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为探究柏树对实时降雨（RT）的响应及构建响应模型，商洛学院和西安外国语大学的研究人员，运用热消散探针法与时间序列模型展开研究。结果发现实时降雨显著影响树液流与环境因素关系，为森林精准水资源管理提供依据。
在广袤的西南丘陵地区，降雨就像一把双刃剑，对森林生态系统有着复杂的影响。一方面，降雨是土壤水分的主要来源，为树木生长提供必要的水分；另一方面，降雨强度和持续时间却给易水土流失山区的人工林稳定性带来巨大挑战。准确把握树木蒸腾作用在实时降雨条件下对大气蒸发需求的响应，成为解开树木水分利用之谜的关键，这不仅有助于提升对树木水分利用的认知，还能为森林水资源管理提供科学依据。然而，过去的研究大多聚焦于蒸腾作用对降雨事件的敏感性，对于雨天树木树液流与环境因素之间的关系却鲜有关注。而且，全球变化使得四川盆地降雨模式发生改变，季节性干旱愈发频繁，该地区的丘陵地带因特殊的地质条件和历史上的植被破坏，水土流失严重。在这样的背景下，研究柏树如何响应实时降雨变得至关重要。
商洛学院和西安外国语大学的研究人员，为了解开柏树在实时降雨条件下的水分利用之谜，开展了一系列研究。他们选择在四川省盐亭县的中科院盐亭站进行实验，该地区属于湿润季风气候，降雨特点和土壤类型特殊，生长着以柏木（C. funebris）为主的森林。研究人员选取了 4 株 30 年生的柏木作为研究对象，通过多种测量和分析手段，得出了一系列重要结论。这些结论为森林水资源管理提供了新的理论支持，其研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在测量树液流密度时，运用 Granier's 热消散探针（TDP）插入柏木树干边材，记录温度差来计算树液流（SFt） 。利用自动气象站监测气象变量，包括气温、相对湿度、降雨（RFt）、风速（WSt）、光合有效辐射（PARt）等。通过特定公式计算冠层气孔导度（Gt）。运用时间序列建模，包括非季节性自回归积分滑动平均模型（ARIMA）、带外生输入的自回归积分滑动平均模型（ARIMAX）和季节性带外生输入的自回归积分滑动平均模型（SARIMAX），分析树液流与环境因素的关系。
系列描述和平稳性
研究人员对比实时（RT）和延迟时间（DT）条件下的数据发现，与 RT 条件相比，DT 条件下树液流（SFt）、冠层蒸腾（Ec）和冠层气孔导度（Gt）的平均值更高，显示出降雨对可用水分的累积效应。而 RT 条件下，SFt和Ec的变异性更大，Gt出现负值，表明存在异常。季节方面，湿季的SFt和Ec高于干季，Gt则相反，说明冠层气孔导度受环境因素调节。统计上，RT 条件下所有序列无明显季节性模式，需非季节性差分实现平稳；DT 条件下除WSt外，其他序列有明显季节性成分和趋势，需季节性和非季节性差分。且除 RT 条件下的VPDt序列外，平稳序列都具有非白噪声特征，满足构建时间序列模型的条件。
模型检验和性能
建模过程中，RT 条件比 DT 条件更具挑战性，SFt和Gt在 RT 条件下仅识别出 3 个候选模型，而 DT 条件下干、湿季分别有多个候选模型。DT 条件下SFt和Gt用 4 个 SARIMAX 模型建模，RT 条件下则分别用 1 个 ARIMA 模型和 1 个 ARIMAX 模型。检验表明所有自回归（AR）和移动平均（MA）参数满足最优模型的稳定性和可逆性条件，且所有残差呈白噪声模式。从拟合曲线看，DT 条件下湿季和干季SFt和Gt的最优模型拟合效果优于 RT 条件，SFt在湿季的模型性能更优，说明湿季树木水分可利用性更好。在 DT 条件下，除RFt外，只有VPDt对SFt有显著影响；RT 条件下，只有RFt影响SFt，且其影响相对较小。
讨论和结论
时间序列建模有效捕捉了树液流在不同条件下的变化，过去的SFt值对当前值影响显著。降雨类型对树液流动态影响大，研究发现柏树在湿季的平均树液流和蒸腾作用高于干季，但 RT 条件下的值低于 DT 条件。尽管RFt对SFt有轻微正向影响，但RFt和过去的SFt值不能解释当前SFt值的变化，说明实时降雨对树液流与环境因素的关系有显著负面影响。DT 条件下，树液流对气象因子的敏感性随土壤湿度变化，VPDt在干季对SFt的影响大于湿季。RT 条件下，除RFt外无其他外部因素影响SFt，表明树液流与其他环境因素解耦。此外，研究还发现降雨影响气孔导度，RT 条件下Gt出现频繁负值，这在以往松树研究中未出现过，说明降雨可能中断气孔控制，对干旱地区树木蒸腾恢复有利。
综上所述，该研究揭示了实时降雨对柏树树液流与环境因素紧密关系的负面影响，同时强调了这种中断对树木蒸腾恢复的有益作用，为森林水资源的有效管理提供了理论依据，提高了降雨期间树木水分利用模型的预测准确性，对森林生态系统的可持续发展有着重要意义。
