河北省清苑縣平原區(qū)國(guó)槐耗水特征研究

肖永青　劉志煒　王冰鶴　董陽(yáng)　許葉

摘要以保定清苑縣北王力鄉(xiāng)林場(chǎng)的國(guó)槐（Sophora japonica）為研究對(duì)象，采用熱擴(kuò)散式探針?lè)ǎ═DP）檢測(cè)國(guó)槐在不同季節(jié)、不同時(shí)刻的耗水量，分析國(guó)槐耗水量在不同生長(zhǎng)季節(jié)下的波動(dòng)規(guī)律。結(jié)果表明：在春季4—6月，平均耗水量約為1.34 mm·d^-1，日耗水量波動(dòng)不大。在夏季7—9月，日耗水量相比春季的日耗水量波動(dòng)較大，尤其是8月的耗水量波動(dòng)最大，夏季的平均日耗水量為1.08 mm·d^-1，夏季的日耗水量相較于春季的日耗水量有所減少。在秋季10—11月份，10月份的平均日耗水量1.29 mm·d^-1左右，11月份日平均耗水量1.25 mm·d^-1左右，秋季的日耗水量相比夏季的耗水量有所上升，波動(dòng)幅度較前兩個(gè)季度平穩(wěn)。1天內(nèi)不同時(shí)間和不同生長(zhǎng)季節(jié)中耗水量的差異與氣候息息相關(guān)。

關(guān)鍵詞 國(guó)槐;熱擴(kuò)散探針?lè)?耗水特征

中圖分類號(hào)：S792.26文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.04.007

Water Consumption Characteristic of Sophora japonica in Plain Area of Qingyuan County，Hebei Province

Xiao Yongqing1，Liu Zhiwei1，Wang Binghe2，Dong Yang1，Xu Ye1

（1.Hebei Province Forestry and Grassland Bureau，Shijiazhuang 051430，Hebei;2.Hebei Agricultural University，Baoding 071000，Hebei）

Abstract This study investigated the fluctuation of water consumption of Sophora japonica in Beiwangli Township forest farm （Qingyuan County，Baoding） in different growing seasons. The water consumption rate of S. japonica in different seasons and different times were measured by thermal diffusion probe （TDP） method. The results indicated that the average daily water consumption of S. japonica was 1.34 mm·d^-1in spring （from April to June），and the fluctuation of the daily water consumption was low. In summer，between July and September，the average daily water consumption was 1.08 mm·d^-1，which was smaller than that in spring. The fluctuation of the daily water consumption in summer was relatively larger than spring，especially in August，which had the most significant fluctuation. The average daily water consumption in autumn had increased compared with that in summer，and the fluctuation was relatively stable compared with the previous two seasons. The average daily water consumption were 1.29 mm·d^-1and 1.25 mm·d^-1in October and November，respectively. The difference of water consumption at different times of the day and in different growing seasons were closely related to climate.

Key wordsSophora japonica;thermal diffusion probe （TDP）;consumption characteristics

近年來(lái)，隨著水資源日益緊張，研究樹(shù)木的耗水特征對(duì)選擇造林樹(shù)種、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)及對(duì)節(jié)省水資源有重要意義。因此，樹(shù)木的耗水特征受到許多學(xué)者的關(guān)注與研究。水分是影響樹(shù)木生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等行為活動(dòng)的重要因素之一，是維持樹(shù)木新陳代謝及各種活動(dòng)不可或缺的因子。國(guó)槐（Sophora japonica）是平原農(nóng)耕區(qū)重要造林樹(shù)種，栽植面積較大，研究其耗水特征對(duì)農(nóng)耕區(qū)造林樹(shù)種選擇、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)有重要意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于保定市清苑縣北王力鄉(xiāng)林場(chǎng)，屬于典型平原農(nóng)耕區(qū)，地理位置為38°41′35″ N，115°35′35″ E，海拔 25 m左右，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，其特點(diǎn)是四季分明，春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，雨、熱同季，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥。年平均氣溫13.1 ℃，1月平均氣溫-3.2 ℃，7月平均氣溫26.5 ℃。年平均降水量514.2 mm，年平均降水日數(shù)為70 d;降水集中于6—8月，7月最多。年平均風(fēng)速1.6 m·s^-1。年平均蒸發(fā)量1 460.9 mm。全年日照2 788.9 h，光照率達(dá)67.9%。該地區(qū)的風(fēng)向以北風(fēng)、西北風(fēng)為主，冬、春兩季多風(fēng)。人工造林樹(shù)種主要有國(guó)槐、欒樹(shù)（Koelreuteria paniculata）、五角楓（Acer mono）、榆葉梅（Amygdalus triloba）、海棠（Malus spp.）、白蠟（Fraxinus chinesis）、108楊（Populus sp.）、榆樹(shù)（Ulmus pumila）、文冠果（Xanthoceras sorbifolium）、懸鈴木（Platanus acerifolia）、錦雞兒（Caragana sinica）、樹(shù)莓（Rubus idaeus）等;主要作物為小麥（Triticum aestivum）、玉米（Zea mays）、辣椒（Capsicum annuum）;主要草本植物有千屈菜（Lythrum salicaria）、狗尾草（Setaria viridis）、豬毛菜（Salsola collina）、刺兒菜（Cirsium setosum）等。F80849DF-0E0D-4572-BCF0-165EECEBDB69

2 研究方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置與調(diào)查

國(guó)槐為本試驗(yàn)項(xiàng)目指定的節(jié)水生態(tài)樹(shù)種。在保定市清苑縣北王力鄉(xiāng)林場(chǎng)布設(shè)長(zhǎng)期協(xié)同固定觀測(cè)樣地，樣地規(guī)格為20 m×20 m。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，并在此基礎(chǔ)上選取生長(zhǎng)良好、樹(shù)形因子差別不大的10株標(biāo)準(zhǔn)樣樹(shù)。采用熱擴(kuò)散式液流測(cè)定系統(tǒng) TDP，在樹(shù)干上安裝 10 mm 探針，TDP 安裝高度為 40 cm。利用專用塑料泡沫固定探針尾部，用防輻射鋁箔包裹，探針與 CR1000 數(shù)據(jù)采集器連接，進(jìn)行連續(xù)測(cè)定，采集頻率每10 min 1次。

每木檢尺調(diào)查采用方法如圖1：首先在標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)用測(cè)繩打出小網(wǎng)格，并簡(jiǎn)單標(biāo)定小網(wǎng)格的邊界點(diǎn)（如圖1中A1、B1、C1、D1四點(diǎn)）。小網(wǎng)格調(diào)查路線按照S形路徑進(jìn)行，并按調(diào)查的先后對(duì)網(wǎng)格小樣地編號(hào)記錄。小網(wǎng)格具體尺寸視樣地狀況而定，本次調(diào)查評(píng)估每塊樣地規(guī)格為20 m×20 m，小網(wǎng)格規(guī)格為5 m×5 m。對(duì)喬木樹(shù)種（包括枯立木）胸徑、樹(shù)高、枝下高、冠幅、樹(shù)齡、優(yōu)勢(shì)度、層次、起源、損傷、干形質(zhì)量和病蟲(chóng)害狀況等進(jìn)行調(diào)查。

2.2 耗水測(cè)定方法

本試驗(yàn)樹(shù)干邊材液流速率利用熱擴(kuò)散式邊材液流探針 TDP（Thermal Dissipation Probe）進(jìn)行測(cè)定[1]。將熱擴(kuò)散式邊材液流探針TDP探頭的2枚探針，分上下方向插入樹(shù)干，下方探針為環(huán)境探針，上方探針持續(xù)加熱，測(cè)量?jī)蓚€(gè)固定探針的溫度之差，用Grainer經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算樹(shù)干液流速率：

2.3 蒸騰耗水量的計(jì)算

為避免對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣樹(shù)的傷害，在樣地內(nèi)選取 10株與樣樹(shù)胸徑差別較小的試驗(yàn)樹(shù)[1]。植被耗水采用在固定樣地內(nèi)設(shè)立樹(shù)干液流計(jì)并結(jié)合文獻(xiàn)資料獲取，基于樹(shù)干液流的林木蒸騰耗水量的計(jì)算公式如下：

3 結(jié)果與分析

3.1 國(guó)槐在春季4—6月的耗水量特性

春季是植物開(kāi)枝散葉的重要時(shí)期。本研究根據(jù)保定市清苑縣氣候變化規(guī)律，選取4—6月作為春季調(diào)查期，并對(duì)植被耗水進(jìn)行了監(jiān)測(cè)與分析。由圖2可知，在春季4—6月是國(guó)槐生長(zhǎng)的重要時(shí)期，國(guó)槐的單日耗水量在4月份為1.18～1.42 mm·d^-1，平均日耗水量1.3 mm·d^-1;5月國(guó)槐單日耗水量為1.28～1.52 mm·d^-1，平均日耗水量1.4 mm·d^-1;6月國(guó)槐單日耗水量為1.27～1.41 mm·d^-1。平均日耗水量1.34 mm·d^-1，平均日耗水量在4—5月逐月小幅上升，且5月平均耗水量在春季時(shí)期最高，這一現(xiàn)象與國(guó)槐自身特性和氣溫變化等因素有很大關(guān)聯(lián)。

3.2 國(guó)槐在夏季7—9月的耗水量特性

夏季是植物生長(zhǎng)旺盛的季節(jié)，其耗水量也是較為活躍且多變的。本研究根據(jù)保定市清苑縣氣候規(guī)律，選取7—9月作為夏季調(diào)查期，對(duì)國(guó)槐的耗水進(jìn)行了監(jiān)測(cè)與分析。

通過(guò)圖3可以看出夏季7—9月典型天氣條件下一天內(nèi)耗水差異變化，尤其是8月波動(dòng)最大。7月國(guó)槐的日耗水量1.02～1.3 mm·d^-1，平均日耗水量1.16 mm·d^-1。8月國(guó)槐的日耗水量0.71～1.29 mm·d^-1，平均日耗水量1.0 mm·d^-1。9月國(guó)槐的日耗水量1.02～1.3 mm·d^-1，平均日耗水量1.16 mm·d^-1。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在夏季國(guó)槐平均日耗水量波動(dòng)較大，相較于春季，夏季的耗水量要比春季的耗水量低。3.3國(guó)槐在秋季10—11月的耗水量特性

秋季是植物生長(zhǎng)放緩、結(jié)果落種并為越冬進(jìn)行準(zhǔn)備的時(shí)期，不同樹(shù)種表現(xiàn)出了較大的差異。本研究選取10—11月作為秋季調(diào)查期，對(duì)國(guó)槐耗水進(jìn)行了監(jiān)測(cè)與分析。通過(guò)圖4可以觀察到，國(guó)槐平均日耗水量在這個(gè)階段比夏季的耗水量要高。10月國(guó)槐的日耗水量1.16～1.42 mm·d^-1，平均日耗水量1.29 mm·d^-1。11月國(guó)槐的日耗水量1.2～1.3 mm·d^-1，平均日耗水量1.25 mm·d^-1。國(guó)槐的日耗水量變化幅度在秋季因落種等行為因素導(dǎo)致耗水量有所升高。10月與11月的波動(dòng)幅度比夏季有所減小。

4 結(jié)論與討論

試驗(yàn)研究表明，大田耕地條件下國(guó)槐的耗水特征在不同的生長(zhǎng)季節(jié)、不同時(shí)間維度下有著不同的耗水量，參考前人的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，國(guó)槐的日平均耗水量約為1.0 mm·d^-1，與本研究結(jié)果相近。通過(guò)對(duì)本試驗(yàn)的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在一天內(nèi)溫度高的時(shí)刻，耗水量比一般時(shí)刻要低。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)槐的研究和相關(guān)文獻(xiàn)得知，由于氣溫的升高，植物體為避免水分的過(guò)度蒸騰進(jìn)行了氣孔的關(guān)閉，這是植物體進(jìn)行避旱的一種措施，所以下午耗水量反而比一般時(shí)刻低;植物體在夜間進(jìn)行呼吸作用消耗一定量的水，所以在夜間時(shí)耗水量趨于平緩，差值不大。當(dāng)太陽(yáng)升起時(shí)，植物體開(kāi)始進(jìn)行光合作用，耗水量明顯加大。

通過(guò)分析國(guó)槐各月耗水量趨勢(shì)得出：4—6月春季時(shí)期內(nèi)，國(guó)槐耗水量逐月小幅升高，且耗水量波動(dòng)較大。7—8月夏季時(shí)期，國(guó)槐耗水量較4—6月春季耗水量波動(dòng)大，尤其是8月波動(dòng)幅度最大，但夏季的日耗水量比春季的日耗水量小。10—11月秋季時(shí)期，國(guó)槐耗水量相比夏季的耗水量有所升高，但秋季的日耗水量波動(dòng)比夏季波動(dòng)幅度小，耗水量變化幅度趨于平穩(wěn)，維持在1.26 mm·d^-1左右，其原因是國(guó)槐進(jìn)行落種等行為活動(dòng)和氣候條件變化等因素，導(dǎo)致國(guó)槐在秋季時(shí)期日耗水量有所上升。本研究發(fā)現(xiàn)了國(guó)槐的耗水特性規(guī)律，對(duì)保定市清苑縣種植節(jié)水樹(shù)種提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邢海福.北京沙地條件下歐美107楊生長(zhǎng)季節(jié)日耗水特征研究[J].河北林業(yè)科技，2020（2）：9-12

[2] 任啟文，畢君，李聯(lián)地，等.冀北山地白樺全生長(zhǎng)季樹(shù)干液流特征[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2017，31（11）：169-174

[3] 郭錦榮，白天軍，鄧文平，等.不同胸徑日本柳杉樹(shù)干液流及其蒸騰耗水差異[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)，2019，39（2）：70-77

[4] 李海濤，陳靈芝.用于測(cè)定樹(shù)干木質(zhì)部蒸騰液流的熱脈沖技術(shù)研究概況[J].植物學(xué)通報(bào)，1997（4）：25-30，55

[5] 孫鵬森，馬履一，王小平，等.油松樹(shù)干液流的時(shí)空變異性研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（5）：1-6

[6] 馬履一，王華田.油松邊材液流時(shí)空變化及其影響因子研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（3）：23-27

[7] 嚴(yán)昌榮，AlecDowney，韓興國(guó)，等.北京山區(qū)落葉闊葉林中核桃楸在生長(zhǎng)中期的樹(shù)干液流研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，1999（6）：793-797

[8] 王華田.林木耗水性研究述評(píng)[J].世界林業(yè)研究，2003（2）：23-27F80849DF-0E0D-4572-BCF0-165EECEBDB69