flow rate in R. pseudoacacia

    图  2  刺槐树干液流速率夜间变化

    Figure  2  Nocturnal variation of sap flow rate in R. pseudoacacia

    图  3  气象因子对刺槐树干液流速率重要性排序

    Figure  3  Meteorological factors of importance on the rate of flow

    表  1  测定样树主要参数

    Table  1.   Main parameters of sample trees

    样树编号胸径/cm树高/m边材面积/cm2样树编号胸径/cm树高/m边材面积/cm2
    122.510.2142.2516.89.585.2
    221.911.2141.5618.011.093.4
    320.69.8138.7717.410.390.2
    421.311.2140.2818.210.892.6
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    表  2  生长季树干液流的昼夜特征

    Table  2.   Diurnal and nocturnal characteristics of sap flow rate in growing season

    月份昼间平均液流速率/
    (cm3·h−1·cm−2)
    贡献
    率/%
    夜间平均液流速率/
    (cm3·h−1·cm−2)
    贡献
    率/%
    52.71±1.0791.260.29±0.238.74
    62.94±1.0591.160.43±0.218.84
    73.24±0.8592.250.35±0.177.75
    83.18±1.6192.520.33±0.187.48
    91.74±1.2688.390.27±0.1211.61
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    表  3  整日与昼间刺槐树干液流量T检验

    Table  3.   Paired samples T test between daily and diurnal sap flow of R. pseudoacacia

    月份相关分析配对样本T检验
    R2PTP
    5 0.991 0.000 12.582 0.000
    6 0.993 0.000 9.261 0.000
    7 0.998 0.000 9.054 0.000
    8 0.976 0.000 8.234 0.000
    9 0.993 0.000 7.982 0.000
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    表  4  昼夜树干液流速率与气象因子Pearson相关系数

    Table  4.   Correlation analysis between diurnal and nocturnal sap flow rate of R. pseudoacacia and meteorological factors

    昼夜月份太阳辐射气温土壤温度水汽压亏缺相对湿度风速
    昼间50.575**0.483**0.429**0.290**−0.278**0.067
    60.670**0.539**0.331**0.389**−0.305**−0.031
    70.762**0.767**0.497**0.691**−0.722**0.192**
    80.689**0.747**0.546**0.641**−0.638**0.295**
    90.674**0.737**0.608**0.696**−0.692**0.331*
    夜间50.582**0.585**0.556**−0.266**0.351**
    60.213**0.224**0.043**−0.049**0.123**
    70.512**0.475**0.483**−0.394**0.338**
    80.747**0.546**0.641**−0.638**0.295**
    90.141**0.160**0.107**−0.058**0.215**
      说明:**表示极显著相关(P<0.01); * 表示显著相关(P<0.05)
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    表  5  刺槐昼夜液流速率与气象因子逐步回归R2变化量

    Table  5.   Changes of stepwise regression R2of R. pseudoacacia sap flow rate and meteorological factors

    因子逐步回归R2变化量
    昼间夜间
    5月6月7月8月9月5月6月7月8月9月
    太阳辐射 0.4490.0950.0150.040
    气温   0.3340.0260.5890.5590.5430.1270.3620.008
    水汽压亏缺0.1520.1500.0160.0290.0570.1480.0050.3600.232
    相对湿度 0.0870.0320.0530.0140.0840.0500.1170.008
    土壤温度 0.0070.0070.0740.0140.3420.350
    风速   0.0020.0290.0180.0420.1580.0300.246
      说明:−表示气象因子未进入到逐步回归方程,以上数据显著性均为0.00
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    表  6  基于逐步回归法和随机森林回归法的刺槐昼夜树干液流与气象因子模型

    Table  6.   Models of day and night sap flow and meteorological factors based on stepwise regression method and random forest algorithm

    昼夜月份逐步回归模型随机森林回归法拟合度/%
    模型拟合度/%
    昼间5y=−1.29+0.579x2−3.427x4−0.063x557.367.3
    6y=−0.767+0.003x1+0.301x2−0.149x3−0.869x463.273.2
    7y=1.509+0.002x1+0.444x2−0.194x3−1.862x4−0.053x5+0.071x674.186.3
    8y=1.864+0.001x1+0.506x2−0.208x3−2.468x4−0.065x5+0.144x675.990.6
    9y=1.104+0.001x1+0.300x2−0.204x3+0.297x661.581.1
    夜间5y=2.852+0.002x1+0.182x2−0.279x3+0.154x648.259.4
    6y=4.943+0.003x1+0.346x2−0.363x3−1.252x4−0.025x5−0.110x661.667.7
    7y=3.966+0.003x1+0.415x2−0.209x3−2.094x4−0.069x557.561.6
    8y=4.869+0.002x1+0.486x2−0.311x3−2.296x4−0.074x5+0.091x650.763.9
    9y=−5.886+0.502x2−3.033x449.454.6
      说明:y表示液流速率、x1表示太阳辐射、x2表示气温、x3表示土壤温度、x4表示水汽压亏缺、x5表示相对湿度、x6表示风速
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-02-13
  • 录用日期:  2022-06-19
  • 修回日期:  2022-06-12

生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(31971725, U2243202)
    作者简介:

    张荣(ORCID: 0000-0002-9544-7619),从事水土保持与林业生态工程研究。E-mail: 13020028856@163.com

    通信作者: 毕华兴(ORCID: 0000-0001-9726-5328),教授,博士生导师,从事水土保持与林业生态工程研究。E-mail: bhx@bjfu.edu.cn
  • 中图分类号: S714.5

摘要:   目的  研究刺槐Robinia pseudoacacia生长季树干液流昼夜变化规律,探究气象因子对刺槐蒸腾的影响,为估算林木耗水和林分水资源管理提供理论依据。  方法  在山西省吉县蔡家川流域刺槐样地选择8株样树,于2021年5—9月采用热扩散探针(TDP)对样树树干液流进行连续观测,并同步监测太阳辐射、气温、土壤温度、风速、相对湿度等气象因子,并采用随机森林与逐步线性回归法分析气象因子对树干液流的影响。  结果  ①生长季各月昼间树干液流速率从小到大依次为9月、5月、6月、8月、7月,昼间树干液流速率对整日树干液流速率的贡献率为88%~93%;夜间树干液流速率从小到大依为9月、5月、8月、7月、6月,夜间树干液流速率对整日液流速率的贡献率为7%~12%。②影响昼间树干液流速率的主导气象因子在各月基本一致,主要为太阳辐射和气温;影响夜间液流速率的主导气象因子在各月存在差异,5、6月主要为土壤温度、水汽压亏缺,7月主要为气温,8月主要为水汽压亏缺、相对湿度,9月主要为风速与水汽压亏缺。③采用随机森林回归法构建的各月昼夜树干液流速率模型拟合度优于逐步回归法。  结论  昼夜树干液流速率在各月存在明显差异,夜间树干液流对刺槐耗水的影响不可忽视,气象因子对昼夜树干液流速率的影响程度不同,在根据气象因子模拟树木蒸腾耗水时应该区分昼间和夜间。图3表6参24

English Abstract

张荣, 毕华兴, 焦振寰, 王宁, 赵丹阳, 云慧雅, 黄靖涵. 生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159
引用本文: 张荣, 毕华兴, 焦振寰, 王宁, 赵丹阳, 云慧雅, 黄靖涵. 生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159
ZHANG Rong, BI Huaxing, JIAO Zhenhuan, WANG Ning, ZHAO Danyang, YUN Huiya, HUANG Jinghan. Diurnal and nocturnal changes in stem sap flow of Robinia pseudoacacia during growing season and its response to meteorological factors[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159
Citation: ZHANG Rong, BI Huaxing, JIAO Zhenhuan, WANG Ning, ZHAO Danyang, YUN Huiya, HUANG Jinghan. Diurnal and nocturnal changes in stem sap flow of Robinia pseudoacacia during growing season and its response to meteorological factors[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220159

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