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近10年来,对植物水分关系的探讨已成为植物生理生态学研究领域的重要课题之一。出于不同目的的人工种植森林约占世界森林总面积的7%,其中大部分主要是通过造林建立起来的(比如,几次没有成林地区),特别在我国。据第七次全国森林资源调查,我国人工林种植面积已居世界第一位。人工林的迅速发展随之带来许多问题,尤其是人们对原有生态环境水平衡影响的担忧。目前世界上所有种植森林中3/4是本土种,外来种占1/4。人们对外来种森林的水分利用和水量平衡已进行了许多研究(特别是桉树),研究结果表明外来种对带来严重的环境压力,人们对此表示的担忧。而对本土种人工森林相关研究依然有限,因此,开展本土种人工林的水分利用进行深入研究不仅紧迫而且必要。一直以来,木荷是华南地区种植面积较大和退化生态系统植被恢复先锋树种之一,开展其整树水分利用特征的研究对人工林的耗水管理、区域水文平衡及生态评价有重要意义。 本研究以广州华南植物园(23°10′N,113°21′E)小青山地带性植被30年生木荷人工林为对象,借助林内建立具有完整生态学观测设施的观测场(包括树干液流、气象、小气候、土壤理化等长期监测系统和控制室)和用于群落结构的永久样方,研究木荷林树干液流年变化并估测耗水、环境因子对木荷林蒸腾调节机理、树形特征对木荷林蒸腾调节的单独及综合影响,以及水力导度和冠层导度对木荷林蒸腾的协同调节,阐明木荷林水分利用的规律。 本研究利用2010年和2011年间进行的树干液流、气象因素的测定数据,以及不同季节的气孔导度和叶片水势,开展线性、非线性相关分析、多元线性、非线性回归分析,获得以下重要结论: 1.不同年度同月份中等木和劣势木液流最大值有时会超过优势木,这与光合有效辐射、空气水汽压亏缺、空气相对湿度、空气温度等多个环境因子的变化趋势不相一致有关。 2.木荷茎干液流与气孔导度、光合有效辐射(PAR)及水汽压亏缺(VPD)间时滞明显,树干液流与三者间时滞大小顺序为:气孔导度>PAR>VPD,我们推断木荷液流与气孔间时滞起主导作用;不同月份树干液流与PAR间时滞明显大于与VPD的时滞;不考虑木荷液流与气孔间的时滞,木荷优势木、中等木、劣势木三径级液流与PAR间的平均时滞依次为37.5-47.5min、45-55min和75min-85min。 3.研究的时间内(2010年和2011年)木荷三径级湿季的总耗水量均大于干季。与其他学者的研究结果相比较,木荷单木耗水量比桉树的小。但是,我们同时认为由于受地理气候影响很大,在非控制性的自然状态下比较林木间的蒸腾耗水量没有太大意义。时滞剔除前木荷单木日均耗水量为12.823kg·d-1·tree-1,日均冠层蒸腾量为0.803mm·d-1·m-2·tree-1,时滞剔除后分别为12.225kg·d-1·tree-1和1.015mm·d-1·m-2·tree-1。显然,尽管木荷树干液流与冠层蒸腾间存在明显的时滞,但对其耗水量的实际影响并不大。 4.木荷蒸腾耗水量受外界环境因子和自身树形特征影响大。木荷优势木和中等木的蒸腾耗水量对环境因子的影响比劣势木更敏感。其蒸腾耗水量主要受光合有效辐射、空气水汽压亏缺和胸径的影响。另外,木荷冠层蒸腾与冠层导度呈显著线性正相关关系。 5.木荷水力导度、叶片水势协同调节蒸腾机制明显。木荷水力导度、叶比水力导度均与胸径无关。叶片水势日变化表现出单峰型或双峰型。木荷干季木荷水力导度与叶片水势协同调节蒸腾机制明显。 此项研究无疑有助于了解特定地带性区域木荷人工林年、月水分利用模式,同时可为人工林的水分管理和大规模营造提供科学参考。