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本文在宜川县森林水文和水土保持观测站以黄土高原丘陵区植被自然演替和人工恢复过程中的几个主要树种山杨(Populus davidiana)、油松(Pinus tabulaeformis)和辽东栎(Quercus liaotungensis)等为研究对象,用树木径向生长仪和茎流计研究了其树干的径向变化、液流动态以及它们与环境因子的关系,并探讨了女贞(Ligustrum.lucidum)水分传输中栓塞作为一种水力信号的可能性,以期揭示植被演替过程中适应环境的生理生态机制,为因地制宜进行林草植被建设提供理论依据。主要研究结果如下:
(1)四种林木的径向变化表现为膨胀收缩旋回增长的模式。在整个生长季中,山杨径向增长了2.6mm,油松、胡颓子为0.5 mm,而辽东栎则不足0.5 mm。山杨径向持续增长的时间最长,从5 月到10 月均在增长;而油松和胡颓子的径向生长主要发生在6、7 月份,从8 月份开始其增长速率变缓;辽东栎在整个生长季节的径向生长最小,增长不明显。辽东栎日收缩量与膨胀量明显大于其它树种。采用主成分分析和线性逐步回归方法,建立了日膨胀量与日收缩量与三个主要环境因子之间的关系。发现日收缩量与日≥0 度的积温成正相关,而与最低6 小时相对湿度和日降雨量均呈负相关关系;而日膨胀量亦与≥0 度积温成正相关,而与其它环境因子的关系随着树种的不同而不同,表现出较大的变异性。
(2)5、6、7 月份三种树木的液流日动态表现为明显的双峰曲线;5-7 月,油松的液流速率最大,山杨次之,而辽东栎最小。油松和辽东栎液流速率在整个生长季表现出抛物线型变化规律,在7 月达到最大,8 月液流率减小;而山杨日最大液流速率和日平均液流速率从5 月到7 月变化不大,8 月亦明显下降。山杨形成层里面20mm 处的液流速率明显大于10mm 处的液流速率。在实验中还发现晚上三种树木树干中仍然有液流存在。五种环境因子均影响液流速率,但其中以太阳辐射强度和蒸汽压亏缺的作用最大。三种树木中,油松的单木耗水量最大,其日平均耗水量平均约为26L,其次为山杨,平均每天耗水量为16L,辽东栎日平均耗水量仅为9L,耗水量最低,辽东栎低耗水量可能是其适应当地环境,成为植被演替的顶极群落的重要原因。
(3)女贞发生空穴化的水势在-1.17— -1.35MPa 之间,导水率损失50%时对应水势为-2.18MPa。女贞基部离水的离体树枝、基部处于水中的离体树枝和未受干旱影响的整株植物照光下气孔导度和水势随时间的变化进程不同。在排除化学信号的情况下,证实水力信号是引起气孔导度降低的一个原因。植物栓塞导致气孔导度降低,同时二者之间存在反馈关系。