聞靚 王旋 劉竹

摘要：擬分析楊樹莖流的變化，探討影響楊樹莖流變化的氣象因子及其響應規(guī)律，以期為后續(xù)楊木活樹改良及其活樹藥液上升機制的研究提供理論基礎。采用Flow32A-1K包裹式莖流儀測定楊樹的莖流速率，并借助太陽能表、溫濕度計同步測量氣象因子。結果表明，楊樹莖流速率與太陽輻射強度、空氣溫度均有顯著的正相關性，與空氣相對濕度呈負相關。在陰天、晴天條件下，氣象因子對楊樹莖流速率的影響程度有所差異。晴天時，影響程度表現(xiàn)為太陽輻射強度>空氣溫 度> 空氣相對濕度;陰天時，影響程度表現(xiàn)為空氣溫度>太陽輻射強度>空氣相對濕度。

關鍵詞：楊木;莖流速率;莖流變化;氣象因子

中圖分類號： S718.45 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）02-0142-03

楊樹分布廣，生長快，在江蘇省得到了廣泛的種植，其種植及加工產(chǎn)業(yè)已成為徐州、淮安、宿遷等城市的支柱產(chǎn)業(yè)。但是，由于速生楊木具有生產(chǎn)周期短、密度低、材質(zhì)松軟、易變色、易腐朽等缺點，從而限制了其高效利用。為了實現(xiàn)劣材優(yōu)用，須要對楊木進行防腐處理。研究楊樹莖流變化是開展活樹楊木防腐處理的基礎，從楊樹基部注入防腐藥液，藥液隨著樹干莖流流動，向上運輸至樹梢，可以達到活樹楊木防腐處理的目的。植株莖流速率與蒸騰作用、全球輻射、空氣、濕度有關[1-3]，與蒸騰速率也存在一定的關聯(lián)性[4]。通過研究楊樹莖流的變化規(guī)律，分析太陽輻射、溫濕度氣象因子與楊樹莖流的相關性，對確定活樹防腐藥液注入時間、監(jiān)控防腐藥液上升高度有重要的作用。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗區(qū)位于南京林業(yè)大學校內(nèi)試驗地，地理位置為118°81′E，32°08′N，處于亞熱帶季風氣候區(qū)，雨量充沛。試驗區(qū)年平均氣溫為15.4 ℃，極端最高氣溫為39.7 ℃，極端最低氣溫為-13.1 ℃，年平均降水量為1 106 mm。土壤pH值為4～6，呈酸性。

1.2 試驗材料

以生長發(fā)育正常、無缺陷和病蟲害的南林0895楊（Populus×euramericana‘Nanlin 0895）作為研究對象，選取胸徑約為1.20 cm的3株楊樹（表1），于2017年4月27—29日連續(xù)3 d測量楊樹的莖流速率，其中4月27日為陰天，4月 28—29 日為晴天。

1.3 試驗方法

利用Flow32A-1K包裹式莖流儀，將3株楊樹分別用包裹式傳感器進行包裹，詳見表1。數(shù)據(jù)采集器每10 s進行1次，根據(jù)試驗需要，每15 min計算1次莖流速率的平均值，并將其儲存起來。在莖流儀運行的同時，使用泰仕記錄型太陽能表和溫濕度計，每隔15 min記錄1次太陽輻射強度和溫濕度。之后用Excel 2010、SPSS 24.0對試驗數(shù)據(jù)進行整理，并繪制圖表進行分析。

2 結果與分析

2.1 楊樹莖流晝夜變化規(guī)律

圖1為平均胸徑為1.20 cm的3株楊樹在4月27—29日的平均莖流速率變化規(guī)律?？梢钥闯?，楊樹莖流速率變化具有明顯的規(guī)律，其曲線呈寬峰狀[5]。06：00左右日出時，氣孔開啟，莖流隨之啟動，隨著太陽輻射強度持續(xù)增強，莖流速率迅速變大;在07：00—08：00時間段內(nèi)，莖流速率的增長幅度最大。與此同時，氣溫也在提高，相對濕度隨著減小。12：00 時，太陽輻射強度最大，溫度最高，楊樹為保護自身而關閉氣孔，進行“午休”[6-8]，這時蒸騰作用減緩，莖流速率增長幅度也減緩。楊樹經(jīng)過一段時間的休息，氣孔開啟，莖流速率于14：15—14：45間達到峰值。4月27—29日3 d的莖流速率峰值分別是42.79、46.45、54.01 g/h。隨后，太陽輻射強度逐漸減弱，莖流速率變小，在17：00—18：00之間的減小幅度最大。在同一階段，溫度也不斷降低，空氣相對濕度隨著上升。日落后，莖流趨于穩(wěn)定，此時，莖流速率處于較低水平，但不完全為0，這是由于在夜間楊樹存在根壓，水分因此進入楊樹體內(nèi)，從而產(chǎn)生微弱的液流[9]。

2.2 陰晴天楊樹莖流的變化規(guī)律

圖1中的4月27日為陰天，4月28—29日為晴天。不難發(fā)現(xiàn)，楊樹莖流速率在陰晴天都存在明顯的日夜節(jié)律，然而晴天和陰天的莖流日變化趨勢有所不同。晴天時，氣象因子進行有規(guī)律的變化，莖流變化趨勢呈明顯的單峰狀。而陰天時，太陽輻射強度不穩(wěn)定，具有一定的波動性，從而導致楊樹莖流速率變化不穩(wěn)定，出現(xiàn)雙峰或多峰現(xiàn)象[10-11]，使其莖流速率曲線呈現(xiàn)多峰狀。此外，陰天時太陽輻射強度和空氣溫度都較低，因此楊樹的莖流速率小于晴天時的莖流速率，且前者的峰值也略低于后者。

2.3 莖流變化與氣象因子的響應

2.3.1 莖流變化與太陽輻射強度 楊樹莖流速率的變化趨勢與太陽輻射強度的變化趨勢大致相同（圖2），回歸分析結果（圖3）顯示，其莖流速率與太陽輻射強度呈正相關[12]。莖流啟動后，隨著太陽輻射持續(xù)增強，莖流速率提高;隨著太陽輻射不斷減弱，莖流速率降低。由于楊樹的“午休效應”，莖流速率到達峰值的時間比太陽輻射強度晚2 h左右。太陽輻射強度是引起莖流變化的主要因素，它會影響氣孔開合，控制莖流啟動，此外，太陽輻射還可通過引起溫度的變化來影響莖流速率[13]。

2.3.2 莖流變化與空氣溫度 從楊樹莖流速率與空氣溫度的日變化（圖4）及回歸分析結果（圖5）可知，空氣溫度對楊樹莖流速率的影響顯著，且兩者呈正相關[14]。隨著空氣溫度增大，莖流速率增大;隨著空氣溫度降低，莖流速率減小。空氣溫度于12：30—13：30 之間出現(xiàn)峰值，比莖流速率峰值出現(xiàn)時間大約早2 h。隨著4月27—29日3 d的最高空氣溫度不斷升高，這3 d的莖流速率峰值也出現(xiàn)明顯變化。

2.3.3 莖流變化與空氣相對濕度 空氣相對濕度的變化趨勢與楊樹莖流速率的變化趨勢相反，呈現(xiàn)負相關關系（圖6、圖7）。當楊樹莖流啟動時，楊樹處于濕度較高的環(huán)境中。隨著太陽升起，濕度減小，莖流速率變大。12：00時，空氣相對濕度降至最低值，隨后莖流速率到達峰值。之后相對濕度升高，莖流速率變小[15]。連續(xù)3 d的空氣相對濕度最小值相差不大，而莖流速率最大值逐漸升高。由此可以看出，與空氣溫度、太陽輻射強度相比，空氣相對濕度對莖流速率的影響相對較小。

2.3.4 多因素分析 在陰天、晴天，不同氣象因子與樹木莖流變化的相關性強弱排序不同[16-19]。用多元逐步回歸法，分析太陽輻射強度、空氣溫度、空氣相對濕度對楊樹莖流速率的影響，分別得到晴天、陰天條件下樹干莖流速率的回歸方程：

V晴天=0.021R晴天+0.876T晴天-0.284H晴天+10.381;

V陰天=0.018R陰天+1.724T陰天-0.081H陰天-23.607。

式中：V為莖流速率（g/h）;R為太陽輻射強度（W/m2）;T為空氣溫度（℃）;H為空氣相對濕度（%）。

在晴天條件下，對這3個氣象因子同時進行數(shù)據(jù)分析，由表2可以看出，這3個因素影響莖流速率變化的P值均≤0.05，表明影響顯著。太陽輻射強度、空氣溫度、相對濕度的標準化系數(shù)Beta分別為0.380、0.360、-0.278，表明在晴天條件下，太陽輻射強度對楊木莖流速率的影響最大，空氣溫度次之，空氣相對濕度的影響最小。

在陰天條件下，對這3個氣象因子同時進行數(shù)據(jù)分析，由表3可以看出，空氣溫度、太陽輻射強度、空氣相對濕度的標準化系數(shù)Beta分別為0.695、0.349、-0.074，說明在陰天條件下，空氣溫度對楊樹莖流速率的影響最大，太陽輻射強度次之，相對濕度的影響最小。

3 結論

（1）楊樹莖流速率具有規(guī)律性的日夜變化，且夜晚莖流速率不完全為0，其變化趨勢呈現(xiàn)典型的峰狀曲線。（2）楊樹莖流速率與太陽輻射強度、空氣溫度存在顯著的正相關關系，與空氣相對濕度呈現(xiàn)出負相關性。（3）對陰天、晴天條件下的楊樹莖流速率與太陽輻射強度、溫度和相對濕度等氣象因子進行多元線性逐步回歸分析，獲得如下方程：V晴天=0.021R晴天+0.876T晴天-0.284H晴天+10.381;V陰天=0.018R陰天+1.724T陰天-0.081H陰天-23.607。（4）在陰天、晴天，氣象因子對楊樹莖流速率的影響程度不同，在晴天時，影響程度排序為太陽輻射強度>空氣溫度>空氣相對濕度;在陰天時，影響程度排序為空氣溫度>太陽輻射強度>空氣相對濕度。

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