王志超，魏國(guó)余，竹萬(wàn)寬，杜阿朋

(1. 國(guó)家林業(yè)局桉樹研究開發(fā)中心，廣東 湛江 524022；2. 廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)，廣西 南寧 530001)

尾巨桉樹干莖流影響因子分析

王志超1，魏國(guó)余2，竹萬(wàn)寬1，杜阿朋1

(1. 國(guó)家林業(yè)局桉樹研究開發(fā)中心，廣東 湛江 524022；2. 廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)，廣西 南寧 530001)

為了準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)桉樹的生態(tài)水文功能，本文通過野外實(shí)測(cè)法，對(duì)尾巨桉不同徑級(jí)下的樹干莖流量進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并配合降雨量及樹體自身特征對(duì)莖流量的影響因子特征進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：尾巨桉樹干莖流量與降雨量呈顯著的正相關(guān)線性模型，且產(chǎn)生莖流的降水臨界值隨著徑級(jí)的增加而增大；尾巨桉樹干莖流與胸徑和冠幅呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.471和0.573，也與樹高呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.36。

尾巨桉；樹干莖流；降雨量；樹體特征

降水是生態(tài)系統(tǒng)中最具影響力的因素，影響著植物的生長(zhǎng)發(fā)育和分布[1]。森林對(duì)大氣降水有分配截留的作用，其中林冠截持的降雨經(jīng)樹葉、樹枝沿樹干流向地面的雨水即為樹干莖流[2-4]。它雖在水量平衡中占的比例不大，但卻有著重要的生態(tài)學(xué)、水文學(xué)及水土保持意義，它能減少雨滴擊濺侵蝕，同時(shí)攜帶淋洗樹冠得到的養(yǎng)分直接進(jìn)入林木根際區(qū)，促進(jìn)森林水分和養(yǎng)分再循環(huán)[5-7]，尤其是對(duì)于干旱貧瘠區(qū)的植物生長(zhǎng)有著顯著的影響，因此，近年來對(duì)樹干莖流的研究越來越受到森林生態(tài)、森林水文及水土保持研究者的重視[8]。桉樹(Eucalyptus)作為世界三大速生林種之一，具有速生豐產(chǎn)、耐貧瘠、干形通直等特點(diǎn)，已在我國(guó)熱帶及亞熱帶地區(qū)廣泛種植[9]，但桉樹的耗水問題以及生態(tài)功能一直存在著諸多爭(zhēng)議[10]，因此研究桉樹的樹干莖流對(duì)于正確認(rèn)識(shí)桉樹的生態(tài)水文功能有著重大的意義。尾巨桉(E. urophylla × E. grandis)是桉樹屬最具有代表性的樹種之一，目前對(duì)于尾巨桉樹干莖流的研究較少，本文通過野外實(shí)測(cè)法對(duì)尾巨桉的樹干莖流進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，探討降雨特征與樹干莖流的關(guān)系及其影響因子，揭示尾巨桉樹干莖流的變化規(guī)律，從而為進(jìn)一部探討桉樹生態(tài)水文功能奠定基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣東湛江桉樹林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，屬熱帶海洋性氣候，年降雨量集中在1 200 ～ 1 700 mm之間，全年分為旱雨兩季，降雨多集中在 4—10月份，占全年降雨量的 77% ～85%，屬雨季；11月至翌年3月屬旱季；年平均氣溫在23℃左右，最低溫度在0℃以上，太陽(yáng)年輻射總量4 240 MJ·m-2左右，年相對(duì)濕度在80%以上。土壤類型主要有淺海沉積物磚紅壤和玄武巖磚紅壤，其次為砂頁(yè)巖紅壤、花崗巖磚紅壤，有機(jī)質(zhì)含量在1%以上，pH 4.5 ～ 5.3，土壤肥力屬中等水平，氣候很適合桉樹生長(zhǎng)[11]。試驗(yàn)地造林樹種為尾巨桉DH32-29，造林方式為挖穴造林，部分平地部分山地，其中山地平均坡度約為10°。

2 研究方法

2.1 樹干莖流的測(cè)定

通過徑級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木法在樣地內(nèi)按林木胸徑對(duì)林木進(jìn)行分級(jí)(4 cm一個(gè)徑級(jí))，再?gòu)母骷?jí)林木中選取2 ～ 6株樹形和樹冠中等的標(biāo)準(zhǔn)木進(jìn)行莖流收集[12]。并準(zhǔn)確測(cè)定胸徑和樹冠冠幅。在選定的每株標(biāo)準(zhǔn)木上，胸徑部位上下采用剖開的膠皮管螺旋形地(繞2～ 3圈)圍在刮平樹皮的樹干上做成截水槽，用小釘固定膠皮管，再用玻璃膠固定并封嚴(yán)接縫處，以防漏水，末端伸出完整的膠皮接到密封的塑料桶內(nèi)，在每場(chǎng)降雨后對(duì)塑料桶中接存的水量進(jìn)行測(cè)定[13-14]。

2.2 林外降雨量的測(cè)定

由于無(wú)法對(duì)冠上降水量進(jìn)行直接測(cè)定，本研究利用林外自動(dòng)氣象觀測(cè)場(chǎng)進(jìn)行同步測(cè)定。

2.3 統(tǒng)計(jì)分析

觀測(cè)數(shù)據(jù)采用EXCEL 2003和SPSS 17.0分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 尾巨桉樹干莖流與降雨量的關(guān)系

本研究記錄了7場(chǎng)降雨數(shù)據(jù)，每次降雨后均相應(yīng)地測(cè)量了樹干莖流量。分別對(duì)不同徑級(jí)尾巨桉樹干莖流與降雨量進(jìn)行回歸分析，得出尾巨桉不同徑級(jí)下莖流量與降雨量的擬合回歸方程見表1。由表1可以看出：尾巨桉樹干莖流與降雨量呈顯著的線性關(guān)系，R2變化范圍為0.669 0 ～ 0.997 2。

通常在一次降水過程中，只有當(dāng)樹體表面充分濕潤(rùn)并有持續(xù)降水時(shí)才產(chǎn)生樹干莖流，即存在一個(gè)產(chǎn)生樹干莖流的降水臨界值[15]，由回歸方程可以看出，不同徑級(jí)下的降水臨界值不同，并隨著徑級(jí)的增加而增大。這是由于胸徑越大，樹體表面積越大，樹體的飽和持水量也越大。

表1 樹干徑流量與降雨量張性模型

3.2 尾巨桉樹干莖流與樹體特征的關(guān)系分析

影響樹干莖流的因素除了與降雨量有關(guān)，還與樹木本身的樹體特征有關(guān)[16]，包括冠幅、胸徑和樹高等。從監(jiān)測(cè)的7場(chǎng)降雨中隨機(jī)選取一場(chǎng)降雨，將選取的23株標(biāo)準(zhǔn)木各徑級(jí)的胸徑、樹高和冠幅分別與同步產(chǎn)生的莖流量進(jìn)行作圖(圖1)。樹干莖流與冠幅、樹高及胸徑都有著相同的變化趨勢(shì)。冠幅越大，截留的降雨面積越大，產(chǎn)生的樹干莖流相應(yīng)的也越多；胸徑和樹高直接影響著樹干的表面積，即產(chǎn)生莖流的承載面積，因此胸徑樹高越大，樹干莖流的承載面積越大，因此產(chǎn)生的莖流量也會(huì)隨之增大。

對(duì)樹干莖流量與樹體自身特征進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，結(jié)果見表2。由表2可看出：樹干莖流與胸徑、冠幅呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與樹高呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。為揭示各樹體特征對(duì)樹干莖流的綜合影響，建立樹干莖流量與上述樹體個(gè)特征間多元線性模型，采用逐步法進(jìn)行回歸分析得出回歸方程：

式中：Y為樹干莖流量(L)；X1為胸徑(cm)；X2為冠幅(m2)，調(diào)整R2=0.525大于其他擬合方程，且標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)的誤差為2.23小于其他擬合方程，擬合效果良好。

4 結(jié)論與討論

尾巨桉不同徑級(jí)的樹干莖流量與降雨量均呈顯著的線性關(guān)系，且隨著降雨量的增大而逐漸增加。降雨量越大，單位面積內(nèi)樹體截獲的降雨越多，因此產(chǎn)生的樹干莖流量越大，這一擬合結(jié)果與崔鴻俠等[8]對(duì)丹江口庫(kù)區(qū)主要森林類型的樹干莖流研究結(jié)果相似，同時(shí)在以往的樹干莖流和降雨量關(guān)系模型研究報(bào)道中也較多[17]。

除了線性模型之外，其他樹種樹干莖流量與降雨量為冪函數(shù)模型[18]或雙曲線模型[13,19]的報(bào)道也較多。這說明不同地域及群落樹干莖流具有獨(dú)特性，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ筒荒茈S意外延和推廣使用。

樹干莖流均存在一個(gè)產(chǎn)生莖流的降水臨界值，這主要與樹種自身特征有關(guān)，包括樹皮特性、胸徑樹高等，尾巨桉產(chǎn)生莖流的降水臨界值隨著徑級(jí)的增大，也逐漸增大，這是由于胸徑越大，樹體表面積越大，樹體的飽和持水量也越大。

尾巨桉樹干莖流量除了與降雨量有關(guān)，還與樹體的自身特征有關(guān)，通過本研究發(fā)現(xiàn)：尾巨桉樹干莖流與胸徑和冠幅呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)關(guān)系，與樹高呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)關(guān)系，這主要是由于冠幅越大，截留的降雨面積越大，相應(yīng)產(chǎn)生的樹干莖流也越多；胸徑和樹高直接影響著樹干的表面積，即產(chǎn)生莖流的承載面積，因此胸徑樹高越大，樹干莖流的承載面積越大，因此產(chǎn)生的莖流量也會(huì)隨之增大。

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Analyses of Factors Influencing Tree Stem Flow of Eucalyptus

WANG Zhi-chao1, WEI Guo-yu2, ZHU Wan-kuan1, DU A-peng1
(1. China Eucalypt Research Centre, Zhanjiang 524022, Guangdong, China; 2. Guangxi Gaofeng Forest Farm, Nanning 530001, Guangxi, China)

In order to accurately understand the ecological and hydrological functions of Eucalyptus plantations, this article reports on field surveys conducted to study factors influencing tree stem flow of Eucalyptus, focusing on rainfall and tree size and morphology. The results showed that stem flow of eucalypt trees and rainfall showed a significantly, positive and linear relationship. Stem flow also increased as diameter class increased w ith stem flow being significantly, positively correlated w ith both DBH and crown size (P < 0.01) w ith correlation coefficients of 0.47 and 0.57 respectively. Tree height also had a significant, positive correlation (P < 0.05) w ith stem flow, w ith a correlation coefficient of 0.36.

Eucalyptus urophylla × E. grandis; stem flow; rainfall; tree characteristics

S718.5

A

2015-11-20

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31300383)；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(CAFYBB2014QB024)；廣東湛江桉樹林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站(2015-LYPT-DW-006) .

收稿日期：王志超(1988— )，男，碩士，助理工程師，主要從事桉樹生態(tài)水文研究. E-mail:wzc2254@163.com