林木蒸腾速率随天气状况、叶面积大小、林冠构架和土壤水分等因素的变化而变化(Landsberg et al., 1997)，在一定程度上也反映了林木调节水分损失和对环境胁迫的适应能力。近年来国内对树木蒸腾作用与环境因子的关系进行了大量的研究(张启昌等，2000；曾小平等，2000；高健等，2000；钟育谦等，1999；高洁等，1997；孙慧珍等，2002；阮成江等，2001；肖文发等，2002；张劲松等，2002；刘淑明等，1999)，但在较小的时间尺度(如h)上连续对树木蒸腾特性和林冠层各生态因子进行测定的报道很少。林木蒸腾速率有不同的测定方法，Saugier等(1997)采用枝袋(branch bag)、树干液流(sap flow)和涡动相关法(eddy covariance)对寒温带松树林的蒸腾进行了测定，各种方法测定的日蒸腾量趋向一致。目前在测定林木蒸腾速率时较多地采用热技术树干液流的方法，然后进行尺度转换(Stan et al., 2000)。樟树(Cinnamomum camphora)为我国亚热带常绿阔叶林的组成树种，多生长在南方低山、丘陵及村庄附近，也是重要的城市绿化和经济树种。本研究目的是了解樟树林冠层主要生态因子的变化规律，研究樟树蒸腾速率及其对环境因子变化的响应，为进一步探索樟树林生态系统的结构与功能、集水区水资源管理提供了理论依据。

试验地设在中南林学院植物标本园内，位于湖南省株洲市境内(E113°9′，N27°50′)，地处湘江中游，海拔在50~200 m左右，相对高度在100 m左右，属湘中丘陵地带。气候为典型的亚热带湿润气候区，年降水量为1 185.8~1 912.2 mm，多集中于4—7月，年均气温17.4℃，年相对湿度在80%左右；冬无严寒，气候温和，雨水充沛，湿润度较大。该区地层古老，母岩以变质岩为主，风化程度较深，土壤为森林红壤，呈酸性，地带性植被为常绿阔叶林。测定的樟树林为15 a生的人工林，郁闭度为0.7~0.8。林地在造林前进行过平梯整地，挖穴造林后林木处于半自然状态，林内混生有泡桐(Paulownia fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)等树种。蒸腾速率测定木为樟树人工林平均木，树高5 m，胸径10.5 cm，冠高3 m，冠幅3 m。

采用ICT-2000TE(Transpiration-Environment)自动监测系统对樟树的树干液流和环境因子通过同一数据采集器进行同步测定。该系统配备了19个10种不同规格的传感器，利用其中12个传感器测定试验林地的林冠上总辐射(SKS)、林冠层的有效辐射(SKP₁)、林冠下的有效辐射(SKP₂)、土壤温度(t_s)、树冠内的空气温度(t_a1)、林冠层的空气温度(t_a2)、树冠内的空气相对湿度(RH_a1)、林冠层的空气相对湿度(RH_a2)等生态因子。利用规格为TOD-30的热耗散茎流探头测定林木的液流速率。

林冠上总辐射传感器设在林冠上方2 m处，林冠层的有效辐射传感器和林冠层的空气温度、湿度传感器设置在2行樟树树冠中部(水平位置距树冠1 m)，林冠下的有效辐射传感器设在第一个活枝下2 m，距树干1.5?m处；根据樟树根系分布情况，土壤温度传感器设在根系分布密集区(地下0.4 m)；树冠内的空气温度和湿度传感器放置在树冠内，具体布置在第一个活枝上1.5 m，距树干1 m处。TOD-30的热耗散茎流探头插在树干胸径处。从2000年8月至2002年7月进行了2 a的试验，每月选定晴天和阴天各3 d，全天进行测定，数据采集时间间隔为15 min。各指标的分析值为观测时段的平均值。

蒸腾速率(TR)用每h每kg干叶重的叶片上的蒸腾水量表示，即L·kg^-1DW h^-1，具体计算公式为：TR=Flow/DW，式中，TR为蒸腾速率，Flow为树液茎流量，DW为被测树木的总干叶重。利用被测树木附近具有相似树高、胸径、冠幅、冠高和树叶密度的同树种的林木叶量作为被测树木叶重的估计值，在每年3月、7月和11月对选定植株的叶干重进行测定。先把选定植株的树冠分成上冠、中冠和下冠3部分，在各层选取标准枝，测定标准枝的叶重，分别计算各部分重量，然后取样，在80℃的恒温箱内烘24 h，取出称重，计算叶干重。树液茎流量的计算公式为：Flow=A×V，式中，V为树液茎流速度，A为有树液茎流木质部的横断面积。一般树木的树液中午流速最快，因此在中午将80 mm长的热扩散探头——TDP80缓慢地插入树干来确定木质部的位置，在TDP80尖端10 mm处有B端感温点，将TDP80逐渐插入樟树木质部，但B端温差无变化时，可确定边材厚度，由此可算出有树液茎流的木质部横断面积。树液茎流速度V(m·s^-1)测定公式为：V=0.000 119×K^1.231，式中K=(DT_m-DT)/DT，DT为加热的上方探头与下方环境探头的温度差，DT_m为记录的最大温差，樟树的DT_m值一般出现在早晨6:00，这时的树液茎流可以认为0。

根据观察将樟树的生长划分为换叶期(2—4月)、叶盛期(5—10月)和叶衰期(11—翌年1月)3个物候期。在晴天全光照条件下，樟树林冠层辐射的日变化表现出明显的单峰变化趋势(图 1a)，早晨6:00后逐步增加，12:00左右达到最大峰值，最大值为150~800 μmol·m^-2s^-1，然后开始下降，下午6:00—8:00时变为0。不同季节的日变化格局基本一致，但夏天的变化幅度较大，且持续的时间要长。在多云阴雨天气，3种辐射量波动很大，没有规律性。不同层次的辐射日变化表现出相同的变化规律(图 1e)，即以中午12:00为最大值的单峰变化趋势。

图 1 林冠层生态因子的日变化 Fig. 1 The daily variation of the ecological factors around canopy layer

受太阳辐射的影响，晴天全光照条件下不同季节的树冠内气温(t_a1)日变化也呈现出单峰变化趋势(图 1b)，峰值出现在15:00—17:00。在测定期内，同一时段林冠层气温和树冠内气温的均值日变化表现出相同的变化趋势(图 1d)。林冠层的相对湿度与辐射、温度的变化趋势相反(图 1c)，0:00—6:00缓慢上升，变化幅度较小，此后逐步下降，由早晨的96%~100%降低到中午的50%~70%，14:00—15:00跌至最小值，然后又逐步上升，变化幅度较大。不同物侯期的日变化均表现为单峰变化格局，但叶衰期变化幅度最大。

在晴天全光照下，樟树蒸腾速率日变化曲线为单峰型，表现出非蒸腾午休型的特征(董学军等，1994)，即生长在土壤湿度较大的地段，蒸腾曲线为宽大、单峰型的植物的典型类型。从早上6:00开始到中午随辐射量增强和气温增加，樟树蒸腾速率逐渐增大，到中午14:00达最大值，然后逐步下降。

在不同的物候期内，蒸腾速率日进程有不同的变化(图 2)，叶盛期蒸腾速率最大，其最大值为0.503 1 L·kg^-1DW h^-1；叶衰期次之，其最大值为0.205 4 L·kg^-1DW h^-1；换叶期最小，其最大值为0.165 1 L·kg^-1DW h^-1。

图 2 不同物候期蒸腾速率的日变化 Fig. 2 The daily variation of the transpiration rate in different growth seasons

在叶盛期，不同天气条件下樟树的蒸腾速率有明显差异(图 3)，蒸腾速率大小依次为：晴天>晴转阴>雨天。在晴天和晴转阴天气条件下，蒸腾速率的最大值出现在中午14:00，而雨天则出现在16:00，最低点都出现在早晨6:00。不同天气条件下樟树蒸腾速率的变化也说明了环境因子对蒸腾作用的影响。

图 3 不同天气条件下蒸腾速率日变化 Fig. 3 The daily variation of the transpiration rate in different weathers

从图 4可看出，樟树蒸腾速率的月变化存在一定的波动性，其总趋势为前一年8月至次年3月间蒸腾速率逐渐下降，3月至7月逐渐上升，在3月份出现最低值，为0.043 6 L·kg^-1DW h^-1，最大值出现在6月份，为0.179 3 L·kg^-1DW h^-1。这一规律反映出樟树生长对环境变化的适应。春季来临之后林木代谢加快，蒸腾加强。在6月份，樟树处于旺盛的生长期，气候适宜，蒸腾速率达到最大。7—10月份蒸腾速率维持在一个较高水平。随着辐射量和气温的降低，蒸腾速率从10月份开始下降，2—4月则维持在一个较低水平。

图 4 蒸腾速率的月变化 Fig. 4 The monthly variation of the transpiration rate

树木蒸腾过程受林冠层叶片气孔导度的控制，影响气孔导度的生态因子对林木蒸腾速率产生影响(Landsberg et al., 1997)。因此，在同一立地条件下，同种森林类型内林木蒸腾速率主要受林冠层生态因子的制约。利用测定时段内(h)樟树蒸腾速率的均值与同时测定的林冠各层辐射、气温、相对湿度、土壤温度相对应的均值进行多元回归分析，结果如下：TR=0.174+1.041×10^-4SKS-5.480×10^-6SKP₁+2.059×10^-4SKP₂-9.370×10^-3t_s-9.230×10^-2t_a1+1.030×10^-1t_a2-2.270×10^-2RH_a1+2.139×10^-2RH_a2〔R=0.943，n=72，F=62.659>F_0.05(7, 575)=2.03。R_SKS=0.840，R_SKP1=0.720，R_SKP2=0.813，R_ts=0.155，R_ta1=0.500，R_ta2=0.499，R_RHa1=-0.765，R_RHa2=-0.756〕。由此看出，樟树蒸腾速率与林冠层总辐射关系最密切，这是因为太阳辐射影响叶片和大气的温度，空气相对湿度下降，气孔导度升高，树干液流速度增大。其次是林下有效辐射和林冠层湿度(负相关)，土壤温度影响最小。

在晴天，樟树林冠层主要生态因子呈现明显的变化规律。林冠层辐射的日变化表现为单峰曲线，早晨6:00后逐步增加，12:00左右达到最大峰值150~800 μmol·m^-2s^-1，然后开始下降，下午18:00—20:00变为0，夏天的太阳辐射变化幅度较大，且持续的时间要长。受太阳辐射变化的影响，林冠层气温日变化全年都呈现出单峰变化趋势，峰值出现在15:00—17:00。相对湿度变化与辐射、温度的变化趋势相反，0：00—6：00缓慢上升，此后逐步下降，15:00跌至最小值后又逐步上升，相对湿度冬季变化幅度最大。

在晴天全光照条件下，樟树蒸腾速率的日变化曲线也为单峰型，峰值出现在14：00左右。叶盛期蒸腾速率最大，叶衰期次之，换叶期最小，各期的最大蒸腾速率依次为0.503 1，0.205 4，0.165 1 L·kg^-1DW h^-1。不同天气条件下，蒸腾速率大小为晴天>晴转阴>雨天。全年内，月蒸腾速率最低点出现在3月，为0.043 6 L·kg^-1DWh^-1，最高点出现在6月，为0.179 3 L·kg^-1DWh^-1。樟树蒸腾速率和测定的环境因子进行多元回归分析表明，影响樟树蒸腾速率的主要因子是林冠各层辐射和相对湿度，最小是土壤温度。