科研进展

森环森保所揭示落叶松人工林日间和夜间树干

液流的生物与环境响应差异

时间:2023-11-21 来源:森环森保所 拟稿人:刘泽彬 图片:刘泽彬 审核人:陈力 责任编辑:赵健宇 点击:

图:日间和夜间树干液流量在日尺度上与生物和环境因子的关系

在广大旱区,超出水资源承载力的大规模造林导致径流减少和土壤干化明显,同时,林木生长也受过密林分和有限水资源的双重制约,林水矛盾突出。为缓解林水冲突、实现旱区林业高质量和可持续发展,需在充分理解林水关系的基础上,注重林水协调的综合管理。蒸腾是森林生态系统水分散失的主要途径,且对环境和冠层结构的响应敏感,阐明生物与环境因子对林木蒸腾的调控对于深入理解林水相互作用和精准实施林水协调的综合管理至关重要。尽管已有研究表明林木蒸腾的生物与环境调控机制在日间和夜间存有差异,但其是否随时间尺度和土壤水分条件变化还不清晰,需深入研究和准确量化。为此,中国林科院森环森保所生态水文研究团队依托宁夏六盘山森林生态系统国家定位观测研究站,对华北落叶松人工林开展了为期3个生长季(2019、2021和2022年)的生态水文观测,同步监测树干液流、气象、土壤含水量和冠层结构动态,明确多时间(日、月和年)尺度下影响日间和夜间树干液流量的主控因素及其随土壤水分条件的变化和差异。

结果表明:(1)影响日间和夜间树干液流量的主控因素存在时间尺度差异。影响日间液流量的主控因子在日尺度上是太阳辐射强度、饱和水汽压差、土壤可利用水分和冠层叶面积指数,在月尺度上是太阳辐射强度,在年际尺度上是饱和水气压差;而影响夜间树干液流量的主控因子在日尺度上是饱和水汽压差和日间树干液流量,在月和年际尺度上是饱和水汽压差。(2)日间和夜间树干液流量对土壤水分条件的响应也有差异。在日尺度,饱和水汽压差对日间树干液流量的影响在土壤干旱年减弱,但对夜间树干液流量的影响在土壤干旱年增强;在月尺度,日间树干液流量的主控因子(太阳辐射强度)在土壤湿润月份起决定作用,但夜间树干液流量的主控因子(饱和水汽压差)在土壤干旱月份起决定作用;在年际尺度,饱和水汽压差抑制日间液流量、促进夜间液流量,导致夜间树干液流量所占比例随年际间土壤干旱的增加而增加。因此,为更全面地理解复杂的林水关系及更准确地预测变化环境下的森林水分利用,建议未来研究分开探索日间和夜间树干液流的生物与环境调控机制,并在冠层蒸腾模型中充分体现夜间树干液流的贡献。

该研究得到了中国林科院基本科研业务费专项资金项目和国家自然科学基金联合资助,以“Differentiated responses of daytime and nighttime sap flow to soil water deficit in a larch plantation in Northwest China”为题发表在《Agricultural Water Management》。论文第一作者为刘泽彬副研究员,通讯作者为徐丽宏副研究员和王彦辉研究员。


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