应用热消散和热平衡的液流测定方法估测竹林的水分利用

旺盛的蒸腾是竹子迅速生长的重要代谢保障，对林区生态系统的水循环和水量平衡发挥关键作用，如何准确估测竹林的蒸腾耗水是迫切需要解决的方法和学术难题。目前研究树木水分生理和森林水文广泛采用的液流测定方法却少有在竹林中应用，而仅有的几项研究报道由于缺乏严谨的实验验证，结果的误差较大而缺少说服力。我们认为竹壁结构的异质性和竹竿中央空腔造成的热量不均匀分布，是基于热通量交换的液流测定系统测量竹子蒸腾不准确的主要原因。将采用自行设计的注水变压液流特性测定法和传统的整树容器称重法，验证热消散(TDP)和热平衡(SHB)液流测定系统估测竹子水分利用的适用性。结合种群的结构特点，提出竹子借助根系的水分再分配进行异株补偿水力限制，水分蒸腾主要受年龄而不是竹形大小影响的新观点。通过分析竹子蒸腾的年龄效应，阐晰不同种植密度竹林水分利用的变化规律，为竹林生产和集水区水源管理提供有效的林型设计和措施，有明显的科学价值。

准确测定竹子的蒸腾耗水是揭示竹林水分利用规律及相耦联的碳吸收机理、评价竹林对集水区水量平衡调控作用的重要前提，能为竹林生产和集水区水源管理提供有效的林型设计和措施，有明显的科学价值。由于竹壁较薄和结构不均匀，流行的树干液流测定技术在竹子上的应用受到限制，需进行必要的验证和校正。本项目采用自行设计的离体注水变压液流特性测定实验，结合整树容器称重法，验证液流测定系统并校正液流计算公式，以改进的液流测定系统长期监测竹林蒸腾，研究影响竹子水分利用的年龄效应、地下茎水分再分配的异株补偿水力限制等特殊机制，取得以下重要结果：.（1）Granier原始公式计算的茶杆竹、粉单竹、青皮竹和毛竹日蒸腾量比经过验证和校正公式的计算结果分别低78.1%、22.87%、20.6%、4.6%，龙头竹日蒸腾量则略高，可见Granier原始公式计算的蒸腾量有不同程度的偏差，证明应用之前进行验证和校正的必要性。本研究首次同时采用室内离体验证和户外整树校正两种方法，保证测定结果的准确。实验证明经验证和校正的改进热消散探针是估测竹类植物水分利用的合适方法。.（2）观测结果显示，无论干季还是湿季，粉单竹和毛竹平均日蒸腾量均呈现幼龄成熟老龄的规律，并与水力导度的龄级变化一致，有力的证明年龄对竹子水分利用的明显效应，水力功能随年龄增大而下降是蒸腾减少的主要原因。.（3）独立切根实验显示，幼龄毛竹基本上从邻株获取水分，该部分水量可占总蒸腾的20%，相应的叶片水势呈现相同的变化规律，无论干季还是湿季，幼竹叶片水势总是大于成熟和老龄竹，而切根毛竹叶片水势低于正常毛竹，说明竹子通过地下茎进行异株补偿水力限制。.（4）毛竹林和粉单竹林年蒸腾量分别为423和360 mm，只占当地年降雨量很少的比例，对区域水量平衡未构成明显的压力，在华南大面积种植有合理的实验支撑。.（5）对决定竹林蒸腾的竹壁横截面积和液流的取样大小与相对标准误差关系的分析显示，粉单竹两特征的最优取样大小分别为8和17株，而且，随机取样比分层取样有较低的误差，分析结果为进行基于液流特征测定竹林蒸腾提供最佳的取样选择，避免无限制地增加取样数，保证测定准确度的同时节约实验成本。.项目执行期间共发表期刊论文15篇，其中SCI论文5篇，其余为国内核心刊物论文。培养博士3名、硕士2名。