河北省清苑县平原区国槐耗水特征研究

肖永青　刘志炜　王冰鹤　董阳　许叶

摘要以保定清苑县北王力乡林场的国槐（Sophora japonica）为研究对象，采用热扩散式探针法（TDP）检测国槐在不同季节、不同时刻的耗水量，分析国槐耗水量在不同生长季节下的波动规律。结果表明：在春季4—6月，平均耗水量约为1.34 mm·d^-1，日耗水量波动不大。在夏季7—9月，日耗水量相比春季的日耗水量波动较大，尤其是8月的耗水量波动最大，夏季的平均日耗水量为1.08 mm·d^-1，夏季的日耗水量相较于春季的日耗水量有所减少。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，波动幅度较前两个季度平稳。1天内不同时间和不同生长季节中耗水量的差异与气候息息相关。

关键词 国槐;热扩散探针法;耗水特征

中图分类号：S792.26文獻标识码：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

近年来，随着水资源日益紧张，研究树木的耗水特征对选择造林树种、调整种植结构及对节省水资源有重要意义。因此，树木的耗水特征受到许多学者的关注与研究。水分是影响树木生长、发育、繁殖等行为活动的重要因素之一，是维持树木新陈代谢及各种活动不可或缺的因子。国槐（Sophora japonica）是平原农耕区重要造林树种，栽植面积较大，研究其耗水特征对农耕区造林树种选择、调整种植结构有重要意义。

1 研究区概况

研究区位于保定市清苑县北王力乡林场，属于典型平原农耕区，地理位置为38°41′35″ N，115°35′35″ E，海拔 25 m左右，属温带大陆性季风气候，其特点是四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，雨、热同季，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥。年平均气温13.1 ℃，1月平均气温-3.2 ℃，7月平均气温26.5 ℃。年平均降水量514.2 mm，年平均降水日数为70 d;降水集中于6—8月，7月最多。年平均风速1.6 m·s^-1。年平均蒸发量1 460.9 mm。全年日照2 788.9 h，光照率达67.9%。该地区的风向以北风、西北风为主，冬、春两季多风。人工造林树种主要有国槐、栾树（Koelreuteria paniculata）、五角枫（Acer mono）、榆叶梅（Amygdalus triloba）、海棠（Malus spp.）、白蜡（Fraxinus chinesis）、108杨（Populus sp.）、榆树（Ulmus pumila）、文冠果（Xanthoceras sorbifolium）、悬铃木（Platanus acerifolia）、锦鸡儿（Caragana sinica）、树莓（Rubus idaeus）等;主要作物为小麦（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）、猪毛菜（Salsola collina）、刺儿菜（Cirsium setosum）等。F80849DF-0E0D-4572-BCF0-165EECEBDB69

2 研究方法

2.1 标准地设置与调查

国槐为本试验项目指定的节水生态树种。在保定市清苑县北王力乡林场布设长期协同固定观测样地，样地规格为20 m×20 m。在标准地内进行每木检尺，并在此基础上选取生长良好、树形因子差别不大的10株标准样树。采用热扩散式液流测定系统 TDP，在树干上安装 10 mm 探针，TDP 安装高度为 40 cm。利用专用塑料泡沫固定探针尾部，用防辐射铝箔包裹，探针与 CR1000 数据采集器连接，进行连续测定，采集频率每10 min 1次。

每木检尺调查采用方法如图1：首先在标准样地内用测绳打出小网格，并简单标定小网格的边界点（如图1中A1、B1、C1、D1四点）。小网格调查路线按照S形路径进行，并按调查的先后对网格小样地编号记录。小网格具体尺寸视样地状况而定，本次调查评估每块样地规格为20 m×20 m，小网格规格为5 m×5 m。对乔木树种（包括枯立木）胸径、树高、枝下高、冠幅、树龄、优势度、层次、起源、损伤、干形质量和病虫害状况等进行调查。

2.2 耗水测定方法

本试验树干边材液流速率利用热扩散式边材液流探针 TDP（Thermal Dissipation Probe）进行测定[1]。将热扩散式边材液流探针TDP探头的2枚探针，分上下方向插入树干，下方探针为环境探针，上方探针持续加热，测量两个固定探针的温度之差，用Grainer经验公式计算树干液流速率：

2.3 蒸腾耗水量的计算

为避免对标准样树的伤害，在样地内选取 10株与样樹胸径差别较小的试验树[1]。植被耗水采用在固定样地内设立树干液流计并结合文献资料获取，基于树干液流的林木蒸腾耗水量的计算公式如下：

3 结果与分析

3.1 国槐在春季4—6月的耗水量特性

春季是植物开枝散叶的重要时期。本研究根据保定市清苑县气候变化规律，选取4—6月作为春季调查期，并对植被耗水进行了监测与分析。由图2可知，在春季4—6月是国槐生长的重要时期，国槐的单日耗水量在4月份为1.18～1.42 mm·d^-1，平均日耗水量1.3 mm·d^-1;5月国槐单日耗水量为1.28～1.52 mm·d^-1，平均日耗水量1.4 mm·d^-1;6月国槐单日耗水量为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时期最高，这一现象与国槐自身特性和气温变化等因素有很大关联。

3.2 国槐在夏季7—9月的耗水量特性

夏季是植物生长旺盛的季节，其耗水量也是较为活跃且多变的。本研究根据保定市清苑县气候规律，选取7—9月作为夏季调查期，对国槐的耗水进行了监测与分析。

通过图3可以看出夏季7—9月典型天气条件下一天内耗水差异变化，尤其是8月波动最大。7月国槐的日耗水量1.02～1.3 mm·d^-1，平均日耗水量1.16 mm·d^-1。8月国槐的日耗水量0.71～1.29 mm·d^-1，平均日耗水量1.0 mm·d^-1。9月国槐的日耗水量1.02～1.3 mm·d^-1，平均日耗水量1.16 mm·d^-1。通过研究发现，在夏季国槐平均日耗水量波动较大，相较于春季，夏季的耗水量要比春季的耗水量低。3.3国槐在秋季10—11月的耗水量特性

秋季是植物生长放缓、结果落种并为越冬进行准备的时期，不同树种表现出了较大的差异。本研究选取10—11月作为秋季调查期，对国槐耗水进行了监测与分析。通过图4可以观察到，国槐平均日耗水量在这个阶段比夏季的耗水量要高。10月国槐的日耗水量1.16～1.42 mm·d^-1，平均日耗水量1.29 mm·d^-1。11月国槐的日耗水量1.2～1.3 mm·d^-1，平均日耗水量1.25 mm·d^-1。国槐的日耗水量变化幅度在秋季因落种等行为因素导致耗水量有所升高。10月与11月的波动幅度比夏季有所减小。

4 结论与讨论

试验研究表明，大田耕地条件下国槐的耗水特征在不同的生长季节、不同时间维度下有着不同的耗水量，参考前人的研究结果发现，国槐的日平均耗水量约为1.0 mm·d^-1，与本研究结果相近。通过对本试验的研究数据进行分析发现，在一天内温度高的时刻，耗水量比一般时刻要低。经过对国槐的研究和相关文献得知，由于气温的升高，植物体为避免水分的过度蒸腾进行了气孔的关闭，这是植物体进行避旱的一种措施，所以下午耗水量反而比一般时刻低;植物体在夜间进行呼吸作用消耗一定量的水，所以在夜间时耗水量趋于平缓，差值不大。当太阳升起时，植物体开始进行光合作用，耗水量明显加大。

通过分析国槐各月耗水量趋势得出：4—6月春季时期内，国槐耗水量逐月小幅升高，且耗水量波动较大。7—8月夏季时期，国槐耗水量较4—6月春季耗水量波动大，尤其是8月波动幅度最大，但夏季的日耗水量比春季的日耗水量小。10—11月秋季时期，国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动比夏季波动幅度小，耗水量变化幅度趋于平稳，维持在1.26 mm·d^-1左右，其原因是国槐进行落种等行为活动和气候条件变化等因素，导致国槐在秋季时期日耗水量有所上升。本研究发现了国槐的耗水特性规律，对保定市清苑县种植节水树种提供了理论依据。

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