尾巨桉树干茎流影响因子分析

王志超，魏国余，竹万宽，杜阿朋

(1. 国家林业局桉树研究开发中心，广东 湛江 524022；2. 广西国有高峰林场，广西 南宁 530001)

尾巨桉树干茎流影响因子分析

王志超1，魏国余2，竹万宽1，杜阿朋1

(1. 国家林业局桉树研究开发中心，广东 湛江 524022；2. 广西国有高峰林场，广西 南宁 530001)

为了准确认识桉树的生态水文功能，本文通过野外实测法，对尾巨桉不同径级下的树干茎流量进行连续观测，并配合降雨量及树体自身特征对茎流量的影响因子特征进行研究。结果发现：尾巨桉树干茎流量与降雨量呈显著的正相关线性模型，且产生茎流的降水临界值随着径级的增加而增大；尾巨桉树干茎流与胸径和冠幅呈极显著正相关(P＜0.01)，相关系数分别为0.471和0.573，也与树高呈显著正相关(P＜0.05)，相关系数为0.36。

尾巨桉；树干茎流；降雨量；树体特征

降水是生态系统中最具影响力的因素，影响着植物的生长发育和分布[1]。森林对大气降水有分配截留的作用，其中林冠截持的降雨经树叶、树枝沿树干流向地面的雨水即为树干茎流[2-4]。它虽在水量平衡中占的比例不大，但却有着重要的生态学、水文学及水土保持意义，它能减少雨滴击溅侵蚀，同时携带淋洗树冠得到的养分直接进入林木根际区，促进森林水分和养分再循环[5-7]，尤其是对于干旱贫瘠区的植物生长有着显著的影响，因此，近年来对树干茎流的研究越来越受到森林生态、森林水文及水土保持研究者的重视[8]。桉树(Eucalyptus)作为世界三大速生林种之一，具有速生丰产、耐贫瘠、干形通直等特点，已在我国热带及亚热带地区广泛种植[9]，但桉树的耗水问题以及生态功能一直存在着诸多争议[10]，因此研究桉树的树干茎流对于正确认识桉树的生态水文功能有着重大的意义。尾巨桉(E. urophylla × E. grandis)是桉树属最具有代表性的树种之一，目前对于尾巨桉树干茎流的研究较少，本文通过野外实测法对尾巨桉的树干茎流进行连续观测，探讨降雨特征与树干茎流的关系及其影响因子，揭示尾巨桉树干茎流的变化规律，从而为进一部探讨桉树生态水文功能奠定基础。

1 试验地概况

试验地位于广东湛江桉树林生态系统国家定位观测研究站，属热带海洋性气候，年降雨量集中在1 200 ～ 1 700 mm之间，全年分为旱雨两季，降雨多集中在 4—10月份，占全年降雨量的 77% ～85%，属雨季；11月至翌年3月属旱季；年平均气温在23℃左右，最低温度在0℃以上，太阳年辐射总量4 240 MJ·m-2左右，年相对湿度在80%以上。土壤类型主要有浅海沉积物砖红壤和玄武岩砖红壤，其次为砂页岩红壤、花岗岩砖红壤，有机质含量在1%以上，pH 4.5 ～ 5.3，土壤肥力属中等水平，气候很适合桉树生长[11]。试验地造林树种为尾巨桉DH32-29，造林方式为挖穴造林，部分平地部分山地，其中山地平均坡度约为10°。

2 研究方法

2.1 树干茎流的测定

通过径级标准木法在样地内按林木胸径对林木进行分级(4 cm一个径级)，再从各级林木中选取2 ～ 6株树形和树冠中等的标准木进行茎流收集[12]。并准确测定胸径和树冠冠幅。在选定的每株标准木上，胸径部位上下采用剖开的胶皮管螺旋形地(绕2～ 3圈)围在刮平树皮的树干上做成截水槽，用小钉固定胶皮管，再用玻璃胶固定并封严接缝处，以防漏水，末端伸出完整的胶皮接到密封的塑料桶内，在每场降雨后对塑料桶中接存的水量进行测定[13-14]。

2.2 林外降雨量的测定

由于无法对冠上降水量进行直接测定，本研究利用林外自动气象观测场进行同步测定。

2.3 统计分析

观测数据采用EXCEL 2003和SPSS 17.0分析软件进行统计分析和作图。

3 结果与分析

3.1 尾巨桉树干茎流与降雨量的关系

本研究记录了7场降雨数据，每次降雨后均相应地测量了树干茎流量。分别对不同径级尾巨桉树干茎流与降雨量进行回归分析，得出尾巨桉不同径级下茎流量与降雨量的拟合回归方程见表1。由表1可以看出：尾巨桉树干茎流与降雨量呈显著的线性关系，R2变化范围为0.669 0 ～ 0.997 2。

通常在一次降水过程中，只有当树体表面充分湿润并有持续降水时才产生树干茎流，即存在一个产生树干茎流的降水临界值[15]，由回归方程可以看出，不同径级下的降水临界值不同，并随着径级的增加而增大。这是由于胸径越大，树体表面积越大，树体的饱和持水量也越大。

表1 树干径流量与降雨量张性模型

3.2 尾巨桉树干茎流与树体特征的关系分析

影响树干茎流的因素除了与降雨量有关，还与树木本身的树体特征有关[16]，包括冠幅、胸径和树高等。从监测的7场降雨中随机选取一场降雨，将选取的23株标准木各径级的胸径、树高和冠幅分别与同步产生的茎流量进行作图(图1)。树干茎流与冠幅、树高及胸径都有着相同的变化趋势。冠幅越大，截留的降雨面积越大，产生的树干茎流相应的也越多；胸径和树高直接影响着树干的表面积，即产生茎流的承载面积，因此胸径树高越大，树干茎流的承载面积越大，因此产生的茎流量也会随之增大。

对树干茎流量与树体自身特征进行Pearson相关分析，结果见表2。由表2可看出：树干茎流与胸径、冠幅呈极显著正相关(P＜0.01)，与树高呈显著正相关(P＜0.05)。为揭示各树体特征对树干茎流的综合影响，建立树干茎流量与上述树体个特征间多元线性模型，采用逐步法进行回归分析得出回归方程：

式中：Y为树干茎流量(L)；X1为胸径(cm)；X2为冠幅(m2)，调整R2=0.525大于其他拟合方程，且标准估计的误差为2.23小于其他拟合方程，拟合效果良好。

4 结论与讨论

尾巨桉不同径级的树干茎流量与降雨量均呈显著的线性关系，且随着降雨量的增大而逐渐增加。降雨量越大，单位面积内树体截获的降雨越多，因此产生的树干茎流量越大，这一拟合结果与崔鸿侠等[8]对丹江口库区主要森林类型的树干茎流研究结果相似，同时在以往的树干茎流和降雨量关系模型研究报道中也较多[17]。

除了线性模型之外，其他树种树干茎流量与降雨量为幂函数模型[18]或双曲线模型[13,19]的报道也较多。这说明不同地域及群落树干茎流具有独特性，经验模型不能随意外延和推广使用。

树干茎流均存在一个产生茎流的降水临界值，这主要与树种自身特征有关，包括树皮特性、胸径树高等，尾巨桉产生茎流的降水临界值随着径级的增大，也逐渐增大，这是由于胸径越大，树体表面积越大，树体的饱和持水量也越大。

尾巨桉树干茎流量除了与降雨量有关，还与树体的自身特征有关，通过本研究发现：尾巨桉树干茎流与胸径和冠幅呈极显著正相关(P＜0.01)关系，与树高呈显著正相关(P＜0.05)关系，这主要是由于冠幅越大，截留的降雨面积越大，相应产生的树干茎流也越多；胸径和树高直接影响着树干的表面积，即产生茎流的承载面积，因此胸径树高越大，树干茎流的承载面积越大，因此产生的茎流量也会随之增大。

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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

国家自然科学基金项目(31300383)；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(CAFYBB2014QB024)；广东湛江桉树林生态系统国家定位观测研究站(2015-LYPT-DW-006) .

收稿日期：王志超(1988— )，男，硕士，助理工程师，主要从事桉树生态水文研究. E-mail:wzc2254@163.com