全 文 ：第 33卷 第 6期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vo .l 33 No. 6
2005年 11月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UN IVERSITY Nov. 2005
不同积水处理下乌拉苔草蒸腾速率日变化及其与环境因子的关系
　　　　　杨艳清　　　徐惠风　金研铭　　　　　刘兴土
(长春大学 ,长春 , 130022)　　　　　(吉林农业大学)　　　　　(中国科学院东北地理与农业生态研究所)　
　　摘　要　在相同的光照 、相对湿度 、温度和风速等自然环境下 ,对相同土壤条件下的乌拉苔草湿地进行不同水
分的处理 , 以桶(高 50 cm、直径 40 cm)中水分为基准 ,设为满水(干 1)、半水(干 2)、干旱(干 3)3个处理 , 以自然状
态下的土壤为对照。对乌拉苔草叶片的蒸腾速率 、气孔阻力 、光合有效辐射 、空气温度 、叶片温度 、相对湿度 、风速
及大气中 CO2的体积分数等指标进行了测定。结果表明:不同积水条件下 , 蒸腾速率的日变化与正弦曲线相似;气孔阻力的日变化呈现单峰形变化 ,但峰值不同 , 干 2峰值最小 , 不同处理的峰值出现的时间相同。从时间上看 ,
气孔阻力受水分的影响 , 与对照相比提前达到最大值。干 1、干 2、干 3处理的蒸腾速率和气孔阻力呈显著的负相
关 , 风速和蒸腾速率呈显著的正相关;干 2、干 3处理的光量子通量密度和大气温度呈显著的正相关;干 3处理的
蒸腾速率和光量子通量密度呈显著的正相关。
关键词　水分处理;乌拉苔草(Carexm eyeriana);蒸腾速率;日变化;环境因子
分类号　Q948. 112
D iurnal Variation ofTransp ira tion Rate ofCarexm eye riana and Its R e lation sh ip w ith Environm ental Factors un-
der D ifferen t Wa ter Cond it ion s /Yang Yanqing (Changchun University, Changchun 130022, P. R. China);Xu
Hu ifeng, Jin Yanm ing( Jilin Ag ricultural Un ive rsity);L iu X ing tu(Northea st Institute o fGeography and Ag ricu ltu ra lE co lo-
gy, Chinese Academy of Sciences) / /Journal o fNo rtheast Forestry University. - 2005, 33(6). - 52 ～ 54
D iffe rent w ater trea tm en tsw e re conducted toCarex m eyeriana w etland w ith sim ilar so il under the sam e natura l condi-
tions of light, rela tive hum idity, temperature and w ind speed. Three treatments, fu ll o f wa te r(called T1 fo r short), sem i
- full o f wa te r(T2), and drought(T3), we re designed acco rding to thew ate r vo lum e in a bucke t, and thew etland under
natura l condition w as used as contro.l The transpiration ra te, stom ata l resistance, tem pera tu re o f leaves ofCarexm eyeriana
a s we ll as photosynthe tica lly ava ilab le radiation(PAR), a ir temperature, re lative hum id ity, w ind speed, atm osphe ric CO
2
concentra tion we re determ ined. Results showed tha t the diurnal variation o f transpira tion rates ofCarex meyeriana under
differen t wa te r conditions showed a prox im ate sinusoid, and the d iurna l va ria tion o f the stom ata l resistance presented a uni-
modal curve. The peak va lues we re no t equal, tha t of T2 was the lowest, while the peak s occurred a t the sam e tim e. W ater
content had a ce rtain e ffect on stom a ta l re sistance. The stom a ta l re sistance reached the m ax im a ahead of the contro.l T ran-
sp ira tion ra tes of these three trea tm en ts show ed a significan tly negative corre lation w ith stom a ta l re sistance, and w ind speed
presented a sign ificantly po sitive co rre la tion w ith transpiration rate. L ight - photon flux density for T2 and T3 w as positively
co rre la ted w ith air tem pe ra ture, while that fo r T3 show ed a significan t positive co rre la tion w ith transpiration ra te.
K ey words　W ater trea tm en t;Carex m eyeriana;T ransp ira tion ra tes;Diurnal varia tions;Environm en ta l fac to rs
　　蒸腾是水的汽化 ,是一个物理过程。 蒸腾作用的强弱除
受环境(如温度 、湿度 )的影响外 , 还受气孔开关的控制。乌
拉苔草(Carex m eyeriana)是典型的湿地植被 , 滋生在积水或
季节性积水的沼泽湿地中 , 其特殊的生理生态过程目前尚不
十分清楚。因此 , 研究乌拉苔草不同生境下蒸腾速率及其与
环境的关系 , 对于揭示该种典型植被在生境中的物理过程具
有重要的意义;同时 , 乌拉苔草对水分干湿度的适应性 ,可充
分表明该植物的适应机制。为此 , 通过研究其适应性机能可
以了解和掌握湿地植被对生境的生态适应。
1　研究区概况
于 2002年 5月 15日 ～ 30日 ,对松花江两岸 、蛟河和敦化
的乌拉苔草沼泽湿地进行了普查 , 其主要分布在平坦的沟谷
中。毛果苔草 (Carex lasiocarpa)群落的两侧坡麓地段 , 一般
宽 50 ～ 70 m ,地面坡度 5°～ 7°, 地表为季节性积水。该种群
以密丛型的乌拉苔草为优势种 , 伴生植物种类较多 , 有 18
科 23种。
模拟区设在吉林省长春市吉林农业大学人工湖滨 ,护坡
上生长很多植物 , 以泽泻 (Alisma orientle)、扯根菜 (Pen thorum
chinense)和水蓼(Polygonum hydrop per)为优势种 , 湖的周围
长有很多高大的乔木 ,与乌拉苔草自然环境条件相仿。
第一作者简介:杨艳清 ,女 , 1958年 11月生 ,长春大学环境生态
与工程学院 ,副教授 。
通讯作者:徐惠风。
收稿日期:2005年 7月 4日。
责任编辑:李金荣。
2　试验设计与方法
在同样的光照 、相对湿度 、温度和风速等自然环境下 , 在
同样的土壤中进行不同水分的处理 , 以桶(高 50 cm、直径 40
cm)中水分为基准 ,设为满水(干 1)、半水(干 2)、干旱(干 3)
3个处理 ,以自然状态下为对照 (CK)。满水是将桶灌满 , 保
证每天补充蒸发和蒸腾等失去的水分;半桶是将塔头控制在
接近叶片的部位 , 然后把桶钻出洞 , 水一旦超出就会自动流
出;干旱控制是使水处于塔头之下 ,下雨时覆盖塑料布。地面
每天浇水 , 晴天每隔 2 h浇一次 , 使相对湿度与自然湿地接
近。每个处理重复 3次 ,测定之后取其平均值。
野外(敦化黄泥河大川)调查后把草丘挖出带回 , 在吉林
农业大学校内的温室中栽植 , 缓苗后移植到用金属丝搭建的
12 m ×12 m的试验棚中 , 将盆栽的乌拉苔草埋在人工湖滨湿
地土壤中 , 进行试验处理。 5月份 , 对缓苗后的乌拉苔草进行
不同光照处理 , 用遮荫网处理的不同光强(100%、 70%、50%、
25%)的自然光进行照射。 7月份 ,选择晴朗的天气进行日测
定。测试时随机选取叶片 ,对植物的完全展开叶片进行活体
测定 ,重复 3次 , 然后取其平均值。
用L i - 160 0型稳态气孔仪进行测定 。时间为 06∶00 ～
18∶00,每 2 h测定一次。测定项目包括乌拉草叶片的蒸腾速
率(μm ol /m - 2 s- 1)、气孔阻力 (R s, m ol /m - 2 s- 1)、光合有
效辐射 (RPA , μm o l /m2 s- 1)、空气温度 (Ta , ℃)、叶片温度(T l , ℃)、相对湿度(HR%)、风速 (m /s)、大气 CO 2体积分数等指标。
DOI牶牨牥牣牨牫牱牭牴牤j牣cnki牣dlxb牣牪牥牥牭牣牥牰牣牥牨牳
3　结果与分析
3. 1　不同水分处理条件下乌拉苔草蒸腾速率的日变化
叶片蒸腾速率主要是通过气孔进行的 , 气孔的行为控制
着蒸腾速率的强弱。从图 1可知:不同水分处理条件下 , 蒸腾
速率的变化趋势基本相同 , 呈现倒 “ S”型变化 , 在 12∶00最
低。但在最高峰时 , 蒸腾速率最大值表现为干 3>干 2>干 1
>CK,说明水分越匮乏 , 蒸腾强度越大;相反 ,湿度越大时蒸
腾作用反而越小。体现了湿地植物对水分亏缺的敏感性。
图 1　不同水分处理条件下蒸腾速率日变化
3. 2　不同水分处理条件下乌拉苔草气孔阻力的日变化
由图 2可知:气孔阻力的日变化呈单峰曲线 ,但气孔阻力
的峰值不同 , 干 2的峰值小于干 1和干 3, 但 3个处理峰值出
现的时间相同。水分处理的峰值出现在 12∶00, 而对照出现
在 14∶00。说明水分极多或极少 , 各处理叶片的气孔阻力均
大于 CK,而居中的水分处理却小于 CK。可见处理水分多和
水分少都会使乌拉苔草的气孔阻力加大 ,而水分居中的时候 ,
气孔阻力小于对照 , 即水分对气孔阻力有一定的影响。从时
间上看 , 气孔阻力受水分的影响而提前达到最大。
图 2　不同水分处理条件下气孔阻力的日变化
3. 3　乌拉苔草蒸腾速率对水分处理的响应
乌拉苔草干 1处理下蒸腾速率对水分处理的响应:由乌拉
苔草干 1处理下蒸腾速率对环境因子的相关性分析(见表 1)
可知 ,蒸腾速率和气孔阻力呈显著的负相关;叶片温度和大气
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 1　乌拉苔草干 1处理下蒸腾速率对环境因子的相关性
环境因子 蒸腾速率
气孔
阻力
相对
湿度
大气
温度
光量子通
量密度
叶片
温度 风速
蒸腾速率 1
气孔阻力 - 0. 759* 1
相对湿度 - 0. 190 - 0. 014 1
大气温度 - 0. 632 0. 760*- 0. 274 1
光量子通量密度 - 0. 675 0. 708 - 0. 408 0. 682 1
叶片温度 - 0. 633 0. 759*- 0. 272 1** 0. 681 1
风速 0. 835* - 0. 678 - 0. 551 - 0. 611 - 0. 336 - 0. 612 1
　　乌拉苔草干 2处理下蒸腾速率对水分处理的响应:由乌
拉苔草干 2处理下蒸腾速率和环境因子相关性分析(见表 2)
可知 , 蒸腾速率与气孔阻力呈极显著的负相关;气温与气孔阻
力呈极显著的正相关;光量子通量密度与大气温度呈显著的
正相关;叶片温度与气温呈极显著的正相关 , 与光量子通量密
度呈显著的正相关;风速与蒸腾速率呈极显著的正相关 ,与气
孔阻力呈显著的负相关。
表 2　乌拉苔草干 2处理下蒸腾速率和环境因子的相关性
环境因子 蒸腾速率
气孔
阻力
相对
湿度
大气
温度
光量子通
量密度
叶片
温度 风速
蒸腾速率 1
气孔阻力 - 0. 882** 1
相对湿度 - 0. 044 - 0. 330 1
大气温度 - 0. 665 0. 878**- 0. 630 1
光量子通量密度 - 0. 464 0. 738 - 0. 643 0. 765* 1
叶片温度 - 0. 646 0. 885**- 0. 685 0. 990** 0. 777* 1
风速 0. 970**-0. 827* - 0. 198 - 0. 588 - 0. 346 - 0. 55 1
　　乌拉苔草干 3处理下蒸腾速率对水分处理的响应:由干 3处
理下蒸腾速率和环境因子相关性分析(见表 3)可知 ,蒸腾速率和
气孔阻力呈显著的负相关;光量子通量密度和大气温度呈正相
关;叶片温度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;风速和蒸腾速率呈极显著的正相关。
表 3　干 3处理下蒸腾速率和各环境因子的相关性
环境因子 蒸腾速率
气孔
阻力
相对
湿度
大气
温度
光量子通
量密度
叶片
温度 风速
蒸腾速率 1
气孔阻力 - 0. 793* 1
相对湿度 - 0. 260 - 0. 198 1
大气温度 - 0. 484 0. 713 - 0. 667 1
光量子通量密度 - 0. 145 0. 561 - 0. 598 0. 766* 1
叶片温度 - 0. 478 0. 709 - 0. 673 1** 0. 761* 1
风速 0. 905**- 0. 585 - 0. 324 - 0. 473 - 0. 155 - 0. 468 1
3. 4　不同水分处理条件下环境因子的日变化
不同水分处理下 , 通过叶片的光量子通量密度不同 (见
图 3),虽然均呈现出单峰曲线变化 , 12∶00达最大值 , 但是干
1和干 3基本相似 , 干 3峰值平缓 , 均高于对照 , 可见水分处
理加大了光量子的通量密度;相对湿度的变化 ,干 2的变幅小
于干 1和干 3(见图 4),说明水分处理对相对湿度有一定的影
响;叶片温度的变化基本一致 , 呈单峰曲线变化(见图 5), 可
见水分处理对叶温的影响不大;气温呈现单峰曲线变化 ,未见
水分处理对气温有明显的影响(见图 6)。
图 3　不同水分处理条件下光量子通量密度的日变化
图 4　不同水分处理条件下相对湿度的日变化
53第 6期　　　　　　　　杨艳清等:不同积水处理下乌拉苔草蒸腾速率日变化及其与环境因子的关系　　　　
图 5　不同水分处理条件下叶片温度的日变化
图 6　不同水分处理条件下气温的日变化
4　结论与讨论
土壤含水量在一定范围内是影响蒸腾速率的重要因子 , 直
接影响叶片的水分亏缺 ,通过气孔扩散阻力影响蒸腾速率 [ 1] 。
彭世章在对水稻水分处理研究中得出:蒸腾速率受土壤含水率
变化的影响 [ 2] ,气孔阻力受水分的影响而提前达到最大值 , 本
研究也得到了相同的结论。不同积水条件下 ,乌拉苔草的蒸腾
速率和气孔阻力呈显著的负相关 ,干 2处理呈极显著的负相
关。土壤水分对植物生长和蒸腾均有较大的影响 [ 3 , 4] 。不同
处理条件下 ,蒸腾速率的日变化与正弦曲线相似。温度对渍水
下气孔阻力的影响较大 ,对干 2的影响最大。风速对蒸腾速率
的影响较大 ,其他环境因子对蒸腾速率的影响均呈不显著的负
相关。光量子通过不同处理的叶片时表现为渍水下最大 , 干旱
时日变化没有峰值 ,但是每个处理都高于对照 , 可能是由于逆
境下乌拉苔草叶片气孔有利于接收光量子通过的缘故。
参　考　文　献
1　李黛 ,胡凯 , 谈锋.干旱条件下淡黄花百合叶片水分生理的适应性
变化.西南师范大学学报(自然科学版), 2004, 29(5):852 ～ 855
2　彭世彰, 丁加丽 , 徐俊增 ,等. 晚稻蒸腾速率及其影响因素试验研
究.节水灌溉 , 2005(1):1～ 4
3　葛滢 ,常杰 ,刘珂 ,等.杭州石荠苎蒸腾的生理生态学研究.植物生
态学报 , 1999, 23(4):320 ～ 326
4　王仁忠 ,高琼,李建东.松嫩草原两种碱茅群落水分生态的比较研
究.生态学报, 1998, 18(1):107 ～ 112
(上接 44页)那霉素的临界质量浓度应确定为 30m g /L。
通过生根敏感试验 ,最终确定选择生根培养基卡那霉素
的临界质量浓度为 20m g /L。
本试验成功地建立了欧美杨 108号转 B t - Tox inC +蜘蛛
杀虫肽基因的转化系统 , 为欧美杨 108号的进一步遗传转化
研究提供了基础条件 。
参　考　文　献
1　常玉广 ,刘桂丰 ,姜静 ,等.小黑杨抗虫基因的遗传转化.东北林业
大学学报 , 2004, 32(6):30～ 31
2　张蕾 ,崔建国 ,王洪魁.杨树 B t抗虫基因工程研究进展.中国森林
病虫 , 2005, 24(3):19～ 22
3　海燕 ,何宁 ,康明辉 ,等.抗虫杨的组织培养. 河南林业科技 , 2004,
24(4):13 ～ 14
4　B ijvoet J P Nap J, S tiekem aW J.转基因植物中的卡那霉素抗性.生
物技术通报 , 1998(1):29～ 31
5　王关林 ,方宏筠.植物基因工程原理与技术.北京:科学出版社 ,
1998. 478～ 480
6　王瑶 ,林木兰,沈锡辉 ,等.农杆菌介导的木本植物遗传转化.生物
技术通报 , 1999(6):23～ 27
7　徐春晖 ,夏光敏 ,贺晨霞.农杆菌转化系统研究.生命科学 , 2002, 14
(4):223 ～ 225
8　候丙凯 ,陈正华.植物抗虫基因工程研究进展. 植物学通报 , 2000,
17(5):385 ～ 393
9　赵鑫 ,詹立平 ,刘桂丰.杨树基因工程抗性育种研究进展.东北林业
大学学报 , 2004, 32(6):76～ 78
54 　　　　　　　　　　　东　北　林　业　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　　　　第 33卷