树形对马占相思整树水分利用的效应

• 作 者: 刘晓静
• 机 构: 中国科学院华南植物研究所
• 出 处: 中国科学院华南植物园 中国科学院华南植物研究所
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 马占相思树 水分利用 整树蒸腾 冠层气孔导度

叶片生理特性随着树木形态学特征发生的变化会影响森林的生长、水分利用和碳通量。本文利用Granier热消散探针于2004年观测了华南丘陵坡地常见绿化先锋树种马占相思(22a树龄)的树干液流，同时监测林冠上方的光合有效辐射、空气温度、空气温度和0～30 cm的土壤体积含水量。结合树木的形态特征和简化的Whitehead&Jarvis公式分别计算了整树蒸腾和平均冠层气孔导度。分析了主要树形因子对地上部分生物量、冠层蒸腾和冠层气孔导度的影响，旨在量化水分利用随树高或生长发育的变化特征，揭示个体间的形态分化对马占相思冠层水平水分利用和冠层气孔导度的影响。得出了以下重要结论：　　
马占相思叶面积、边材面积、和叶面积：边材面积比值随与树高呈幂函数形式增加，表明随树高增加，马占相思光合能力增强，固碳量增加。马占相思叶面积：边材面积比值相对较大(0.545±0.014 m2·cm-2)，其变化的原因主要是由于叶面积的变化，边材面积的变化较小。同时也意味着随高度增加马占相思没有发生水力补偿作用。　　
马占相思地上部分生物量随树高呈幂函数形式增加，地上生物量中树干生物量占的比重最大，而且所占比重随树高也呈幂函数形式增加，表明地上生物量随树高的增加主要归因于树干生物量随树高的增加。马占相思高大树木需要将光合作用所获取的碳更多的投入支撑结构的生长，以维持正常的水分和光能利用。　　
土壤水分充足时，整树蒸腾随树高的增大则呈指数形式增加(P<0.0001)，这是由于树高往往决定树木在群落中对资源利用的地位，占据高度有利于对空间和光资源的竞争。但就每日最大蒸腾速率而言，随树高变化不明显，而且蒸腾速率最大值不是出现在最高的树，而是中等高度的树，表明当树高超过一定程度时，水力阻力的增加足以引起水力导度和蒸腾的相应下降。结合前人的研究成果和时滞与树高的关系得出，马占相思树干具有高输导性的特性、水力阻力随树高变化不大。　　
湿季土壤水分供应充足，马占相思能充分利用表层土壤的水分资源，蒸腾明显高于干季；在干季，土壤水分的减少明显降低树干液流和整树蒸腾，由于整树蒸腾受树木形态学特征(如边材面积、高度、冠幅等)的影响，干季不同大小的树木整树蒸腾减少的程度差异明显，大树受土壤水分亏缺的影响较严重，其整树蒸腾的减少比小树明显。　　
由于在较小时间尺度上，冠层气孔导度主要受水汽压亏缺(VPD)和光合有效辐射(PAR)的影响，两因子同时产生效应，而且两因子对冠层气孔导度的相对贡献率也难以确定，因此我们采用光辐射分级的方法，在每个辐射等级内分析冠层气孔导度对VPD的响应。为了体现树高对冠层气孔导度的响应，我们重点分析林段中最高的样树3(h=22.8m)和最低的样树7(h=12.0m)。样树3和样树7的冠层气孔导度日变化均呈“单峰”曲线，当VPD较低时，随VPD的升高快速增大至最大值，然后随VPD的增大而下降。在所有辐射等级内，样树3的参比冠层气孔导度和冠层气孔导度对VPD的敏感性都高于样树7，表明大树对VPD升高响应比较敏感。样树3和样树7的最大冠层气孔导度在PAR400～600μmol·m－2·s－1下达到最大，分别为231.58和68.48 mmol·m－2·s－1。对Gsref而言，在所有辐射等级内，样树3均大于样树7，但是差异不明显。