GS3土壤水分傳感器，通常被用于土壤體積含水量的測量。如今，研究者使用這種電容式（Frequency Domain Reflectometry，F(xiàn)DR）的傳感器研究樹木的水分利用策略。
儲存于葉片、枝條、莖干中的水，存在晝夜波動，這種波動與植物液流、葉片氣孔導(dǎo)度以及蒸騰作用密切相關(guān)。不同樹種在根系長度、木質(zhì)部結(jié)構(gòu)以及氣孔響應(yīng)策略方面存在差異，因此，它們在水分存儲和水分利用方面的特點(diǎn)也不同。
研究者們在密歇根州北部，開展了一項(xiàng)為期三年的實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測落葉林中五個(gè)樹種的莖干生物質(zhì)電容動態(tài)變化。他們使用頻域反射式傳感器GS3測量莖干生物質(zhì)電容以及與之對應(yīng)的體積水分含量。
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在這項(xiàng)研究中，研究者們使用了一種通常用于土壤水分含量測量的電容式（FDR Type）傳感器GS3，用于原位樹體內(nèi)水分含量的測量。GS3是一種頻域反射式的傳感器（FDR Type），對于被測量介質(zhì)的密度變化敏感，因此需要預(yù)先進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)，進(jìn)而確保測量的準(zhǔn)確。 研究者詳細(xì)描述了整個(gè)校準(zhǔn)過程。首先，將和待測樹種一致的莖干砍下，截成小段，烘干，之后浸泡在不同量的水中，產(chǎn)生一系列不同水分含量的樣品，之后用于傳感器校準(zhǔn)。 在實(shí)際測量時(shí)，首先使用定位板來打孔，確保樹體上的孔距和GS3傳感器探針的間距一致。之后，在插入傳感器時(shí)，要確保傳感器和樹體緊密接觸，防止有空氣夾層的存在。 |
他們發(fā)現(xiàn)干旱耐旱和不耐受樹種在樹體水分儲存策略方面存在顯著差異。紅楓是一種不耐旱樹種，無論是在雨季還是旱季，其蒸騰作用都表現(xiàn)出對莖干生物質(zhì)電容強(qiáng)烈依賴的特點(diǎn)。而橡樹，一種更耐旱的樹種，在所有條件下對莖干生物質(zhì)電容的依賴要小得多。在充分灌溉的條件下，紅楓樹體的日均儲水量變化約為10kg/d，然而類似大小的橡樹樹體的日均儲水量的變化僅為1kg/d。
除了樹種差異外，樹體莖干生物質(zhì)電容還會受大氣VPD和土壤含水量的影響。由樹體儲水量推導(dǎo)出的植物水化狀況指標(biāo)，可用于森林健康程度的評價(jià)，尤其是對干旱期前后森林健康狀況的評估。例如，連續(xù)幾天之間晝夜莖干生物質(zhì)電容下降的最大值，可以指示樹木開始出現(xiàn)水力脅迫（Hydraulic Stress）的時(shí)間點(diǎn)：從何時(shí)開始，由于土壤水勢過低，不能完全補(bǔ)充耗盡的生物質(zhì)電容，進(jìn)而標(biāo)記出水力脅迫的起始點(diǎn)。同樣，在干旱恢復(fù)期，使用莖干生物質(zhì)電容來直接量化樹木水力功能的恢復(fù)過程。
參考文獻(xiàn)
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Matheny A M, Bohrer G, Garrity S R, et al. Observations of stem water storage in trees of opposing hydraulic strategies[J]. Ecosphere, 2015, 6(9): 1-13.