河北省清苑縣平原區國槐耗水特征研究

肖永青　劉志煒　王冰鶴　董陽　許葉

摘要以保定清苑縣北王力鄉林場的國槐（Sophora japonica）為研究對象，采用熱擴散式探針法（TDP）檢測國槐在不同季節、不同時刻的耗水量，分析國槐耗水量在不同生長季節下的波動規律。結果表明：在春季4—6月，平均耗水量約為1.34 mm·d^-1，日耗水量波動不大。在夏季7—9月，日耗水量相比春季的日耗水量波動較大，尤其是8月的耗水量波動最大，夏季的平均日耗水量為1.08 mm·d^-1，夏季的日耗水量相較于春季的日耗水量有所減少。在秋季10—11月份，10月份的平均日耗水量1.29 mm·d^-1左右，11月份日平均耗水量1.25 mm·d^-1左右，秋季的日耗水量相比夏季的耗水量有所上升，波動幅度較前兩個季度平穩。1天內不同時間和不同生長季節中耗水量的差異與氣候息息相關。

關鍵詞 國槐;熱擴散探針法;耗水特征

中圖分類號：S792.26文獻標識碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.04.007

Water Consumption Characteristic of Sophora japonica in Plain Area of Qingyuan County，Hebei Province

Xiao Yongqing1，Liu Zhiwei1，Wang Binghe2，Dong Yang1，Xu Ye1

（1.Hebei Province Forestry and Grassland Bureau，Shijiazhuang 051430，Hebei;2.Hebei Agricultural University，Baoding 071000，Hebei）

Abstract This study investigated the fluctuation of water consumption of Sophora japonica in Beiwangli Township forest farm （Qingyuan County，Baoding） in different growing seasons. The water consumption rate of S. japonica in different seasons and different times were measured by thermal diffusion probe （TDP） method. The results indicated that the average daily water consumption of S. japonica was 1.34 mm·d^-1in spring （from April to June），and the fluctuation of the daily water consumption was low. In summer，between July and September，the average daily water consumption was 1.08 mm·d^-1，which was smaller than that in spring. The fluctuation of the daily water consumption in summer was relatively larger than spring，especially in August，which had the most significant fluctuation. The average daily water consumption in autumn had increased compared with that in summer，and the fluctuation was relatively stable compared with the previous two seasons. The average daily water consumption were 1.29 mm·d^-1and 1.25 mm·d^-1in October and November，respectively. The difference of water consumption at different times of the day and in different growing seasons were closely related to climate.

Key wordsSophora japonica;thermal diffusion probe （TDP）;consumption characteristics

近年來，隨著水資源日益緊張，研究樹木的耗水特征對選擇造林樹種、調整種植結構及對節省水資源有重要意義。因此，樹木的耗水特征受到許多學者的關注與研究。水分是影響樹木生長、發育、繁殖等行為活動的重要因素之一，是維持樹木新陳代謝及各種活動不可或缺的因子。國槐（Sophora japonica）是平原農耕區重要造林樹種，栽植面積較大，研究其耗水特征對農耕區造林樹種選擇、調整種植結構有重要意義。

1 研究區概況

研究區位于保定市清苑縣北王力鄉林場，屬于典型平原農耕區，地理位置為38°41′35″ N，115°35′35″ E，海拔 25 m左右，屬溫帶大陸性季風氣候，其特點是四季分明，春季干燥多風，夏季炎熱多雨，雨、熱同季，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥。年平均氣溫13.1 ℃，1月平均氣溫-3.2 ℃，7月平均氣溫26.5 ℃。年平均降水量514.2 mm，年平均降水日數為70 d;降水集中于6—8月，7月最多。年平均風速1.6 m·s^-1。年平均蒸發量1 460.9 mm。全年日照2 788.9 h，光照率達67.9%。該地區的風向以北風、西北風為主，冬、春兩季多風。人工造林樹種主要有國槐、欒樹（Koelreuteria paniculata）、五角楓（Acer mono）、榆葉梅（Amygdalus triloba）、海棠（Malus spp.）、白蠟（Fraxinus chinesis）、108楊（Populus sp.）、榆樹（Ulmus pumila）、文冠果（Xanthoceras sorbifolium）、懸鈴木（Platanus acerifolia）、錦雞兒（Caragana sinica）、樹莓（Rubus idaeus）等;主要作物為小麥（Triticum aestivum）、玉米（Zea mays）、辣椒（Capsicum annuum）;主要草本植物有千屈菜（Lythrum salicaria）、狗尾草（Setaria viridis）、豬毛菜（Salsola collina）、刺兒菜（Cirsium setosum）等。F80849DF-0E0D-4572-BCF0-165EECEBDB69

2 研究方法

2.1 標準地設置與調查

國槐為本試驗項目指定的節水生態樹種。在保定市清苑縣北王力鄉林場布設長期協同固定觀測樣地，樣地規格為20 m×20 m。在標準地內進行每木檢尺，并在此基礎上選取生長良好、樹形因子差別不大的10株標準樣樹。采用熱擴散式液流測定系統 TDP，在樹干上安裝 10 mm 探針，TDP 安裝高度為 40 cm。利用專用塑料泡沫固定探針尾部，用防輻射鋁箔包裹，探針與 CR1000 數據采集器連接，進行連續測定，采集頻率每10 min 1次。

每木檢尺調查采用方法如圖1：首先在標準樣地內用測繩打出小網格，并簡單標定小網格的邊界點（如圖1中A1、B1、C1、D1四點）。小網格調查路線按照S形路徑進行，并按調查的先后對網格小樣地編號記錄。小網格具體尺寸視樣地狀況而定，本次調查評估每塊樣地規格為20 m×20 m，小網格規格為5 m×5 m。對喬木樹種（包括枯立木）胸徑、樹高、枝下高、冠幅、樹齡、優勢度、層次、起源、損傷、干形質量和病蟲害狀況等進行調查。

2.2 耗水測定方法

本試驗樹干邊材液流速率利用熱擴散式邊材液流探針 TDP（Thermal Dissipation Probe）進行測定[1]。將熱擴散式邊材液流探針TDP探頭的2枚探針，分上下方向插入樹干，下方探針為環境探針，上方探針持續加熱，測量兩個固定探針的溫度之差，用Grainer經驗公式計算樹干液流速率：

2.3 蒸騰耗水量的計算

為避免對標準樣樹的傷害，在樣地內選取 10株與樣樹胸徑差別較小的試驗樹[1]。植被耗水采用在固定樣地內設立樹干液流計并結合文獻資料獲取，基于樹干液流的林木蒸騰耗水量的計算公式如下：

3 結果與分析

3.1 國槐在春季4—6月的耗水量特性

春季是植物開枝散葉的重要時期。本研究根據保定市清苑縣氣候變化規律，選取4—6月作為春季調查期，并對植被耗水進行了監測與分析。由圖2可知，在春季4—6月是國槐生長的重要時期，國槐的單日耗水量在4月份為1.18～1.42 mm·d^-1，平均日耗水量1.3 mm·d^-1;5月國槐單日耗水量為1.28～1.52 mm·d^-1，平均日耗水量1.4 mm·d^-1;6月國槐單日耗水量為1.27～1.41 mm·d^-1。平均日耗水量1.34 mm·d^-1，平均日耗水量在4—5月逐月小幅上升，且5月平均耗水量在春季時期最高，這一現象與國槐自身特性和氣溫變化等因素有很大關聯。

3.2 國槐在夏季7—9月的耗水量特性

夏季是植物生長旺盛的季節，其耗水量也是較為活躍且多變的。本研究根據保定市清苑縣氣候規律，選取7—9月作為夏季調查期，對國槐的耗水進行了監測與分析。

通過圖3可以看出夏季7—9月典型天氣條件下一天內耗水差異變化，尤其是8月波動最大。7月國槐的日耗水量1.02～1.3 mm·d^-1，平均日耗水量1.16 mm·d^-1。8月國槐的日耗水量0.71～1.29 mm·d^-1，平均日耗水量1.0 mm·d^-1。9月國槐的日耗水量1.02～1.3 mm·d^-1，平均日耗水量1.16 mm·d^-1。通過研究發現，在夏季國槐平均日耗水量波動較大，相較于春季，夏季的耗水量要比春季的耗水量低。3.3國槐在秋季10—11月的耗水量特性

秋季是植物生長放緩、結果落種并為越冬進行準備的時期，不同樹種表現出了較大的差異。本研究選取10—11月作為秋季調查期，對國槐耗水進行了監測與分析。通過圖4可以觀察到，國槐平均日耗水量在這個階段比夏季的耗水量要高。10月國槐的日耗水量1.16～1.42 mm·d^-1，平均日耗水量1.29 mm·d^-1。11月國槐的日耗水量1.2～1.3 mm·d^-1，平均日耗水量1.25 mm·d^-1。國槐的日耗水量變化幅度在秋季因落種等行為因素導致耗水量有所升高。10月與11月的波動幅度比夏季有所減小。

4 結論與討論

試驗研究表明，大田耕地條件下國槐的耗水特征在不同的生長季節、不同時間維度下有著不同的耗水量，參考前人的研究結果發現，國槐的日平均耗水量約為1.0 mm·d^-1，與本研究結果相近。通過對本試驗的研究數據進行分析發現，在一天內溫度高的時刻，耗水量比一般時刻要低。經過對國槐的研究和相關文獻得知，由于氣溫的升高，植物體為避免水分的過度蒸騰進行了氣孔的關閉，這是植物體進行避旱的一種措施，所以下午耗水量反而比一般時刻低;植物體在夜間進行呼吸作用消耗一定量的水，所以在夜間時耗水量趨于平緩，差值不大。當太陽升起時，植物體開始進行光合作用，耗水量明顯加大。

通過分析國槐各月耗水量趨勢得出：4—6月春季時期內，國槐耗水量逐月小幅升高，且耗水量波動較大。7—8月夏季時期，國槐耗水量較4—6月春季耗水量波動大，尤其是8月波動幅度最大，但夏季的日耗水量比春季的日耗水量小。10—11月秋季時期，國槐耗水量相比夏季的耗水量有所升高，但秋季的日耗水量波動比夏季波動幅度小，耗水量變化幅度趨于平穩，維持在1.26 mm·d^-1左右，其原因是國槐進行落種等行為活動和氣候條件變化等因素，導致國槐在秋季時期日耗水量有所上升。本研究發現了國槐的耗水特性規律，對保定市清苑縣種植節水樹種提供了理論依據。

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