基于通径分析的龙爪槐液流预测模型研究

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1、基于通径分析的龙爪槐液流预测模型研究摘要：利用DYNAGAGE包裹式茎流测量系统和MONITOR自动气象站测量了鲁东大学校内一株典型龙爪槐(Sophorajaponica)的液流速率和微环境气象条件，对所得数据进行通径分析，得到了龙爪槐的液流速率回归预测模型，并对预测结果进行了分析。结果表明，在充分供水条件下，太阳总辐射量、光合有效辐射量和大气温度是影响龙爪槐液流的主要气象因子；预测模型的精度随距离参照日期的延长而降低，预测模型的精度在17:00之后显著降低。关键词：龙爪槐(Sophorajaponica);液流速率;气象因子；通径分析；预测模型中图分类号：S792.26；S715.4文献标识

2、码：A文章编号:0439-8114(2016)11-2834-04DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.11.030树干液流是指蒸腾在植物体内引起的上升流，根部吸收的水分有99.8%以上消耗在蒸腾上［1］，因此，通过精确测定液流量，可以基本确定植株的蒸腾失水量。蒸腾在土壤-植物-大气连续体(SPAC)水热传输过程中占有极为重要的地位，一直是农学、林学、气象学、水文学、生态学等相关学科及领域共同关注的重要课题之一［2］。长期以来，林木耗水性研究一直停留在由单叶或单枝蒸腾作用向单株乃至整个林分群体蒸散耗水扩展的传统方法上，测定结果与真值偏差严重，难以在实际当

3、中应用［3-5］。基于热平衡理论的热脉冲法(Heatpulsevelocity)和热扩散法(Thermaldissipationmethod)是在基本保持树木自然生长状态下测定植株的蒸腾量，具有连续观测、时间分辨率高、不破坏植被、野外操作方便等优点，在国内外得到广泛的应用［6-8］。但以往对树木液流的研究多是用插针式探头，需先在树干上打孔，因而对树木有一定的损伤，且存在探针插入树干深度、方向、由单位面积液流量向整株树木液流量转换误差等问题，测量精度受到一定的影响［6-10］。包裹式茎流计探针安装时无需在树干上打孔，不破坏树木的自然生长状态，比插针式茎流计测量精度更高。为此，本文应用包裹式茎流计

4、测量了鲁东大学校内一株典型龙爪槐(Sophorajaponica)几个时期内的液流速率，并同步观测了微环境气象因子，分析了龙爪槐的液流变化及与太阳总辐射量、光合有效辐射量、空气温度、空气湿度和风速等气象因子的关系，应用通径分析筛选出几个主要液流影响因子，建立回归模型，比较了不同时期预测模型的精度。1材料及方法1.1材料在鲁东大学校园内选择长势良好，树干通直，冠幅适中，树皮光滑，无病虫害的一株龙爪槐作为被试验树木。龙爪槐为3a树种，胸径5.5cm，树高2.7m，树冠2.5mX2.3m。1.2方法在所选样木的胸高(1.3m)处安装仪器，以避免近地处冷液流的影响。在光滑的茎段上用小刀将树干外的死树皮

5、刮去，再用细砂纸将其打磨光滑，涂上一层很薄的硅胶树脂(G4型)，防止水分顺树干进入测定部分或者水气的液化，保护探头不受损伤和与树干粘连。然后用“O”形环将探头的上下两头密封严实，为了防止太阳辐射对探头的影响，在安装好探头后再在探头的外层包裹上3层铝箔。探头通过SF2-135数据转换器与数据采集器(CHANNELDATALOGGER)连接，利用12V铅蓄电池给数据采集器供电。在距样木3m的空地上安置自动气象站，自动气象站可同步观测太阳总福射量(xl，W/m2)、光合有效福射量(x2,mMol/s)、空气温度(x3,°C)、空气湿度(x4，％)和风速(x5,m/s)等气象因子。由于是在充分供水的条

6、件下测定龙爪槐树干液流，土壤水分不是树木茎流的制约条件，因此土壤水分状况不予考虑。自动气象站和茎流计数据采样间隔均为15s，每10min计算平均值并记录下来。由于晴天的液流数据更具代表性，因此分析所用数据均取自晴天的液流和气象数据。2结果与分析2.1龙爪槐液流速率日进程分析液流速率是植物蒸腾大小的反映，而蒸腾大小又受到叶片气孔开度的影响，辐射、湿度和风速等环境因素均会影响到气孔开度，从而导致液流速率的改变，这种变化在夏日的晴天表现最为明显。2005年8月20-21日两个连续晴天的龙爪槐液流日进程如图1。由图1可知，在晴朗的夏日，龙爪槐液流速率日进程表现为白天波动比较大，呈现多峰曲线形式，夜间数

7、值比较低且相对平稳。树干液流从7:00左右开始启动，启动时液流速率约为230g/h，8:00左右开始迅速上升，8:40达到一天当中的最大值4200g/h，随后液流速率在4000g/h左右波动。11:10出现午间的一个波谷值2900g/h，液流速率低值时间一直持续到13:00,之后出现另一个波峰值3800g/h，随后树干液流呈现波动下降，17:10开始迅速降低，19:10开始缓慢下降，20:00左右