全 文 ：收稿日期:2010-8-2
作者简介:张旭(1985-),男 ,天津市人 ,大学本科 ,主要研究方向:水土保持与荒漠化防治。
火炬树蒸腾速率及其环境因子的影响研究
张　旭1　　朱丽琴 2　　李文斌1　　柳　红 3
(1.北京林业大学水土保持学院水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室 　北京 　100083
2.南昌工程学院水利与生态工程学院 　江西　南昌　 330099
3.北京海策工程咨询有限公司 　北京 　100055)
摘　要　利用 LI-6200便携式光合作用测定仪和美制 LI-1600稳态气孔仪 ,对黄土半干旱区造林树种火炬树
蒸腾速率及其环境因子进行测定 。该研究的目的是为分析该地区火炬树蒸腾作用对环境因子的响应和火炬树
最适的水分生态条件提供理论依据。结果表明:①火炬树蒸腾速率日变化的平均值为 4.895μg·cm-2·s-1 ,呈
双峰变化曲线。 ②光合有效辐射 、CO2浓度和叶水势对蒸腾速率有相应的影响 ,但相对湿度对蒸腾速率的影响
不是很明显 。③火炬树能适应干旱环境是由于叶水势降低导致气孔导度的减少 ,从而通过减少蒸腾耗水来达
到适应干旱的目的。
关键词　火炬树;蒸腾速率;环境因子
[中图分类号 ] Q945.17+2　　[文献标识码 ] A　　[文章编号 ] 1002-2651(2010)03-0024-04
ResearchontheImpactoftheTranspirationRateandEnvironmental
FactorsofRhustyphina
ZhangXu, LiWenbin(KeyLaboratoryofSoilandWaterConservation＆DesertificationCombatingof
MinistryofEducation, SoilConservationColegeofBeijingForestryUniversity, Beijing, 10083 , P.R.China)
ZhuLiqin(WaterConservancyandEcologicalEngineeringofNanchangInstituteofTechnology, 330099
NanchangJiangxiProvince, ChinaLiuHong(HeizerEngineeringConsultingCo., Ltd.Beijing, 100055 China)
Abstract　 Thetranspirationrate, stomatalresistanceandenvironmentalfactorsofRhustyphinainthetestfieldin
semi-aridregionoftheLoessPlateauweremeasuredwithaportablesteadyporometer(Li-1600 andLI-6200).
Thestudyprovidesthetheoreticalbasisinanalyzingthetranspirationresponsefortheenvironmentalfactorsandtheop-
timumwaterecologicalconditionofRhustyphinainsemi-aridregion.Theresultsshowthat:① dailychangeaverage
valueoftranspirationrateofRhustyphinais4.895μg.cm-2.s-1 , appearingthebimodalcurve;②photosyntheticac-
tiveradiation, CO2 concentrationandleafwaterpotentialhasthecorespondingimpactontranspirationrate, buttheim-
pactoftherelativehumidityonthetranspirationrateisnotobvious;③ Rhustyphinacanadapttothedroughtcondi-
tionsbecauseofthelowerleafwaterpotential, leadingtoareductionofstomatalconductance, sothattoreducethe
transpirationforthepurposeofdroughtadaptation.
Keywords　 Rhustyphina;transpirationrate;environmentalfactors
　　蒸腾作用(Transpiration)是水分从活的植物体表
面(主要是叶子)以水蒸汽状态散失到大气中的过
程[ 1] ,与物理学的蒸发过程不同 ,蒸腾作用不仅受外
界环境条件的影响 ,而且还受植物本身的调节和控
·24·
第 22卷第 3期 亚热带水土保持 Vol.22　№3
2010年 9月 SubtropicalSoilandWaterConservation Sep.2010
制 ,因此它是一种复杂的生理过程 ,也是植物叶片重
要的生理功能之一[ 2] 。蒸腾作用一方面消耗水分 ,引
起水分亏缺 ,破坏植物的水分平衡;另一方面可以产
生蒸腾拉力 、促进木质部汁液中物质的运输 、降低植
物的温度并有利于 CO2的同化。干旱条件下 ,当水分
吸收不足水分损失时 ,水分继续亏缺 ,可造成苗木脱
水而引起苗木受害或死亡 ,此时小的气孔蒸腾是苗木
维持水分和耐旱的关键 。因此 ,分析该地区火炬树蒸
腾作用对环境因子的响应和火炬树最适的水分生态
条件 ,避免在气温升高时因植物蒸腾速率迅速提高而
造成植物的内部缺水显得尤为重要 [ 4 ～ 7] 。
蒸腾速率是指植物在一定时间内单位叶面积蒸
腾的水量。蒸腾速率越大 ,单位时间内散失的水分越多。
1 　研究区域概况
试验地位于山西省吕梁山西麓的方山县国营苗
圃 。该区属黄土半干旱区 ,平均海拔 1 200 m,最高
1 446m。属典型黄土丘陵沟壑地貌 ,地表大部分为新
生代第四纪马兰黄土 ,土壤为黄绵土。暖温带大陆性
季风气候 ,干燥度 1.3;冬春寒冷干燥 ,秋季凉爽少
雨 ,夏季降雨集中 , 无霜期 140 d;平均降水量 416
mm,且年内分配非常不均 , 6 ～ 9月份降水占全年的
70%以上。多年平均水面蒸发量高达 1 857.7mm,最
大蒸发出现在 4 ～ 6月 ,表现出典型的北方严重春旱
的特征 [ 8] 。
2　研究内容及方法
本试验采用山西方山国营苗圃两年生火炬树作
为试验用苗 。根据实验需要 ,用黄绵土配以少量腐殖
质作为苗木生长基质 ,该土壤理化性质如下:碱解 N
含量为 160.70mg/kg,速效磷含量为 52.79mg/kg,速
效钾含量为 226.99mg/kg,有机质含量为 26.27g/kg,
pH为 7.86,电导率为 0.41ms/cm。选取株高平均为
110cm,地茎平均为 2cm,长势良好 ,没有病虫害的火
炬树 ,将其栽在上口径为 40cm、下口径为 30cm、高
35cm的塑料盆容器中 ,装入盆中的土约 85%满 ,并做
压实处理 ,使盆内的土壤容重接近自然状态(约 1.20
g/cm3)。苗木定植后给每盆浇上充足的水 ,使之成活
并正常生长 [ 9] 。
使用 LI-6200便携式光合作用测定仪 ,美制 LI
-1600气孔仪进行测定 ,选择每盆苗木中上部处健康 、
完整的叶片 3片 ,每次测定记录 5个稳定的数据 ,重
复 10次 ,取平均值。叶片选取选择无遮盖 、通风好的
位置 ,避免选取植株顶部 、底部及背光面的叶片 ,选择
活体枝条上的健康成叶 ,忌选择新长出的幼叶 、老叶 、
黄叶和病叶 ,观测时间从 8:00 ～ 16:00每隔 2h测定 1
次。观测的指标包括:光合速率 、蒸腾速率 、相对湿
度 、光合有效辐射 、CO2浓度 、叶水势[ 10] 。
3　结果与分析
3.1　蒸腾速率日变化分析
图 1　火炬树蒸腾速率日变化图
　　由图 1可以看出 ,清晨随着光照的不断增强 ,叶
片的蒸腾速率在早晨 10:00时达到第一个峰值
(6.917μg.cm-2.s-1),此后随着气温的不断升高 ,叶
内水汽压梯度增加 ,叶水势降低引起蒸腾速率的减
小 ,从而造成蒸腾速率在 12:00降到一个低值(4.398
μg.cm-2.s-1),此时的蒸腾随之减弱 ,蒸腾速率的下
降使得叶肉细胞的含水量在午后得到了一定的恢复 ,
蒸腾速率有了一定的回升 ,在下午 14:00达到一天中
的第二个峰值 (5.298μg.cm-2.s-1),此后随着光照
的减弱 ,蒸腾速率不断的下降 。由数据可得出 ,火炬
树的蒸腾速率日变化呈双峰型 , 日均值 4.895μg.
cm-2.s-1。一天中出现的 2次峰值的时间及大小与
当天的气候因子及植物内部状况有密切联系 。
3.2　环境因子对火炬树蒸腾速率的影响
3.2.1　相对湿度对火炬树蒸腾速率的影响　由表 1
和图 1可知 ,由于实验布设于温室内 ,清晨的相对湿
度较低 ,此后随着温度的上升 ,蒸腾速率逐渐增大 ,温
室内的水汽无法得到有效的挥发 ,因此相对湿度越来
越大 ,在上午 10:00时达到 82.4%,此后温室内相对
湿度逐步升高与火炬树蒸腾速率日变化规律不同 ,因
此相对湿度的日变化对火炬树蒸腾速率日变化影响
不明显。
表 1　相对湿度 、CO2浓度及光合有效辐射的日变化
环境因子 日变化
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00
相对湿度(%) 66.5 82.4 86.9 89.3 79.6
CO2浓度(μmol.mol-1) 399.13 396.25 398.64 397.96 399.56
有效光合辐射(μmols-1.m-2) 680 1120 1650 1480 820
·25·
第 3期　　　　　张　旭 ,朱丽琴 ,李文斌 ,等:火炬树蒸腾速率及其环境因子的影响研究
3.2.2　CO2浓度对火炬树蒸腾速率的影响　李文瑞
等 [ 11]曾研究得出 “蒸腾速率随 CO2浓度的减少而增
大 ”的结论 ,由图 2可知 ,火炬树的蒸腾速率随着 CO2
浓度的增大而降低。通过分析图 2和表 1可知 ,由于
清晨的 CO2浓度较大 ,所以不利于气孔的开放 ,蒸腾
速率较小 ,此后随着温度的逐渐升高 ,植物光合作用
的增强 ,造成 CO2浓度不断减少 ,蒸腾速率不断增大。
图 2　火炬树蒸腾速率与 CO2浓度的关系
3.2.3　光合有效辐射对火炬树蒸腾速率的影响　
由图 3可知 ,在蒸腾速率达到最大值前 ,火炬树的蒸
腾速率基本随着光合有效辐射的增强而升高 ,此后又
随其增强而降低。
图 3 　火炬树蒸腾速率与光和有效辐射的关系
　　结合图 3和表 1,随着光合有效辐射的不断增
强 ,蒸腾速率会不断升高 ,以后随着光照强度的增加 ,
植物气孔导度增大 ,火炬树的叶水势下降 ,此时蒸腾
速率有一定程度的减小 ,由于植物内的水分一直得不
到恢复 ,蒸腾速率继续减小 。这与 Fu等人(1994)曾
得出光照对植物蒸腾速率着有显著的影响的结论相
吻合 [ 12] 。
3.3　火炬树叶水势对蒸腾速率的影响
表 2　火炬树叶水势日变化
因子 日变化
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00
叶水势 -1.53 -1.19 -1.39 -1.23 -1.82
图 4 　火炬树蒸腾速率与叶水势的关系
　　从图 4我们可知 ,火炬树的蒸腾速率随着叶水
势的降低而减少 ,随着叶水势的升高而增大。对比图
4和表 2可知 ,在清晨的时候较高 ,有利于气孔的开
放 ,气孔导度随着光强的增强而不断增大 ,但是当强
烈的蒸腾引起叶水势下降时 ,气孔导度随着叶水势的
降低而减小 ,下午 16:00随着叶水势的回升 ,气孔导
度也有一定的回升。这与 Bery和 Downton试验证实
“气孔导度减少是由水势降低引起的”的实验结果相
符 [ 13] 。
4　结果与讨论
4.1　火炬树蒸腾速率日变化的平均值为 4.895μg.
cm-2.s-1 ,呈双峰变化曲线。蒸腾速率的变化不仅受
植物体内因子的限制 ,同时还受外界环境因子的影
响。光合有效辐射 、CO2浓度和叶水势对气孔导度有
相应的影响 ,但相对湿度对蒸腾速率的影响不是很明
显。
4.2　由于叶水势降低导致气孔导度的减少 ,从而通
过减少蒸腾耗水来适应干旱条件 ,所以火炬树能够适
应黄土半干旱区的环境条件 。
4.3　本研究的结论是温室盆栽试验的结果 ,由于盆
栽苗木所处的环境条件与林木所处的林分气候条件
有较大的差别 ,即使在试验中尽量保持原土壤条件 ,
盆栽苗木的根系状况 、土壤温度 、空气湿度 、光照强度
等还是会与林分环境有所不同 ,从而导致不同的生理
反应 。因此 ,在以后的试验中选择树种时要结合乡土
树种的优势及抗旱性强的树种 ,另外自然状态下林木
的各种指标的研究会有更重要的实践意义。
参考文献
[ 1]冯建灿 ,张玉洁 , 张秋娟 , 等.干旱胁迫与抗蒸腾剂对喜树
·26·
亚热带水土保持　　　　　　　　　　　　　　　　第 22卷
几项生理指标及喜树碱含量的影响 [ J] .河南农业大学学报 ,
2002(2):138 ～ 143
[ 2] PeterN, BerkowitzGA, RabinJ.Developmentofaseeding-
appliedantitranspirantformulationtoenhancewaterstatus, growth,
andyieldoftransplantedbelpepper[ J] .JournaloftheAmerican
SocietyforHorticulturalScience, 1991, 116(3):405 ～ 411
[ 3]甘枝茂 , 桑广书.关于黄土高原退耕还林(草)问题 [ J] .干
旱区资源与环境 , 2002, 16(1):62 ～ 65
[ 4]李吉跃.太行山区主要造林树种耐旱特性的研究(Ⅳ)-
-蒸腾作用与气孔调节 [ J] .北京林业大学学报 , 1991, 13(增
刊):240 ～ 250.
[ 5]于强 , 王天铎.光合作用 -蒸腾作用 -气孔导度的耦合模
型及 C3植物叶片对环境因子的生理响应 [ J] .植物学报 , 1998
, 40(8):740 ～ 754
[ 6]王孟本 , 李洪建 ,柴宝峰 , 等.树种蒸腾作用 、光合作用和蒸
腾效率的比较研究 [ J] .植物生态学报 , 1999 , 23 (5):401 ～
410
[ 7]贺康宁 , 张光灿 ,田阳 , 等.黄土半干旱区集水造林条件下
林木生长适宜的土壤水分环境 [ J] .林业科学 , 2003, 39 (1):
10 ～ 16
[ 8]邓春娟.新型抗蒸腾叶面肥在火炬树 、刺槐 、白榆上的应用
[ D] .北京林业大学硕士论文 , 2008:39 ～ 43
[ 9]梁月.新型抗蒸腾叶面肥对刺槐 、核桃苗木生理活性的影
响 [ D] .北京林业大学硕士论文 , 2008:23 ～ 26
[ 10]阮成江 , 李代琼.黄土丘陵区沙棘气孔导度及其影响因
子 [ J] .西北植物学报 , 2001, 21 (6):1078 ～ 1084
[ 11]李文瑞 , 冯金朝 ,江天然 , 等.沙冬青几种光合特性的季节
变化的研究 [ J] .植物学报 , 1999, 41 (2):190 ～ 193
[ 12] FUW, WAMGTD.Amechanisticmodelofastomatalrespon-
sestoenvironmentalfactors[ J] .ActaPhytophysiolSin.1994,
20:277 ～ 2838
[ 13] BERRYJA, DOWNTONW JS.Environmentalregulation
ofphotosynthesis[ A] .Govindjee.Photosynthesis[ C] .New
York:AcademicPress, 1982:263 ～ 343
注:本文由南方水土保持研究会推荐
(上接第 23页)F, HidyCMeds.Phantbiologyofthebasin
andrang, EcologicalStudies, 1990, 80:179 ～ 241
[ 5]杨建伟 , 梁宗锁 , 韩蕊莲.不同土壤水分状况对刺槐的生
长及水分利用特征的影响 [ J] .林业科学 , 2004, 40(5):93 ～
98.
[ 6]张慕黎 , 王进鑫 ,李继文 , 等.充分供水下刺槐和侧柏苗木
光合特性及水分利用效率的研究 [ J] .西北林学院学报 , 2009,
24(3):27～ 32
[ 7]吴 伟.塔里木河下游河畔区胡杨水分利用效率及提高途
径研究 [ D] .新疆:新疆农业大学 , 2009
[ 8]李秧秧 , 石 辉 ,邵明安 , 等.黄土丘陵区乔灌木叶水分利用
效率及与水力学特性关系 [ J] .林业科学 , 2010, 46(2):67 ～
73
[ 9] GuoWH, LiB, HuangYM, etal.Effectsofdiferentwater
stressesonecophysiologicalcharacteristicsofHippophaerham-
noidesseedlings[ J] .ActaBotanicaSinica, 2003, 45(10):1238
～ 1244
[ 10] BeatriceMBT, BroscheM, RenadtJ, etal.Gradualsoilwa-
terdepletionresultsinreversiblechangesofgeneexpression, pro-
teinprofiles, ecophysiology, andgrowthperformanceinPopuluseu-
phratica, apoplargrowinginaridregions[ J] .PlantPhysiology,
2007, 143:876 ～ 892
[ 11]邓春娟.新型抗蒸腾叶面肥在火炬树 、刺槐 、白榆上的应
用 [ D] .北京:北京林业大学 , 2009
[ 12]文建雷 , 刘志龙 , 王姝清.水分胁迫条件下元宝枫的光合
特征及水分水分利用效率的研究 [ J] .西北林学院学报 , 2003,
18(2):1 ～ 3
[ 13]苏梦云.杉木幼苗在渗透胁迫下脯氨酸积累及 Ca的调节
作用研究 [ J] .林业科学研究 , 2003, 16(3):335 ～ 338
[ 14]熊 伟 , 王彦辉 ,于澎涛.树木水分利用效率研究综述 [ J] .
生态学杂志 , 2005, 24(4):417 ～ 421
[ 15]靳新红 , 王百田 ,吴瑞菊 , 等.土壤水分对核桃幼树蒸腾特
性的影响 [ J] .山西林业科技 , 2007(2):5 ～ 8
[ 16]王 颖 , 李湛东 ,张学培 , 等.7种园林树种在不同配置环
境中水分利用效率的探讨 [ C] .全国观赏性植物多样性及其应
用研究会 , 2004:380 ～ 384
[ 17]董 智 , 马宇飞 ,李丽红 , 等.4个紫花苜蓿品种分枝期光
合速率 , 蒸腾速率日变化及其影响因子分析 [ J] .中国草地学
报 , 2009, 31(3):68 ～ 71
[ 18] SOBRADOMA.Relationofwatertransporttoleafgasex-
chalgepropertiesinthreemangrovespecies[ J] .Trees, 2000, 14:
258 ～ 262
注:本文由南方水土保持研究会推荐
·27·
第 3期　　　　　张　旭 ,朱丽琴 ,李文斌 ,等:火炬树蒸腾速率及其环境因子的影响研究