2020-2021年南亚热带优势树种树干液流数据集

闵惠琳，郑路*，张继辉，刘士玲，李华，舒韦维，马俊旭，杨坤，韦菊玲

1.中国林业科学研究院热带林业实验中心，广西凭祥 532600

2.崇左凭祥友谊关森林生态系统广西野外科学观测研究站，广西凭祥 532600

3.广西壮族自治区林业勘测设计院，南宁 530000

引 言

森林是维持水、土、气、生等环境要素的重要生物系统，对水资源的重新分配起着至关重要的作用。在土壤-植被-大气（SPAC）循环系统中，植物蒸腾是水热传输过程中一个极其重要的环节，是陆地生态系统水分循环的重要角色[1]。为准确探究林木水分利用策略，动态、精确测定树干液流速率显得极其重要。

多年来，国内外学者对树干液流及其蒸腾耗水等方面进行了大量研究。热扩散探针法由Granier于1985年提出，由于操作简便、准确性高、对植物破坏小、能长时间连续监测，且不受时空异质性的限制，能适应各种下垫面条件，成为野外原位监测单株树木液流的可靠手段[2]，被广泛应用于水文、生态、林业等多个领域[3-4]。随着全球水资源的短缺和温室效应的加剧，植被蒸散已成为森林生态学和森林水文学关注的焦点问题之一。国内外学者进行了大量研究，主要集中研究不同树种、纯林及混交林的树干液流变化特征[5-6]。由于树木自身的生理因素及环境因子的影响，树干液流呈现出不同的变化趋势，因此非常有必要在不同气候区、不同树种下开展更广泛的研究。

红椎、马尾松是我国热带和亚热带地区的主要经营树种。马尾松适应性强、耐干旱与瘠薄，是我国覆盖面积最大的针叶树种[7]；而红椎天然更新能力强，被广泛应用于针叶低效纯林的多功能近自然化改造[8]。目前，对南亚热带红椎、马尾松人工林的研究主要集中在林分生长、生物量、碳储量、物种多样性、土壤及凋落物等方面[9-13]，但涉及红椎、马尾松水分利用特征及其对环境响应机制尚不清楚，尤其是乡土树种的树干液流变化特征、人工林水分利用机制等有待进一步研究。因此，本项目以南亚热带红椎、马尾松人工林为研究对象，开展植物蒸腾耗水规律的研究，旨在为森林科学合理经营、林水综合管理及发挥森林多种服务功能提供理论和方法依据，有助于更好地解决林水矛盾。

1 数据采集和处理方法

1.1 样地描述

数据监测区位于广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站（106°51′30″E-106°52′36″E，22°02′17″N-22°02′23″N），隶属中国林业科学研究院热带林业实验中心，属南亚热带半湿润-湿润气候，干湿季节明显，年均温21.5℃，≥10℃积温6000-7600℃，年降雨量1361 mm，78%降雨量发生在5-10月，全年盛行东风，年平均风速0.8 m/s，主要地貌类型以低山丘陵为主，土壤为山地红壤，多为花岗岩母质发育而成。

在林分调查的基础上，设置两块30×30 m样地，分别为红椎、马尾松人工林，开展观测前对样地进行每木检尺，调查林木的胸径、树高、冠幅等指标。样地内乔木主要包括马尾松、红椎、杉木（Cunninghamia lanceolate(Lamb.) Hook.）、米老排（Mytilaria laosensisLec.）等。林下灌木主要包括玉叶金花（Mussaenda pubescensAit.f.）、越南悬钩子（Rubus cochinchinensisTratt.）、酸藤子（Embelia laeta(L.) Mez）等，草本植物主要包括铁芒箕（Dicranopteris dichotoma(Thunb.) Bernh）、扇叶铁线蕨（Adiantum flabellulatumL.Sp.）、半边旗（Pteris semipinnataL.）等。样地基本概况见表1。

表1 样地基本概况Table 1 basic overview of the plot

1.2 数据加工、处理方法与过程

在各样地内选择生长良好、树体通直、无被挤压的标准木6株（样木基本概况见表2），应用热扩散茎流计（TDP-30，Dynamax，Houston，USA）进行树干液流的连续观测（图1）。TDP-30热扩散茎流计采用 Granier液流测定原理设计，把两根热电偶探针直接插入树木的边材，上方为加热探针，下方为参考探针，根据不同的茎流产生不同的温度差，传感器感应由此产生的微小电压，从而提供茎流计算数据。TDP-30热扩散茎流计探针长度为30 mm，针直径为1.2 mm，测量精度为±0.03℃，可在温度-40～80℃、相对湿度0%～100%环境下正常工作，并且探针带有防水接头，具有优异的野外防水性能，可在潮湿或多雨的环境中保证测量的精度。为避免太阳辐射的影响及液流在不同方位和高度间的差异，保证测量精度，本试验热扩散探针均安装在树干靠北侧的同一高度，并使用锡箔护罩将安装探头所在的树干部分包裹起来。使用CRl000数据采集器(Campbell Scientific, Logen, USA)设置采样程序记录并存储数据，数据采样间隔为1 h。

根据通用的Granier液流计算公式[14]计算树干液流速率Js：

式中，JS是树干液流速率（ml·cm-2·s-1）；dtmax是植株无液流时，即JS=0时TDP两探针间的温差值；dtact是植株有液流时，TDP两探针间的温差值。

图1 树干液流测定系统示意图Figure 1 Schematic diagram of the sap flow measurement system

表2 样木基本概况Table 2 Basic overview of sample trees

2 数据样本描述

本数据集的数据存储格式为Excel文件。文件包含2020年5月至2021年4月南亚热带优势树种红椎、马尾松人工林24小时树干液流动态监测数据，共17 184条记录。表3列出数据表单所包含的具体字段名称、类型及示例。

表3 红椎、马尾松人工林树干液流数据集表单内容Table 3 Content of the sap-flow dataset of Castanopsis hystrix and Pinus massoniana plantations

3 数据质量保证和控制

严格按照规范的要求，通过行业专家把关进行样地的选择、设置，确保观测点具有典型性、代表性，配备专业监测人员按时进行野外观测数据的收集及整理，保证观测数据的质量和完整性。

4 数据价值

林分蒸腾是森林调控区域水分循环、可持续利用水资源的关键环节，森林蒸腾耗水规律是森林生态水文学研究的核心问题，也是体现森林生态系统自身稳定性与适应气候变化能力的一个关键过程[15]。在不同时空格局下，不同树种林分蒸腾规律存在明显差异。因此，非常有必要在不同气候区、不同树种下开展更广泛的研究。在全球气候变化的背景下，对南亚热带优势树种的水分利用策略的研究，可为深入研究林水分平衡提供理论和方法依据，也为林业可持续发展与生态管理提供科学的参考依据。