全 文 ：　2008年 6月 灌溉排水学报
Journal of Irrig ation and Drainage
　第 27卷第 3期　
文章编号:1672-3317(2008)03-0112-04
不同 pH 值处理下乌拉苔草蒸腾速率
日变化及其与环境的关系＊
徐惠风1 , 2 , 3 , 金研铭3 , 刘兴土2 , 陈景文1
(1.大连理工大学 环境科学院 , 辽宁 大连 116024;2.中国科学院 东北地理与
农业生态研究所 , 长春 130012;3.吉林农业大学 农学院 , 长春 130118)
摘　要:通过对乌拉苔草水体土壤酸碱度处理 , 进行蒸腾特性及其环境因子关系的研究。结果发现:不同酸碱度处
理下的乌拉苔草蒸腾速率规律基本一致 ,只是数值发生了变化。说明乌拉苔草蒸腾速率的变化规律主要由该植物
本身的生长期来决定 ,在不同的 pH 值处理下蒸腾速率大小受环境条件的影响:在 pH 值为 5 、6 时主要影响因子是
大气温度 ,其极显著相关系数是-0.889;pH 值为 7 、8 时主要影响因子是叶片温度;其显著相关系数是-0.829;
pH 值为 9 、10时主要影响因子是光量子通量密度 , 其显著相关系数是-0.841。说明不同 pH 值下乌拉苔草蒸腾
速率日变化主要受环境条件的影响 ,水体的酸碱度对其影响不大。
关　键　词:pH 处理;乌拉苔草;蒸腾速率日变化;环境
中图分类号:S153.4;S161.4　　　文献标志码:A
　　湿地植物通过蒸腾作用能够产生大量水蒸气 ,不仅可以提高群落的空气湿度 ,还可以增加周围环境的湿
度 ,减少土壤水分丧失 ,还可诱发降雨 ,增加地表和地下水资源 。目前还未发现湿地土壤有关 pH 值下植被
生理特性的报道 ,土壤酸碱度是土壤养分转化及其有效性的决定因素之一 ,不同酸碱度对植物的生理反应不
同 ,但蒸腾特性方面的研究目前还未见报道。研究乌拉苔草在不同的酸碱土壤条件下的蒸腾作用对于更好
的了解和掌握湿地生态环境效应具有重要的作用 。
1　研究区域概况
样品生境位于吉林省东部的敦化 ,乌拉苔草集中分布在平坦的沟谷中 ,毛果苔草群落的二侧坡麓地段 ,
宽 50 ～ 70 m ,地面坡度 50°～ 70°。地表为季节性积水 。植物种群以密丛型的乌拉苔草为优势种 ,群落的植
物种类较多 ,有 18科 29种。
模拟区选在吉林省长春市吉林农业大学试验地 ,该区域年降水量为 571.6 mm , 7月份降水量为 218.7
mm;年总辐射量为 502.48 ～ 481.16 J/(cm2 ·a);7月总辐射量为 54.39 J/cm 2 ;年平均温度为 4.9 ℃, 7月
份的平均温度为 22.7 ℃。人工湖位于校园内 ,护坡上生长很多的植物 ,其中以泽泻 、扯根菜和水蓼为优势
种。湖的周围长有很多高大的乔木 。
在调查后把草丘挖出带回来 ,在吉林农业大学校内的温室中栽植 ,缓苗后栽植在用金属丝搭建 12 m 2的
试验棚中 ,将盆栽的乌拉苔草埋在土中 ,进行酸碱处理 。
在同样自然环境条件下 ,对盆栽乌拉苔草的土壤 pH 值进行梯度设计 ,设计有 pH =3.0 、pH =4.0 、pH
=5.0 、pH =6.0 、pH =7.0 、pH =8.0 、pH =9.0 、pH =10.0 、pH =11.0 、pH =12.0 、pH =13.0。酸碱度用酸
度计测试 ,用盐酸调控 ,每天测试并调控 3次(早 、中 、晚)。保持 pH 值不变 。每盆重复 3次 ,最后求其均值。
用 Li-1600型稳态气孔仪测定;时间为 06:00 ～ 18:00 ,每 2 h 测定 1次 。测定乌拉草叶片的蒸腾速率
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＊ 收稿日期:2007-12-21
基金项目:吉林省开发重点项目;国家“十五”科技攻关专题(2001ba508b24)
作者简介:徐惠风(1965-),女 ,吉林双辽人 ,副教授 ,博士 ,主要从事植物生理生态 、湿地生态环境与环境生物学的研究。
DOI :10.13522/j.cnki.ggps.2008.03.008
((H 2O)μmol/(m 2 · s))、气孔阻力 Rs(s/cm)、光合有效辐射 PAR(μmo l/(m2 · s))、空气温度 Ta(℃)、叶片
温度 Tl(℃)、相对湿度 R H(%)、大气 CO2 浓度(10-6)等指标 。
于 2002年 7月 、8月 、9月选择晴朗的天气进行测定。随机取健康生长的 、完全展开的叶片 ,每次重复 3
次 ,取其平均值 。
2　结果与讨论
2.1　不同 pH 条件下蒸腾速率日变化
从表 1可以看出 ,8月 20日不同 pH 处理的乌拉苔草叶片蒸腾速率日变化出现波动式变化。波动的形
式大体一样 ,12:00出现低谷 ,低谷出现是 pH 为 3 、4 、5 、6 、7 、8 ,且pH 越小低谷越大 ,说明在中午时分 pH 值
制约了蒸腾速率的变化。
　　　　　　　　　　　　　表 1　不同 pH 处理下蒸腾速率日变化(2002 年 7 月 10 日) (H2O)μmol/(m2 · s)
时刻 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
pH =3 57.86 71.17 54.42 35 22.36 44.58 74.7
PH=4 55.72 52.05 93.55 35.59 22.69 57.5 84.96
pH =5 69.7 74.8 80.42 40 36.67 57.5 93.63
pH =6 83.46 82.46 79.22 43.4 20.98 54.5 72.3
pH =7 77.6 80.58 66.5 48.15 23.13 45.67 96.45
pH =8 55.4 59.34 53.3 16.6 21.1 32.58 94.3
pH =9 64.62 74.1 76.5 48.1 15.3 47.26 94.7
pH =10 63 52.7 46.8 28.3 25.98 50.14 87.26
Ph=11 60.64 88.2 50.01 16.37 38.48 56.7 71.51
Ph=12 54.5 83.35 60.13 17.34 62.66 45.39 82.98
pH =13 57.34 82.24 64.88 10.8 50 54.6 76.92
　　由表 2可知 , 7月10日 ,不同 pH 值处理的乌拉苔草叶片蒸腾速率日变化出现波动式变化 。不同的处理
波动的形式大体一样 ,中午 12:00出现低谷。
　　　　　　　　　　　　　表 2　不同 pH 处理下蒸腾速率日变化(2002 年 8 月 20 日)　 (H2O)μmol/(m2 · s)
时刻 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
pH =3 117 114 95.1 45.2 98.1 72.8 76.4
pH =4 100 98.1 104.4 53.9 99.68 51.1 75.7
pH =5 102 106.4 80.9 65 99.78 71.7 86.2
pH =6 88 68.8 93.3 92.2 107.9 71 96
pH =7 95 98.6 105 99 104.2 77.4 88
pH =8 98 93.3 94.5 78.8 96.8 88 92
pH =9 90 85.4 79.8 97.7 84.5 70.7 91
pH =10 92 88 99 99 111 61.6 69.7
pH =11 95 78 69.7 99 110.4 70.5 92.4
　　不同 pH 值处理没有影响乌拉苔草蒸腾速率变化规律 ,7 、8月份的变化值的大小是由于乌拉苔草生长
周期不同 。
2.2　不同 pH 值条件下气孔阻力日变化
7月 10日 ,气孔阻力最大值出现在 12:00 ～ 14:00 ,而且 pH 大的峰值较大 ,早晚气孔阻力较小 ,说明此
时叶片的气孔完全打开 ,早晨 06:00 的气孔阻力相差不大 ,晚上的气孔阻力只有 pH 为 12:00 、13:00 和
06:00的值比较大 ,说明碱性对气孔阻力有影响。
8月 20日 ,气孔阻力在中午 12:00和下午 16:00最大 ,在 12:00的高峰期 ,pH 值小的峰值比较高 , pH
值大的峰值较小 。
不同 pH 值处理下乌拉苔草气孔阻力规律没有发生影响 ,变化趋势基本一致 , 7 、8月不同的变化规律表
现在乌拉苔草的生长期上 。
113
2.3　蒸腾速率对 pH 的响应(7月 10日)
表 3可知 , pH=5时 ,气孔阻力和蒸腾速率呈显著的正相关;大气温度和气孔阻力和相对湿度呈显著的
正相关;光量子通量密度和大气温度呈显著的正相关;叶片温度和相对湿度 、光量子通量密度呈显著的正相
关 ,和大气温度呈极显著的正相关;风速和蒸腾速率呈显著的正相关 。
表 3　蒸腾速率和各环境因子的相关性分析(pH =5)
环境因子 蒸腾速率 气孔阻力 相对湿度 大气温度 光量子 叶片温度 风　速
蒸腾速率 1
气孔阻力 -0.777＊ 1
相对湿度 0.368 -0.495 1
大气温度 -0.709 0.758＊ -0.866＊ 1
光量子 -0.586 0.592 -0.628 0.793＊ 1
叶片温度 -0.681 0.696 -0.86＊ 0.988＊＊ 0.862＊ 1
风　速 0.846＊ -0.855＊ 0.402 -0.749 -0.497 -0.694 1
　注　r 0.05%=0.707 , R 0.01%=0.834。
　　pH =6时 ,气孔阻力和蒸腾速率呈极显著的负相关;大气温度和蒸腾速率 、相对湿度呈极显著的负相
关 ,与气孔阻力呈极显著的正相关;光量子通量密度和大气温度呈显著的正相关;叶片温度和气孔阻力 、光量
子通量密度呈显著的正相关 ,和相对湿度 、大气温度呈极显著的正相关;风速和蒸腾速率呈极显著的正相关 ,
和气孔阻力呈显著的负相关。
pH =7时 ,蒸腾速率和气孔阻力之间呈极显著的正相关;大气温度和气孔阻力呈极显著的正相关 ,和相
对湿度呈显著的正相关;叶片温度和蒸腾速率 、气孔阻力呈显著的正相关 ,和相对湿度 、大气温度呈极显著的
正相关;风速和蒸腾速率呈极显著的正相关 ,和气孔阻力呈显著的正相关。
pH =8时 ,蒸腾速率和气孔阻力之间呈极显著的正相关;大气温度和气孔阻力呈显著的正相关 ,和相对
湿度呈显著的负相关;光量子通量密度和气孔阻力大气温度 、呈显著的正相关 ,和相对湿度呈显著的负相关;
叶片温度和蒸腾速率呈显著的负相关 ,和气孔阻力 、量子通量密度呈显著的正相关 ,和相对湿度呈显著的负
相关 ,和大气温度呈极显著的极正相关;风速和蒸腾速率呈极显著的正相关 。
pH =9时 ,蒸腾速率和气孔阻力之间呈极显著的负相关;大气温度和相对湿度呈显著的负相关;光量子
通量密度和大气温度呈显著的正相关;叶片温度和相对湿度呈显著的负相关 ,和大气温度呈极显著的正相
关 ,和光量子通量密度呈显著的正相关;风速和叶片温度呈显著的负相关。
由表 4可知 ,pH =10时 ,蒸腾速率和气孔阻力之间呈极显著的负相关;大气温度和气孔阻力之间呈极
显著的正相关 ,和相对湿度呈显著的负相关;光量子通量密度和蒸腾速率呈极显著的负相关;叶片温度和气
孔阻力之间呈极显著的正相关 ,和相对湿度呈显著的负相关 ,和大气温度呈极显著的正相关 ,和光量子通量
密度呈显著的正相关;风速和蒸腾速率之间呈极显著的正相关 ,和气孔阻力 、光量子通量密度之间呈极显著
的负相关 ,和大气温度 、叶片温度呈极显著的负相关;风速和蒸腾速率之间呈极显著的正相关 ,和气孔阻力 、
光量子通量密度之间呈极显著的负相关 ,和大气温度 、叶片温度呈显著的负相关 。
表 4　蒸腾速率和各环境因子的相关性分析(pH=10)
环境因子 蒸腾速率 气孔阻力 相对湿度 大气温度 光量子 叶片温度 风　速
蒸腾速率 1
气孔阻力 -0.878＊＊ 1
相对湿度 0.478 -0.646 1
大气温度 -0.711 0.92＊＊ -0.868＊ 1
光量子 -0.841＊ 0.919＊＊ -0.576 0.822 1
叶片温度 -0.716 0.909＊＊ -0.881＊＊ 0.996＊＊ 0.842＊ 1
风　速 0.925＊＊ -0.933＊＊ 0.5 -0.807＊ -0.928＊＊ -0.817＊ 1
　注　r 0.05%=0.707 , R 0.01%=0.834。
　　表 4表明在强碱性条件下 ,蒸腾速率与光量子通量密度呈显著的负相关 ,气孔阻力受光量子通量密度和
叶片温度极显著的影响 ,相关系数分别为 0.919和 0.909 。说明强碱条件下气孔受光量子的绝对影响 ,光量
子通过气孔量的多少直接影响到蒸腾速率的大小 。
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3　结　论
土壤微生物的活动 ,有机质的转化 ,矿质营养元素的存在形式及保持养分的能力等 ,都与土壤的酸碱度
有关 。所以土壤的酸碱度对植物的生长有直接的影响 ,对植物的生理生化有一定的影响 ,但是通过本实验研
究发现 ,不同酸碱处理的乌拉苔草叶片蒸腾作用没有受到影响 ,乌拉苔草的蒸腾速率由其生长的环境条件和
生物学特性来决定。这与泽泻 、水蓼等植物的蒸腾特性的研究基本一致 。水生植物的蒸腾特性主要由其生
长的环境条件来决定 ,水体的酸碱程度对其蒸腾特性没有影响。具体机理有待于进一步的研究和探索。
参考文献:
[ 1] 　徐惠风 ,刘兴土.人工湿地园中泽泻沼泽植物蒸腾特性日变化的研究[ J] .吉林农业大学学报 , 2003 , 25(5):503-506.
[ 2] 　徐惠风 ,刘兴土.遮荫条件下乌拉苔草蒸腾速特性及其环境的响应[ J] .湿地科学 , 2004 ,(1):42-47.
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[ 4] 　徐惠风 ,刘兴土.沼泽植物泽泻气孔导度日变化的研究[ J] .生态科学, 2003 , 22(3):218-211.
The Diurnal Variation of Transpiration and Its Relation to
Environmental Factors for Carex Meyeriana with Varied pH
XU Hui-feng1 ,2 ,3 , JIN Yan-ming3 , LIU Xing-tu2 , CHEN Jing-wen1
(1.School of Environmental and Biolog ical Science and Technolog y , Dalian University of Technolo gy ,
Dalian 116024 , China;2.Northeast Insti tute of Geog raphy and Ag ricultural Eco logy ,
Chinese Academy of Sciences , Changchun 130012 , China;
3.Agronomy College o f Jilin Ag riculture Univer sity , Changchun 130118 , China)
Abstract:The transpiration and i ts relation to environmental factors fo r Carex meyeriana g row n in soi l w i th
varied pH was studied , the re sults show that the pat terns of t ranspiration in dif ferent pH condit ion w ere
similar wi th di fferent abso lute values.The variat ion of t ranspiration o f Carex meyeriana w as de termined
acco rding to it s g rowing seasons , the t ranspi ration rate w as inf luenced by environmental condition under
dif ferent pH .Under the condition of pH 5-6 , the air temperature determines the t ranspi ration in signifi-
cantly co rrelation wi th the coef ficient as -0.889;under the condition of pH 7-8 , the leaf temperature de-
termines the t ranspi ra tion in signif icantly correlation w ith the coef ficient as -0.829;under the condi tion
of pH 9-10 , the photons density f lux determines the transpi ration in signi ficant ly correlation w ith the co-
ef ficient as -0.841.The environmental facto rs determine the t ranspiration of Carex meyeriana g row n in
soil wi th varied pH , the acidi ty play a li tt le ro le.
Key words:pH ;Carex meyeriana;diurnal variation;environment
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