全 文 ：收稿日期:2003-08-07
文章编号:1002-2724(2003)05-0011-03
五角枫金银木刺槐水分生理特性及抗旱性研究
王贵霞1 ,王海明2 ,李传荣1 ,许景伟3 ,詹　伟4
(1.山东农业大学林学院 ,泰安　271018;2.烟台开发区农业与海洋渔业局;3.山东省林科院;4.日照大沙洼林场)
摘要:以五角枫 、金银木 、刺槐为试验材料 , 系统测定叶片水势 、气孔导度 、蒸腾速率 、保水力 、水分饱和亏等水分生理指标及其周
围小气候状况等指标 ,初步研究了 3 树种的生理学特性随周围小气候条件变化的规律 , 并结合水分参数 , 评价出 3 树种抗旱性大小
为五角枫>刺槐>金银木 ,旨在为干瘠山地绿化建设提供理论依据。
关键词:生理特性;保水力;水分亏缺;抗旱性
中图分类号:Q945.1　　　　　文献标识码:A
　　五角枫 Acer mono Maxim 属槭树科槭树属 , 落叶乔木 , 高达
20m;树皮暗灰色或褐灰色 ,单叶纸质 , 杂性花 , 华北各地都有野
生或栽培。金银木 Lonicera maackii Maxim 属忍冬科忍冬属 , 灌
木 ,高达 5m;小枝短 , 中空 , 有短柔毛 , 多生长在山地林中或林
缘。刺槐 Robina pseudoacacia L.属蝶形花科刺槐属 , 落叶乔木 ,
高达 25m , 树皮深纵裂至浅裂 , 对土壤适应性强 , 分布广泛。山
东省山区丘陵地区 ,降雨稀少 , 土壤贫瘠干旱。在这些地区选择
耐干旱 、适应性广的树种进行植树造林具有重要意义。 通过研
究 3树种的叶水势 、气孔导度 、蒸腾速率 、叶片保水力及水分亏
缺等生理学特性及水分参数指标 , 可进一步掌握植物需水量及
需水规律 , 从而为合理选择造林树种 , 有效利用有限的水资源 ,
提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　试验地概况
试验地设于山东农业大学校院内 , 海拔 150m;属暖温带季
风性气候 ,年平均气温 12.8℃, 极端最低温度-22℃, 极端最高
温度 40℃;年降水量 600 ～ 800mm , 降水多分布于 7 ～ 9 月 , 春秋
干旱严重 , 年平均相对湿度为 65%;土壤为砂壤土。 校内绿地
类型有林地 、树篱 、草坪等。
1.2　试验材料
在林地内 ,分别选用 3 棵生长健壮 、树龄为 10a的五角枫 、
金银木 、刺槐标准木为研究对象 , 材料概况如表 1 所示。
表 1　试验材料概况
树种 树高(m) 胸径(cm) 冠高(m) 树冠投影面积(m2)
五角枫 5.7 16.5 4.1 19.5
金银木 4.5 12.7 2.3 4.69
刺槐 7.6 23.1 5.2 25.8
1.3　试验内容和方法
下面各指标均在5 月 18日～ 6 月10 日的6:00、8:00 、10:00 、
12:00、14:00 、16:00 、18:00时进行测定 , 每次测定重复 3 次。空
气相对湿度用 DHM2 通风干湿表测定;可见光强度用照度计测
定;叶片水势采用美国产 HR-33T露点水势仪测定;气孔导度 、
蒸腾速率采用英国产 PMR-3 稳态气孔计测定;叶片保水力采
用自然干燥法;植物组织含水量采用烘干称重法测定;水分饱和
亏测算采用《植物生理学实验指导》的方法[ 1] 。
2　结果与分析
2.1　叶片水势日变化
水势(Water Potential)是植物水分状况的一个重要指标 , 也
是反映植物抗旱生理特性的指标之一 , 它的高低表明植物从土
壤或相邻细胞中吸收水分以确保其进行正常的生理活动[ 2] 。植
物叶片水势代表植物水分运动的能量水平 , 能反映植物在生长
季节各种生理活动受环境水分条件的制约程度[ 3] 。影响植物叶
片水势的因素有多种 , 气温 、空气相对湿度 、植物叶片的蒸腾速
率 、可见光强度 、光合有效辐射等均影响植物叶片水势的变化。
气温 、空气相对温度 、可见光强度的日变化规律是:从清晨
开始 , 随光照不断增强 ,可见光强度不断增大 ,气温不断升高 , 空
气相对湿度逐渐下降 ,可见光强度在 12:00 时达到最大 ,此后不
断减弱 , 然而此时气温仍在升高 ,在 14:00时达到峰值。空气相
对湿度在 12:00～ 14:00时达到最低值。然后随着光照的减弱 ,
气温不断下降 , 空气相对湿度不断回升。可见光强度与温度同
步 , 空气相对湿度相反(见表 2)。
表 2　气温 、空气相对湿度 、可见光强度的日变化
树种 指标 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
金银木
T(℃) 21.5 23 26 30.5 32 28 26
RH(%) 58 53 48 33 35 41 44
Lx 5400 7100 9600 12000 10000 8500 7100
五角枫
T(℃) 21.5 23 27 32 34 30 25
RH(%) 62 55 42 36 37 40.5 45
Lx 5100 7200 8600 11400 8900 8100 6400
刺槐
T(℃) 23 24 29 31 34 30 27
RH(%) 61 56 48 34 35 41 45
Lx 5400 7100 8700 12000 9600 8300 6600
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2003 年第 5期
总 148 期 　　　　　　　　　　　　　　　
山东林业科技
Shandong Forestry Science and Technology
　　　　　　　　　　　　　　　　2003
No.5
图 1　3 树种叶水势日变化
　　3 树种水势日动态基本相同 , 清晨 6:00 时左右水势较高 , 这
是由于进入夜间水势基本处于平缓稳定恢复阶段 , 直到第二天
早晨日出前后恢复到最高值 , 此时水势值基本上反映出土壤水
分供应的水平。上午随着光照的增强 ,气温的升高 , 空气相对湿
度下降 , 增大了叶内外水气压梯度 ,叶片蒸腾强度不断增大 , 为
满足不断增加的蒸腾耗水的需要 ,叶水势下降 , 以增强从土壤中
的吸水能力。在高温 、高光照的中午 , 各树种为减少体内水分的
过度散发和免于灼伤 ,蒸腾减弱以降低其耗水 , 树体内水分开始
得到缓和 , 至 10:00 ～ 12:00 时叶水势达到最低值。然后 , 随气
温的不断下降 ,光照的不断减弱 , 叶水势不断回升(见图 1)。
清晨水势可反映植物水分的恢复状况 , 从而可以判断植物
水分亏缺程度[ 2] 。水势低的植物 , 具备了从土壤中汲取水分的
能力 , 可以把它作为抗旱指标。黎明时的水势由大到小为金银
木>刺槐>五角枫 ,说明五角枫吸水力最强 , 金银木最差。
2.2　叶片气孔导度 、蒸腾速率的日动态
2.2.1　气孔导度的日动态
气孔是陆生植物叶片上一个十分重要的结构 , 气孔的开闭
会对植物叶片的光合和蒸腾产生影响 ,气孔导度则是反映气孔
行为最为重要的生理指标[ 4] 。气孔导度不但能反映植物蒸腾耗
水的大小 ,而且也是反映抗旱保水性能的一个重要指标[ 3] 。
图 2　3 树种气孔导度日变化
气孔导度的日变化如图 2 所示 , 3 树种叶片的气孔导度日
变化具有相同的趋势 ,均为单峰曲线。清晨随光照的不断增强 ,
气孔受光线的影响而张开 ,气孔导度不断增加 , 各树种出现第一
次峰值的时间不同 , 但大致在上午 10:00 ～ 12:00 时达到高峰;
此后由于光照增强 , 气温的急剧升高 , 增大了叶内外水气压梯
度 ,强烈蒸腾下叶水势降低 , 水势的降低以及蒸腾作用的加剧是
为维持体内水分的平衡 ,迫使气孔导度减小 , 下午 18:00 时左右
达到最低值。
干旱条件能刺激根系产生脱落酸(ABA)化学信号 , 使叶片
气孔导度减小 ,从而降低体内水分的蒸发。许多研究表明 ,抗旱
性强的植物种气孔导度一般较低 , 蒸腾速率也一般较小[ 5 ,6] 。 3
树种气孔导度由大到小排列依次为金银木>刺槐>五角枫。可
见在相同的外界环境条件下 , 五角枫蒸腾耗水较少 , 具有一定的
抗旱能力。
2.2.2　蒸腾速率的日动态
蒸腾强度影响着植物水分状况 , 在一定程度上反映了植物
调节水分损失的能力及适应干旱环境方式。蒸腾强度尽管不是
衡量植物抗旱性的直接指标 , 但是蒸腾强度的高低 , 从一个侧面
反映植物适应环境能力的大小[ 2] 。
图 3　3 树种蒸腾速率日变化
蒸腾速率的日变化如图 3所示 , 清晨蒸腾较小 ,随着光照的
增强 , 气温的升高 ,气孔导度增大 ,这样增大了叶内外水气压差 ,
蒸腾速率不断升高 , 在 10:00～ 12:00 时达到峰值 , 午后 ,较强蒸
腾耗水使气孔导度减小 , 且随着光照减弱蒸腾减弱。从图 2 和
图 3 可以看出 ,蒸腾强度与气孔导度的变化趋势相似。
3 树种平均蒸腾速率由大到小排列依次为金银木>刺槐>
五角枫 , 说明在相同的条件下 , 金银木的蒸腾耗水最大 ,五角枫
的蒸腾耗水最小。因此 , 五角枫表现出较强的抗旱性。
2.3　叶片保水力
植物对干旱的反应最早和最主要的方式是保水[ 7, 8] 。 保水
力强 , 树木在自然条件下水分散失慢 ,更容易度过干旱时期 , 因
此叶片保水力与抗旱性关系密切[ 9] 。达恒重时需时越长 , 则持
水力大 , 抗旱性强[ 9, 10] 。
五角枫在室温下达恒重需 186h , 抗脱水力最大 , 刺槐 96h ,
金银木最小为 53h。反映出五角枫 、刺槐两者具有较高的保水
能力 , 在干旱胁迫下 , 能够减少体内水分损失 , 以维持体内水分
平衡。以此判断抗旱性表现为五角枫>刺槐>金银木。
2.4　叶片水分饱和亏
水分饱和亏是植物组织的实际含水量距离其饱和含水量的
差值 , 以相对于饱和含水量的百分数来表示。树体存在水分亏
缺时 , 均具有一定的抗脱水能力 , 但生境不同 , 抗脱水能力与需
水程度可能有差异。一般临界饱和亏越大 ,需水程度小 , 说明植
株抗脱水 , 耐旱能力强[ 9] 。
表 3　3 树种叶片水分亏缺
树种 临界饱和亏(%)自然饱和亏(%) 临/自
五角枫 57.75 21.76 2.654
金银木 50.32 14.55 3.458
刺槐 53.65 18.35 2.924
　　从表 3 可以看出 , 3 树种中五角枫的临界饱和亏最大 , 说明
抗脱水能力最强;自然饱和亏最大 , 临/自最小 , 说明在水分亏缺
严重的条件下 , 其需水程度最小 , 表现出最好的抗旱性 ,而金银
木则表现为抗脱水能力较差 , 在水分亏缺不严重的情况下以表
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第 5 期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　山东林业科技　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2003年
现出较强的需水性能 , 可见抗旱性较弱。以此判断抗旱性表现
为五角枫>刺槐>金银木。
3　结　论
3.1　五角枫 、金银木 、刺槐的叶片水势日变化规律基本一致 ,即
都为先降低后升高 , 10:00～ 12:00 时达到最低值 , 影响水势的因
素主要是气温 、空气相对湿度以及可见光强度;3 树种的气孔导
度的日变化均为单峰型 ,上午 10:00 ～ 12:00 时达到高峰。影响
气孔导度的因素主要有叶片水势 、气温 、体内水分状况等;蒸腾
速率是反映植物耗水量的重要指标 , 也是反映植物抗旱性的重
要指标之一。
3.2　3树种的叶片水势平均值 、清晨叶水势 、气孔导度 、平均蒸
腾速率均表现为金银木>刺槐>五角枫 ,说明在相同的条件下 ,
金银木的耗水性大 、吸水性最强 ,而五角枫在干旱状态下受外界
条件变化的影响最小 ,蒸腾耗水量最小 , 抗旱性最强。
3.3　3 树种叶片保水能力和临界饱和亏大小依次为五角枫>
刺槐>金银木。表现出五角枫的抗脱水能力最强 , 在水分亏缺
严重的条件下 , 其需水程度最小。综上所述 , 五角枫抗旱性最
强 , 其次为刺槐 ,金银木抗旱性最差。
参考文献:
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罗汉松 30 金钱松 60 雪　松 300 马褂木 35 白玉兰 35 紫玉兰 35 元宝枫 20 五角枫 20
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木　荷 40 杜　英 30 杜　仲 20 杜　鹃 40 灯　台 16 合　欢 20 银　杏 18 栾　树 22
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