油松侧柏元宝枫蒸腾耗水的空穴栓塞和水容调节机制

论文摘要

树体木质部导管空穴、栓塞及其组织水容特征反映了树体内水分的传输效率与存储功能。研究并阐明它们的发生规律及其与蒸腾耗水的协同关系,可以进一步探索并揭示树木的蒸腾耗水规律及其内部调节机制,为树木水分生态经济管理提供理论依据和技术指导。本文以油松、侧柏和元宝枫三个树种为研究对象,采取野外实地观测与实验室测定相结合的技术路线,采用热扩散树干边材液流测定技术、导管空穴化声发射检测技术、木质部栓塞脆弱性冲洗恢复技术和树体水容特征的含水量与水势测定技术,系统地研究了木质部空穴和栓塞的发生与恢复规律及其树体组织水容特征。研究结果表明,参试树种木质部空穴和栓塞的发生为经常性的突发型事件。油松、侧柏和元宝枫在试验期间,导管空穴化发生的最大现实枝条水势分别为-0.8 MPa、-1.0 MPa和-0.5 MPa;其木质部空穴化声发射频率集中在190 KHz～300 KHz的频谱带上;幅度集中在30～70dB的区间上,以30～50dB的中低幅度事件为主,能量以0～50mv*us的事件居多。栓塞化发生的临界水势分别为-0.85 MPa、-2.05 MPa和-0.11 MPa,一天中6:00和18:00时栓塞程度较低,10:00～14:00时栓塞程度较高。空穴和栓塞化的发生规律是,白天比夜间大;旱季（6月）比雨季（8月）大;蒸腾速率越大,空穴和栓塞发生的频度越高;枝条水势越低,空穴和栓塞越严重。枝条和顶部树干的空穴发生的频度比树体其他部位大;参试树种中元宝枫空穴和栓塞程度最大;油松次之;侧柏最小。在自然生长环境中,空穴和栓塞可以得到适度地修复。树体组织具有保持和储存水分的作用,不同组织的相对水容不尽相同。油松叶片相对含水量为80±5%,组织中自由水和束缚水的比例为1:3.5,叶比水容为0.3382 cm-2.MPa-1,枝条水容为0.2657 g.cm-3.MPa-1,树体水容为13.025 kg.MPa-1;侧柏叶片相对含水量为75±5%,组织中自由水和束缚水的比例为1:2.8,叶比水容为0.2591 cm-2.MPa-1,枝条水容为0.2899 g.cm-3.MPa-1,树体水容为17.611 kg.MPa-1;元宝枫叶片相对含水量为85±5%;组织中自由水和束缚水的比例为1:20,叶比水容为4.7074 cm-2.MPa-1,枝条水容为0.4001 g.cm-3.MPa-1,树体水容为8.955 kg.MPa-1;侧柏树体组织的保水性最好,树体水容最大,油松次之,元宝枫最差;在同一树种中,树干水容值最大,枝叶次之。树干上部茎段水容值要比下部的大;上部水容也比下部的变化明显。当蒸腾作用增强时,树体组织的储存水首先释放满足蒸腾的需求;当蒸腾作用

论文目录

• 独创性声明
• 关于论文使用授权的说明
• 中文摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究目的及重点解决的问题
• 1.1.1 研究目的
• 1.1.2 本论文重点解决的问题
• 1.2 国内外林木耗水性及其调控机理研究进展
• 1.2.1 林木耗水性研究进展
• 1.2.2 林木耗水调控机制研究进展
• 1.3 本论文的创新成果及其地位
• 1.3.1 论文的创新性
• 1.3.2 取得的成果及其地位
• 2 树木蒸腾耗水调节机制研究的理论基础
• 2.1 树木蒸腾作用与蒸腾耗水量
• 2.1.1 树木蒸腾作用及其水分传输机制
• 2.1.2 树木蒸腾耗水量
• 2.2 木质部导管空穴化与声发射检测原理
• 2.2.1 木质部导管空穴化的发生与恢复
• 2.2.2 空穴化的声发射检测原理
• 2.3 木质部栓塞脆弱性
• 2.4 树体组织含水量与水容
• 2.4.1 树体组织含水量
• 2.4.2 树体组织水容
• 2.5 SPAC 系统水势理论
• 3 研究区概况及试验设计与方法
• 3.1 研究区概况
• 3.2 试验设计
• 3.2.1 野外林地实测项目与试验设计
• 3.2.2 野外苗木控制试验设计
• 3.2.3 实验室观测试验设计
• 3.3 研究方法
• 3.3.1 林分调查与试验材料选择
• 3.3.2 树干边材液流测定
• 3.3.3 气象因子测定
• 3.3.4 蒸腾因子测定
• 3.3.5 土壤水分因子测定
• 3.3.6 空穴化超声无损实时监测
• 3.3.7 木质部栓塞脆弱性测定
• 3.3.8 树体组织水容测定
• 3.3.9 数据与图片的处理
• 3.4 研究技术路线
• 4 空穴化发生与恢复及其对蒸腾耗水调节机制研究
• 4.1 油松、侧柏和元宝枫声发信号频谱参数特征
• 4.1.1 声发事件判别------小波分析
• 4.1.2 树体声发信号事件波形总特征
• 4.1.3 声发事件发射频率特征
• 4.1.4 声发事件参数的关联性分析
• 4.2 声发事件的时空变化
• 4.2.1 声发事件幅度的时空变化特征
• 4.2.2 声发事件数量的时空变化特征
• 4.3 导管空穴化的恢复机制----夜间声发事件的解释
• 4.4 导管空穴化发生与枝条水势的关系
• 4.5 油松、侧柏和元宝枫空穴化难易程度比较
• 4.6 导管空穴化与木质部解剖特征的关系
• 4.7 导管空穴化发生与蒸腾作用的关系
• 4.7.1 导管空穴化与蒸腾速率的关系
• 4.7.2 导管空穴化发生与边材液流（液流通量）的关系
• 4.7.3 导管空穴化发生与其对蒸腾耗水的调节机制
• 4.8 本章小结
• 5 木质部栓塞脆弱性及其对蒸腾耗水的调节机制研究
• 5.1 参试树种木质部栓塞脆弱性的时间序列变化
• 5.1.1 日变化
• 5.1.2 季节变化
• 5.2 木质部栓塞脆弱性与枝条水势的关系
• 5.3 油松、侧柏和元宝枫栓塞脆弱性比较
• 5.4 油松侧柏和元宝枫木质部栓塞恢复机制
• 5.4.1 栓塞恢复的时效性
• 5.4.2 木质部栓塞恢复与解剖结构的关系
• 5.5 油松、侧柏和元宝枫栓塞脆弱性与蒸腾速率的关系
• 5.6 木质部栓塞化与树木蒸腾耗水的调节机制
• 5.7 本章小结
• 6 树体水容特征及其对蒸腾耗水调节机制研究
• 6.1 油松、侧柏和元宝枫叶片水容
• 6.1.1 叶片相对含水量和绝对含水量比较
• 6.1.2 叶片水分散失与保水特性
• 6.1.3 叶片水容
• 6.2 油松、侧柏和元宝枫枝条水容
• 6.2.1 枝条水容时空变化规律
• 6.2.2 枝条水容与水势的关系
• 6.2.3 枝条水容与蒸腾速率的关系
• 6.3 油松、侧柏和元宝枫树干水容
• 6.3.1 日变化
• 6.3.2 季节变化
• 6.3.3 空间变化（不同部位树干水容的变化）
• 6.4 油松侧柏单株树体叶片、枝条和树干组织总水容
• 6.5 油松、侧柏和元宝枫树体总水容
• 6.5.1 苗木总水容
• 6.5.2 大树总水容
• 6.6 树体水容与蒸腾耗水的调控作用机制
• 6.7 本章小结
• 7 结论与讨论
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢
• 博硕士论文同意发表的声明