全 文 ：第 18卷 第 1期
2006年 3月
塔 里 木 大 学 学 报
Jou rnal of Tarim Un iversity
Vo.l 18N o. 1
M ar. 2006
文章编号:1009 - 0568(2006)01 -0038 - 05
毛乌素沙地南缘赖草水分生理
特性及其影响因子的初步研究
王兴鹏 1 文卿琳 2 张维江3
(1 塔里木大学农业工程学院 , 新疆 阿拉尔 843300)
(2 塔里木大学植物科技学院 , 新疆 阿拉尔 843300)
(3 宁夏大学土木与水利工程学院 , 宁夏 银川 750021)
摘要 植物叶水势和蒸腾速率是反映植物水分状况的两个重要生理指标。本试验对毛乌素沙地南缘沙生条件下赖草的蒸腾
速率 、叶水势及生理生长量进行了测定 , 并分析了赖草叶水势与蒸腾速率的关系 ,以及气候因子对它们的影响。
关键词 赖草;蒸腾速率;叶水势;气候因子
中图分类号:S543 文献标识码:A
Study on the Physiological Character ofA. dasystachys and
Influential Factor in the South ofM aoW uSu Sandlot
W ang X ingpeng
1 W enQ ingling2 ZhangWe ijiang3
(1 C ollege o fAg ricu ltura lEng ineering, Tarim University, A lar, X in jiang 843300)
(2 Co llege of P lant Science and Techno logy, Ta rim University, A la r, X injiang 843300)
(3 Co llege of C ivil Eng inee ring and Hydrau lic Engineering, N ingxia University, Y inchuan, N inxia 750021)
Abstrac t Lea fw a te r potentia l and transpira tion ve loc ity of plan t is tw o important phy sio log ic index tha t re flect wa ter reg im e o f p lant.
The test mensura tes transpiration ve loc ity and leaf w a te r po tentia l and physiologic am ount o f g row th ofA. dasy stachys; in the south of
M aoW uSu sandlo t, and ana ly ses the re la tion of transpiration ve lo city and lea fw ater potentia l o fA. dasystachys;asw e ll as clim atic fac to r
to their in fec tion.
K ey words A. dasy stachy s;aspiration ve loc ity;leaf w ater po tential;clim atic factor
在干旱 、半干旱地区 ,水分是植物生存的主要限
制因子 ,而蒸腾作用是植物水分散失的主要途径 。
植物蒸腾作用与光照强度和土壤水分状况之间又存
在着密切的联系 。植物叶水势是反映叶片细胞水分
状况的一个重要指标 ,它与蒸腾作用存在着密切的
关系。通过对毛乌素沙地南缘沙生条件下赖草的蒸
腾速率 、叶水势及气象因子的测定 ,旨在分析干旱环
境条件下赖草对水分的利用状况。
1 试验地概况
试验区地处毛乌素沙地南缘 ,属典型中温带大
陆气候 ,四季分明 ,春季多风 、夏季炎热 、秋季凉爽 、
冬季寒冷 ,多年平均温度为 7. 6℃ , ≥10℃的有效积
温为 2944. 9℃,年平均日照时数为 2867. 9小时 ,无
霜期 128天。多年平均降雨量 280mm ,年际变化
大 ,时空分布不均 ,降雨量主要集中在 7 ～ 9月 ,占全
年的 62%,其中大部分以局部暴雨形式出现。多年
收稿日期:2005 - 10 - 10
基金项目:国家 “十五 ”重点科技攻关项目(项目编号:2002BA517A)。
作者简介:王兴鹏(1978 -), 男, 讲师 , 硕士, 主要从事农田水利方面的教学和科研工作。
第 1期 王兴鹏等:毛乌素沙地南缘赖草水分生理特性及其影响因子的初步研究
平均水面蒸发量为 1330mm (E601型 ),旱季 (4 ～ 6
月 )干燥度为 3. 1。
2 试验材料与研究方法
2. 1 试验材料
赖草是毛乌素沙地主要的固沙植物之一 ,属多
年生草本植物 ,具有一定的抗旱能力。试验样本均
采自样方内自然生长的赖草叶片。采取长势基本相
同的叶片 ,用于蒸腾速率和叶水势的测试 ,每样重复
三次。每隔 2小时观测一次 ,全天候进行 。
2. 2 研究方法
2. 2. 1 蒸腾速率测定
蒸腾速率的测定采用快速离体称重法 [ 1] ,仪器
为 JNA - 1000型精密扭力天平 (上海第二天平仪器
厂制造 )。将采来的新鲜赖草叶迅速秤重 (W a)然后
将叶片放在室外 , 自然风干 5分钟后 ,立即称重
(Wb),利用下式计算植物蒸腾速率:
Tr =(Wa -Wb)×3600000 /(Wa ×t)
式中:Tr———蒸腾速率 (mg h- 1g -1 Fw)
Wa———蒸腾前重 (mg)
Wb———蒸腾后重 (mg)
t———蒸腾时间 (s)
2. 2. 2 植物叶水势测定
水势差是植物体内水分移动的动力 ,水分总是
由水势高处流向水势低处 。在土壤的交界面中 ,植
物水势与土壤水势之差造成植株从土壤中吸水;在
植物与大气交界面中 ,叶水势与大气水势的差引起
了植物蒸腾失水 ,本试验叶水势采用压力室法 (简
易仪器法 )进行测定 。
3 结果与分析
3. 1 赖草蒸腾速率日变化
当土壤水分供应充足 ,空气湿度适宜时 ,植物蒸
腾速率的日变化为:清晨日出后 ,温度升高 ,大气湿
度下降 ,蒸腾速率加快 ,午后 14点左右达到峰值。
之后由于光照强度减弱 ,蒸腾作用随之降低。日落
后 ,蒸腾速率迅速降至最低点 。据 6月至 7月连续
3次 24小时的观测发现 ,赖草的蒸腾速率日变化呈
双峰型。这除了与植物本身的生理活动有关 ,也受
到气象因素的瞬间变化影响 [ 2] 。日变化如图 1所
示:赖草蒸腾速率从早晨 8:00左右开始急剧上升 ,
至傍晚 18:00左右又陡然下降。其间 ,赖草蒸腾速
率两次达到高峰。第一次峰值出现在 10:00 ～ 14:
00之间 , 第二次峰值出现在 18:00左右。从晚上
20:00至凌晨 8:00,赖草的蒸腾速率变化平稳。
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塔 里 木 大 学 学 报 第 18卷
3. 2 赖草叶水势日变化
同一时刻 ,赖草叶水势的日变化如图 2所示 。
通过对赖草叶水势的测定得出 ,赖草叶水势日变化
较蒸腾速率日变化要缓慢的多 。日出前即 6:00的
水势较高 ,随着太阳辐射的增强 ,水势迅速降低并在
下午 14:00 ～ 16:00左右达到最低值 ,凌晨 2:00到
6:00升至最高值。这是由于 ,清晨气温低 ,空气湿
度大 ,叶片含水量增大 。随着太阳辐射的增加 ,气温
升高 ,空气湿度下降 ,蒸腾作用加快 ,植物叶水势迅
速降低 ,同时土壤水势由于蒸发量大的缘故也随之
降低 ,但植物水势与环境的关系复杂 ,并不总是存在
正相关关系 ,植物自身的生理特点和长期的适应性
也决定其水势的变化 [ 3 ～ 4] 。如光照强度最强 ,气温
最高 ,空气湿度最低时 ,植物叶片气孔的开度会减小
或关闭 ,产生 “午休 ”现象 ,植物—大气系统中水分
流动的阻力增大 ,蒸腾作用下降 ,使植物水势得到恢
复。到了傍晚 ,太阳辐射减弱 ,气温下降 ,空气湿度
提高 ,植物水势又开始上升。赖草 7月份的水势小
于 6月份 ,也说明了赖草 7月份受干旱胁迫的程度
要大于 6月份 。主要是 7月份的蒸腾速率大于 6月
份 ,赖草消耗的土壤水分在该月较大 ,造成土壤水分
亏缺;另一个方面降雨量少也是土壤水分不足的一
个主要原因 ,干旱胁迫的程度在 7月份要严重。
3. 3 蒸腾速率与叶水势之间的关系
植物水势的高低与蒸腾有着密切的关系。蒸腾
速率的峰值出现在 12:00至 14:00之间 ,低值出现
在凌晨 4:00至 6:00之间 。由图 2看出 ,赖草水势
最低值出现在 14:00至 16:00之间 ,凌晨 4:00至 6:
00时达到最高值。由此可看出:赖草水势变化与蒸
腾速率变化基本上一致 ,但叶水势变化较蒸腾速率
变化平缓 ,其波动幅度较蒸腾速率波动幅度小 。也
就是说 ,赖草叶水势变化与蒸腾速率变化成非线性
负相关关系 ,李录章在花棒 、柠条蒸腾作用的研究中
得到了相同的结论[ 5] 。同时 ,从图 1中也可看出 ,赖
草蒸腾速率波动比较大 ,出现两次峰值 ,而在相同条
件下 ,其水势变化只有一个最低值。这就说明 ,在同
一生态条件下 ,赖草水势的变化受气候因子的影响
要比蒸腾速率小 ,且蒸腾速率与叶水势的变化并不
是同步的 ,水势变化具有明显的滞后现象。这是由
于:蒸腾主要受气孔的调节控制 ,气孔开闭作用随环
境因子的瞬时变化而变化。叶片因蒸腾作用不断失
水 ,造成植株根系与土壤之间的水势加大 ,土壤水分
从根部进入植株 ,水分沿毛细管源源不断上升 ,以补
充因蒸腾作用造成的叶片水分亏缺。但蒸腾失水所
引起的吸水动力 ,由叶面传到根尖 ,需要相当长的时
间。这使得水势的变化不能因环境因子的瞬时变化
而变化 ,造成了水势变化滞后于蒸腾速率的变化 ,表
现为水势变化受环境因子的影响比蒸腾速率小。
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第 1期 王兴鹏等:毛乌素沙地南缘赖草水分生理特性及其影响因子的初步研究
3. 4 影响因子分析
植物蒸腾作用和叶水势还与环境因子有着密切
的关系[ 6] (如:光照 、温度 、大气相对湿度和大气水
势)。这些因子都直接或间接影响蒸腾作用和叶水
势 ,也综合影响蒸腾速率和叶水势的瞬时变化。在
此仅讨论温度 、大气湿度和光照对蒸腾速率的影响。
3. 4. 1 光照对蒸腾速率和叶水势的影响
植物蒸腾特性在一天中的变化情况 ,一方面决
定于植物自生的生物节律 ,同时也受环境条件的影
响 [ 6] 。在一定的光照强度范围内 ,光照不仅可以促
进水分蒸发 ,而且光照可以促使叶片气孔开放 ,减少
植物蒸腾作用叶子内部阻力 ,这样有利于水分的散
失 ,从而增强蒸腾作用。当土壤水分充足时 ,光照强
度是影响蒸腾速率的主要因子。图 1也说明了 ,从
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塔 里 木 大 学 学 报 第 18卷
早晨 8:00,蒸腾速率急剧上升 ,至晚 18:00左右 ,其
蒸腾速率又陡然下降 ,白天高于夜间 ,且有明显的峰
值 ,夜间变化平缓 。
3. 4. 2 温度和大气湿度对蒸腾速率和叶水势的影
响
测定赖草蒸腾速率和叶水势时 ,对温度和大气
相对湿度也进行了观测。其结果如图 3、4。有图可
见 ,温度和大气相对湿度呈负相关关系。一般而言 ,
植物蒸腾速率随着温度的升高而加快 ,赖草的蒸腾
速率与温度和湿度的变化并非线性相关 ,赖草的蒸
腾速率存在双峰现象[ 7] 。究其原因 ,一定范围内温
度升高会提高叶片的生理生化活动 ,从而促进气孔
开放 ,降低气孔阻力 ,促进蒸腾作用 ,使蒸腾速率加
快 。而气温与相对湿度为极显著的负相关 ,相对湿
度与气孔阻力为极显著的正相关 [ 8] 。从图 1可看
出 ,赖草的蒸腾速率随着温度的变化而变化 。温度
升高 ,大气湿度降低 ,蒸腾速率变快 ,随着温度的下
降 ,大气相对湿度在增加 ,蒸腾速率减慢 [ 2] 。夜间 ,
温度变化平缓 ,大气相对湿度迅速增加 ,并达到饱和
状态。从图 3可以看出:从 20:00 ～ 8:00,大气相对
湿度基本上处于饱和状态。所以 ,蒸腾速率夜间变
化趋势比较平缓 。
综上所述 ,在蒸腾拉力的作用下 ,水分经土壤进
入根系后到达叶面 ,通过蒸腾作用由气孔扩散进入
大气 ,形成一个统一动态的相互反馈连续系统 ,即土
壤 -植物 -大气连续体系 (简称 SPAC)。然而土壤
含水率与大气湿度变化会打破 SPAC体系平衡 ,为
了能够保持这一动态平衡体系 ,植物需通过自身水
势变化的调解 ,来维持其正常的生理状态 。温度的
升高 ,使得蒸腾速率加快 ,叶水势随之降低 。当赖草
的蒸腾速率处在双峰低谷时 ,植物吸水与蒸腾失水
达到平衡状态。在夜间 ,温度和叶片含水率的变化
远远小于大气相对湿度的变化 ,大气水势与叶水势
的差距减小 ,使得蒸腾速率下降 ,叶水势也会随之升
高。
4 结论
4. 1 赖草的蒸腾速率日变化比叶水势日变化受环
境因子的影响大 ,其蒸腾速率日变化存在双峰现象。
赖草的水势日变化与蒸腾速率的日变化相比较 ,有
明显的滞后效应。
4. 2 在白天 ,温度是影响蒸腾速率和水势的主要因
子;夜间 ,大气湿度是影响蒸腾速率的主要因子。
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