全 文 ：第 30 卷 第 4 期 干 旱 区 资 源 与 环 境 Vol． 30 No． 4
2016 年 4 月 Journal of Arid Land Ｒesources and Environment Apr． 2016
文章编号:1003 － 7578(2016)04 － 096 － 06 doi:10． 13448 / j． cnki． jalre． 2016． 120
风沙土与黄绵土复配对榆叶梅幼苗光合特性
及长势的影响
*
陈士超1，王猛1，高永1，汪季1，张晓伟2，张文1，刘宗奇1
(1．内蒙古农业大学生态环境学院，呼和浩特 010018;2．乌审旗国营纳林河林场，鄂尔多斯 017300)
提 要:为了探讨最适宜榆叶梅(Amygdalus triloba)生长的复配土配比，在风积沙与黄绵土配比分别为 1:
0(Y0)、1:1(Y1)、1:3(Y2)、1:5(Y3)和 0:1(Y4)的复配土条件下，研究了土壤含水率与榆叶梅光合作用及长
势的变化。结果表明:不同配比处理对复配土含水率(W)、榆叶梅幼苗净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔
导度(Gs)、胞间 CO2 浓度(Ci)、水分利用效率(WUE)和株高(ΔH)、基径(ΔΦ)增长量均产生明显影响;复配土
0 － 30cm土层含水率随黄绵土配比用量的增加呈规律变化(y = － 1． 7599x2 + 11． 425x + 3． 0377，Ｒ2 = 0． 9843) ;
在 Y2 处理下 Pn、Tr值最大，在 Y3 处理下 Gs、Ci值最大，WUE值在 Y3 处理下最小;不同处理榆叶梅幼苗光合
指标隶属函数综合评价结果以及对榆叶梅幼苗 ΔH、ΔΦ实测结果均表明 Y2 处理对促进榆叶梅生长的效果最
佳。
关键词:榆叶梅;复配土配比;含水率;光合指标;隶属函数法
中图分类号:S714． 6 文献标识码:A
榆叶梅(Amygdalus triloba Lindl．)，属蔷薇科梅属落叶灌木或小乔木，生长于我国东北和西北地区
2100 m以下的平坡及坡地林灌木丛中，性喜光、耐寒、耐旱，有较强的抗盐碱能力［1］，是我国北方春季园林
中的重要观花灌木。
风沙土和黄绵土都是我国中西部地区分布面广量大的土壤类型。其中，风沙土土体松散，胶体含量
低，通透性强，养分贫瘠［2］。与风沙土相比，黄绵土结构致密、胶体含量高、粘性强、通透性差［3，4］。两种土
壤均不利于植物的生存和生长。根据两者在物理性状上的互补性，将两者进行复配，在理论上可有效改善
土壤颗粒间胶结程度和持水保肥等性能，从而为植物提供更好的生存条件。
在生产上，采用垫土压沙的措施改良风沙土以提高植物的生产力、降低土壤风蚀已经成为沙漠沙地地
区群众进行农林经济生产的共识。但对不同复配土配比在改良土壤物理性状、促进植物生长的机理上缺
乏深入研究。研究黄绵土与风沙土不同配比对榆叶梅幼苗光合生理和生长状况的影响，不仅可为改良风
沙土提供科学指导，同时对提高土地生产力，实现农林生产效益最大化具有重要现实意义。
1 材料与方法
1． 1 供试材料
本试验在内蒙古乌审旗南部无定河镇国营纳林河林场完成，林场位于毛乌素沙地。供试苗木为园林
绿化常用树种榆叶梅，购自林场当地，1 年生实生苗，生长状况相对一致。风沙土采自毛乌素沙地裸沙丘;
黄绵土采自林场附近风沙土下覆母质出露层。
1． 2 试验设计
考虑到对沙生灌木幼苗产生影响的土层主要是 20 － 40cm［5］，将复配土设计厚度为 30cm。于 2014 年
* 收稿日期:2015 － 8 － 29 。
基金项目:国家林业局林业公益性行业科研专项(201204205)
作者简介:陈士超，男，博士研究生，内蒙古赤峰人，主要从事资源环境与荒漠化防治研究。Email:chenshichao2005@ 126． com
通讯作者:汪季，男，教授，博士生导师，主要从事荒漠化防治研究。Email:wangji1957@ 163． com
3 月 31 日利用推土机整平试验样地，挖掘形成长 50m、宽 5m，深 0． 3m的土坑(0． 3m以下仍为均一的沙土
层)。将挖出的风沙土与黄绵土以体积比 1:0(Y0，对照)、1:1(Y1)、1:3(Y2)、1:5(Y3)和 0:1(Y4)充分
混合、搅拌，形成供试复配土，并分别取样测定其机械组成(表 1)。
2014 年 4 月 5 日在已建的土坑基础上建立试验小区，每小区规格 5m × 10m，为了防止不同试验小区
之间水分侧渗，在小区之间及周围用高度为 35cm 铁皮隔开、封实，每个小区分别填入不同配比复配土。
每小区 5 个重复，随机排列。为消除降水影响，小区之上建立简易温室以遮蔽降水。
2014 年 4 月 7 日栽植苗木，规格为 0． 4m × 0． 4m，每个小区共计 108 株。栽植后当天充分灌溉，以后
每 5d按当地近 30 年 4 － 9 月平均降雨量灌溉补水，各小区管理条件一致。
1． 3 测定项目与方法
(1)复配土机械组成:每个配比复配土随机选取 5 个样品，共计 25 个。置于阴凉处风干，过 2mm土壤
筛，去除杂物。采用 Mastersizer3000 测定机械组成(表 1)。
(2)榆叶梅生长指标:栽植管护 95d后，每 10d利用直尺、游标卡尺分别测量榆叶梅的株高(H)、基径
(Φ)。株高和基径增长量(ΔH和 ΔΦ)测定结果(表 2)。
(3)榆叶梅光合指标:栽植管护 95d后，于晴朗天气 10:30 － 13:30 分组采用 Li － 6400XL 测定榆叶梅
叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间 CO2 浓度(Ci)、水分利用效率(WUE)等指标。
每个重复小区选择 5 株苗木进行测量，共计测量 125 株。
(4)土壤含水率:与光合指标测定同时进行，于灌溉后第 5 天，下一次灌溉前，每个小区用土钻按照
S型选择 5 点采集 0 － 30cm深度土壤样品，土样取出后立即放入塑封袋，带回实验室用烘干法测量质量
含水量。
W =(Sw － Sd)/Sd × 100%
式中:W为土壤含水率，%;Sw 为鲜土样质量，g;Sd 为烘干土质量，g。
表 1 风沙土与黄绵土复配土机械组成
Table 1 Mixed soil mechanical components in different ratio
复配土配比
粉沙
＜ 0． 05
极细沙
0． 10 － 0． 05
细沙
0． 25 － 0． 10
中沙
0． 25 － 0． 5
1:0(Y0) 6． 80 ± 0． 14 54． 68 ± 0． 26 34． 35 ± 0． 23 4． 17 ± 0． 13
1:1(Y1) 28． 64 ± 0． 42 47． 21 ± 0． 27 22． 01 ± 0． 42 2． 12 ± 0． 20
1:3(Y2) 25． 66 ± 2． 53 44． 17 ± 0． 23 26． 34 ± 1． 71 3． 83 ± 0． 96
1:5(Y3) 58． 37 ± 1． 67 27． 96 ± 1． 07 11． 65 ± 0． 49 2． 02 ± 0． 23
0:1(Y4) 50． 90 ± 1． 66 30． 71 ± 0． 67 16． 13 ± 0． 69 2． 26 ± 0． 44
表 2 榆叶梅幼苗生长指标对复配土不同配比的响应
Table 2 Ｒesponses of growth index of A． triloba
seedlings to the compound soils in different proportions
复配土配比 H(cm) Φ(mm)
Y0 3． 45 0． 06
Y1 4． 02 0． 14
Y2 5． 57 0． 26
Y3 4． 67 0． 2
Y4 3． 75 0． 09
1． 4 数据处理
数据采用 excel2003 和 SAS9． 0 进行整理、计算和统计分析，对组间数据进行单因素方差分析(one －
way，ANOVA)和相关性分析，最后运用隶属函数法［6］对不同处理榆叶梅的光合指标进行综合评价，以探讨
图 1 不同配比复配土 0 － 30cm土层含水率
Figure 1 0 － 30cm soil moisture contents for
different ratio of the mixed soils
在当地平均降雨量条件下最适宜榆叶梅生长的复配土
配比。
2 结果与分析
2． 1 不同处理 0 － 30cm土层含水率(W)
图 1 为不同配比复配土 0 － 30cm 土层含水率。可
以看出，复配土 0 － 30cm 土层含水率随黄绵土配比用
量的增加呈规律变化(y = － 1． 7599x2 + 11． 425x + 3．
0377，Ｒ2 = 0． 9843)。不同处理下的土壤含水率分别较
对照 Y0(3． 14%)增加了 147． 70% (Y1)、246． 95%
(Y2)、280． 35%(Y3)、290． 92%(Y4)，且不同配比复
配土 0 － 30cm土层含水率与 CK 之间均达到极显著差
异(P = 0． 0011)，这为新改良地的利用创造了非常有利
的保水条件。
·79·第 4 期 陈士超等 风沙土与黄绵土复配对榆叶梅幼苗光合特性及长势的影响
2． 2 不同处理榆叶梅光合指标变化
2． 2． 1 净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)
净光合速率是衡量植物光合作用强弱的重要指标，常用来评价植物对环境的适应能力，与植物的生长
息息相关。蒸腾速率与净光合速率之间有着非常密切的关系［7 － 10］。如图 1、图 2、图 3，榆叶梅叶片净光合
速率和蒸腾速率随黄绵土配比增加、复配土含水率逐渐增大而增大，当风沙土与黄绵土配比达到 1:3 时达
到最大值，而后随黄绵土配比增加、复配土含水率逐渐增大又呈下降趋势。Y2 处理下榆叶梅叶片 Pn(7．
56μmolCO2·m
－2·s － 1)较对照 Y0(4． 62μmolCO2·m
－2·s － 1)增加 63． 64%，Y2 与 Y3 处理下榆叶梅叶片
Tr(分别为 2． 68 mmolH2O·m
－2·s － 1和 2． 66 mmolH2O·m
－2·s － 1)较对照 Y0(1． 36 mmolH2O·m
－2·
s － 1)分别增加 97． 06%和 95． 59%，其差异性均达到显著水平。
图 2 净光合速率对复配土不同配比的响应
Figure 2 Ｒesponses of net photosynthetic rate to
the compound soils in different proportions
图 3 蒸腾速率对复配土不同配比的响应
Figure 3 Ｒesponses of transpiration rate to
the compound soils in different proportions
2． 2． 2 气孔导度(Gs)与胞间 CO2 浓度(Ci)
气孔导度表示的是气孔张开的程度，与净光合速率和蒸腾速率相比，植物气孔导度更能明显感受外界
环境的变化。胞间 CO2 浓度与气孔导度关系密切，气孔张开的程度决定 CO2 进入植物体的多少，从而对
光合作用的强弱有一定的影响［7 － 9］。如图 4、图 5，榆叶梅叶片 Gs 与 Ci 变化趋势一致，也正说明了这一
点。对比图 2、图 3 与图 4、图 5，随黄绵土配比增加，榆叶梅叶片 Gs与 Ci的变化趋势和 Pn与 Tr的变化趋
势基本一致，但从不同处理上来看，又存在着显著差别。如图 1、图 4、图 5，榆叶梅叶片气孔导度和胞间
CO2 浓度随黄绵土配比增加、复配土含水率逐渐增大而增大，当风沙土与黄绵土配比达到 1:5 时达到最大
值，而后随黄绵土配比增加、复配土含水率逐渐增大又呈下降趋势。Y3 处理下榆叶梅叶片 Gs(0． 08mol·
m －2·s － 1)最大，次大值为 Y2(0． 07mol·m －2·s － 1)处理，分别为对照 Y0(0． 03mol·m －2·s － 1)的 2． 67
倍和 2． 33 倍，Y3 处理下榆叶梅叶片 Ci(247． 24 μmol·mol － 1)最大，为对照 Y0(123． 23μmol·mol － 1)的 2．
01 倍，其差异性均达到极显著水平。
图 4 气孔导度对复配土不同配比的响应
Figure 4 Ｒesponses of stomatal conductance to
the compound soils in different proportions
图 5 胞间 CO2 浓度对复配土不同配比的响应
Figure 5 Ｒesponses of intercellular CO2 concentration
to the compound soils in different proportions
2． 2． 3 水分利用效率(WUE)
水分利用效率是表示植物水分吸收、利用、消耗的综合指标。相关研究中，一般用 CO2 交换速率 /蒸
腾速率、干物质积累量 /蒸腾失水量、干物质积累量 /蒸散失水量等形式表示［7 － 9］，文中以净光合速率与蒸
腾速率的比值来表示。如图 6，榆叶梅叶片水分利用效率随黄绵土配比增加、复配土含水率逐渐增大而逐
渐降低，当风沙土与黄绵土配比达到1:5时降到最低，而后随黄绵土配比增大、复配土含水率逐渐增大又
·89· 干 旱 区 资 源 与 环 境 第 30 卷
呈上升趋势。其变化规律与气孔导度和胞间 CO2
浓度的变化规律恰好相反。Y3 处理下榆叶梅叶片
WUE(2． 05μmolCO2·mmol
－ 1 H2O)较最高值对照
Y0(3． 41μmolCO2·mmol
－ 1 H2O)降低了 39． 89%，
其差异性达到极显著水平。
2． 3 榆叶梅光合特性指标及土壤含水率的相关性
分析
榆叶梅幼苗 5 项光合特性指标值相关性分析结
果(表 4)。由表 4 可以看出，榆叶梅光合特性指标
值之间总体存在着显著甚至极显著相关关系。其
中，WUE与其它 4 项光合特性指标值呈负相关，Pn、
Tr、Gs、Ci 之间呈正相关。对比图 1 与图 2 至图 6，
说明当 0 － 30cm 复配土含水率较低时，含水率与
Pn、Tr、Gs、Ci 之间呈正相关，当土壤含水率超过一
定数值后，与 Pn、Tr、Gs、Ci 之间呈负相关关系。复
配土含水率与 WUE 的关系与和其它指标关系相
反。
2． 4 不同处理榆叶梅幼苗光合作用综合评价
利用隶属函数法对榆叶梅幼苗各项光合指标进
表 3 不同处理榆叶梅幼苗光合特性指标方差分析
Table 3 ANOVA for the photosynthetic characters
of A． triloba seedlings under different treatments
光合指标 偏差平方和 均方 F Sig
Pn 18． 698 4． 675 3． 47 0． 0337
Tr 4． 986 1． 247 3． 72 0． 0269
Gs 0． 005 0． 001 4． 16 0． 0182
Ci 32897． 782 8224． 446 11． 44 0． 0002
WUE 4． 447 1． 112 7． 98 0． 0012
图 6 水分利用效率对复配土不同配比的响应
Figure 6 Ｒesponses of water use efficiency to
the compound soils in different proportions
表 4 榆叶梅幼苗光合特性相关性分析
Table 4 Correlation analysis of photosynthetic characters of A． triloba seedlings
光合指标 Pn Tr Gs Ci WUE W
Pn 1． 00000
Tr 0． 72837＊＊ 1． 00000
Gs 0． 70488＊＊ 0． 94040＊＊ 1． 00000
Ci 0． 37153* 0． 74719＊＊ 0． 79367＊＊ 1． 00000
WUE －0． 02481 － 0． 64038＊＊ － 0． 53121＊＊ － 0． 62090＊＊ 1． 00000
注:＊＊表示 0． 01 水平下显著，* 表示 0． 05 水平下显著。
行综合评价，用以反映不同处理对榆叶梅幼苗光合作用的综合影响，从而筛选最有利于榆叶梅幼苗光合作
用的复配土配比。
将各指标的隶属函数值求和后再求平均值，对最终的均值进行排序，序号越小说明榆叶梅光合综合性
能越好。各指标隶属函数值按以下公式计算［6］:
若指标与榆叶梅干物质积累呈正相关，则 X(U)=(X － Xmin)/(Xmax － Xmin)
若指标与榆叶梅干物质积累呈负相关，则 X(U)= 1 －(X － Xmin)/(Xmax － Xmin)
式中:X为指标的实测值;Xmax、Xmin分别指测定值的最大值和最小值。
由不同处理榆叶梅幼苗光合特性指标综合评定
结果(表 5)可知，Y2 处理榆叶梅幼苗各指标隶属函
数平均值最大(0． 65)。即在黄绵土与风沙土体积
比为 3:1 时，榆叶梅幼苗光合综合指标与其他处理
相比较强。对比表 2 与表 5，虽然评价结果与生长
量实测值变化趋势不尽一致，但基本趋势相同，且评
价结果最优值和实测最优值均出现在 Y2 处理，这
说明黄绵土与风沙土体积比为 3:1 的复配土对促进
表 5 不同土壤配比下榆叶梅幼苗各指标综合评定结果
Table 5 The comprehensive assessments of each index
of A． triloba seedlings in different proportion soils
复配土配比 Pn Tr Gs Ci WUE 均值 排序
Y0 0． 59 0． 64 0． 50 0． 37 0． 43 0． 51 4
Y1 0． 47 0． 46 0． 46 0． 38 0． 41 0． 43 5
Y2 0． 42 0． 55 0． 55 0． 77 0． 96 0． 65 1
Y3 0． 40 0． 11 0． 67 0． 66 0． 73 0． 51 3
Y4 0． 42 0． 48 0． 46 0． 60 0． 76 0． 54 2
榆叶梅光合作用和生长的效果最好。因此，在毛乌素沙地改良风沙土栽植榆叶梅进行农林生产时，为了促
进榆叶梅幼苗生长，建议使用风沙土与黄绵土体积比为 1:3 的土壤配比。
·99·第 4 期 陈士超等 风沙土与黄绵土复配对榆叶梅幼苗光合特性及长势的影响
3 讨论
风沙土和黄绵土都是毛乌素沙地量大易得的资源。利用两者物理构成上的互补性，将其复配成为新
型土壤，可有效改善土壤质地和生产性能，提高土地生产力，增加经济效益［11 － 14］。
从土壤贮水能力来看:本研究在 5 个黄绵土用量梯度下，随着黄绵土配比的增加，与风积沙复配形成
的复配土 0 ～ 30cm土层的储水能力显著提高。文中研究与韩霁昌［11］、柴苗苗［12］、张露［13］、王欢元［14］等人
研究的风积沙与砒沙岩不同配比复配土储水量变化趋势基本一致。这说明，在风沙土中添加黄绵土也可
以弥补风沙土漏水的缺点。
文中研究结果复配土 0 ～ 30cm 土层含水率(W)与榆叶梅光合特性指标(除 WUE 外)均达到了 0． 50
以上的极显著正相关。从 Y0 到 Y2 处理，随着黄绵土配比的逐渐增加，复配土含水率逐渐升高，榆叶梅叶
片净光合速率和蒸腾速率逐渐升高;从 Y0 到 Y3 处理，随着黄绵土配比的逐渐增加，复配土含水率逐渐升
高，榆叶梅叶片气孔导度和胞间 CO2 浓度逐渐升高。这与邓恒芳
［15］、廖行［16］、金永焕［17］、郭春芳［18］等分
别研究的石榴、核桃、赤松、茶树的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率对不同土壤水分条件的响应结果类似。
在较低的土壤水分条件下，土壤含水量是光合作用的主要限制因子，由于土壤水分的持续降低，引起植物
体内水分下降，气孔关闭，从而使光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间 CO2 浓度降低，光合作用逐渐受到
抑制。当较高的土壤水分条件下，土壤含水量不是光合作用的限制因子，其光合速率、蒸腾速率、气孔导度
和胞间 CO2 浓度降低可能与高水分条件下的土壤温度、植株体内温度和环境温度导致的酶活性变化有
关。这里更重要的是，植物吸收利用土壤水分还与土壤水分的有效性有关。土壤水分的有效性随土壤质
地、盐分、水分形态、所受吸持力、根毛吸水力和移动难易不同而有显著差异。一般壤土有效水含量比沙土
和粘土多。沙土中的水分虽然容易被植物利用，但由于缺乏毛管结构，保持水分的能力差，灌溉后多以无
效水渗漏;粘重土壤虽然可保持较多水分，但由于吸持力大，能释放出被植物利用的有效水却不多。风沙
土与黄绵土以适宜配比复配后，有效改善了土壤的结构与质地，吸持和释放的有效水增多，因此，可有效促
进植物的光合作用，提高植物的生产量。
另外，文中通过光合作用指标的隶属函数综合评价和实测生长量指标，都证明了黄绵土与风沙土体积
比为 3:1 时，更有利于促进榆叶梅的光合作用和生长发育。更高或更低的黄绵土配比对榆叶梅的生长发
育促进作用都有所减弱，这与储双双［6］、赵文丽［19］、宋桂龙［20］分别对野生羊茅和菭草、运动场草坪草、香
彩雀的研究结果趋势基本一致。其主要原因可能是植物光合和生长除与复配土有效水含量有关外，还与
高粘性的复配土使植物扎根困难，影响植物根系的正常呼吸有关，从而对植物生长发育产生不利影响。
4 结论
风沙土与黄绵土复配，复配土含水率(W)随着黄绵土比例的增大而提高，从而对榆叶梅幼苗净光合
速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间 CO2 浓度(Ci)、水分利用效率(WUE)和株高(ΔH)、基径
(ΔΦ)增长量产生明显影响。
W、Pn、Tr、Gs、Ci之间呈正相关，而 WUE 与 W、Pn、Tr、Gs、Ci呈负相关。在黄绵土与风沙土配比为 3:
1 处理下 Pn、Tr值最大，在 5:1 处理下 Gs、Ci值最大，WUE值最小，且与全沙对照相比，各项指标值差异均
达到显著性。
不同处理榆叶梅幼苗光合指标的隶属函数综合评价结果以及榆叶梅幼苗株高、基径增长量的实测结
果均表明黄绵土与风沙土体积比为 3:1 时，更有利于促进榆叶梅的光合作用和生长发育。更高或更低的
黄绵土配比对榆叶梅的光合作用和生长发育促进作用都有所减弱。
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Effect of different ratio of the mixed soils on photosynthesis of Amygdalus trilo-
ba seedlings
CHEN Shichao1，WANG Meng1，GAO Yong1，WANG Ji1，ZHANG Xiaowei2，ZHANG Wen1，
LIU Zongqi1
(1． College of Ecological and Environment，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China;
2 Wushen Banner State － run Na linhe Forest farm，Ordos，Inner Mongolia 017300，China )
Abstract:In order to reveal the effect of aeolian sand and loess soil complex soil ratio on the photosynthesis of
Amygdalus triloba，the aeolian sand and loess soil ratio was set as 1:0 (Y0) ，1:1 (Y1) ，1:3 (Y2) ，1:5
(Y3)and 0:1 (Y4)for observation and analysis，and to explore the most suitable proportion of mixed soil． The
results showed that:① With the loess soil ratio increased gradually，A． triloba photosynthetic rate (Pn) ，tran-
spiration rate (Tr) ，stomatal conductance (Gs)and intercellular CO2 concentration (Ci)increased firstly and
then decreased，while water use efficiency (WUE)reduced firstly and increased later． The maximum net photo-
synthetic rate and transpiration rate were occurred in Y2 treatment，respectively 7． 56μmolCO2·m
－2·s － 1 and
2． 68mmolH2O·m
－2·s － 1;stomatal conductance and intercellular CO2 concentration were at maximum in Y3
treatment，respectively 0． 08mol·m －2·s － 1 and 247． 24μmol·mol － 1，the minimum water use efficiency (2．
05μmolCO2·mmol
－ 1H2O)appeared in Y3 treatment，each index (maximum or minimum)were at significant
or very significant level compared with Y0 treatment． ② Using subordinate function to evaluate comprehensively
photosynthetic index on A． triloba under different treatment，it was showed that comprehensive evaluation index
of the seedlings was at the highest in Y2 treatment，the mean was 0． 65，indicating that the wind sand and loess
soil at 1:3 ratio was better to promote growth of A． triloba seedlings．
Key words:Amygdalus triloba;ratio of the mixed soil;photosynthesis indicators;subordinate function
·101·第 4 期 陈士超等 风沙土与黄绵土复配对榆叶梅幼苗光合特性及长势的影响