全 文 ：第 34 卷　第 2期　　　　　　　　　　　　　南 开 大 学 学 报(自然科学)　　　　　　　　　　　　　Vol.34　№2
2001 年 6月　　　　　　　　　　　　Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Nankaiensis　　　　　　　　　 Jun.2001
文章编号:0465-7942(2001)02-0095-04
对紫藤和凌霄花的输水结构与水流速度的初步研究
张秀军1 　孟利军2 　罗立新3 　吴树明3
(1.唐山师范专科学校生物系 , 唐山 , 063000;2.唐山大学化学工程系 , 唐山 , 063000;
3.南开大学生物系 , 天津 , 300071)
摘 要
　　用热脉冲技术 ,测定了南开大学校园内 2 种藤本植物紫藤(Wistaria sinensis Sweet)和凌霄花(Campsis grandiflo-
ra Loise)茎干的液流速度 , 并对两种植物的输水结构进行了解剖学研究.结果表明 , 两种植物一天中的液流速度
均较高 ,且最大值位于靠近形成层的区域.两种植物输水结构也表现出了相似的特征 , 液流速度与其解剖结构密
切相关.
关键词:热脉冲技术;紫藤;凌霄花;输水结构;液流速度;导管
中图分类号:945.17+1　　　　　　　　　　文献标识码:A
0　引　　言
植物根吸收土壤中的水分 ,由木质部中的导管向上运输 ,最后从叶表面蒸发至大气中[ 1] .水分在植物
体内输导 ,能够动态地反映植物体内瞬时水流速度和体积流量 ,因此引起了许多学者的重视[ 2] .
导管是被子植物的输水结构 ,水分靠内聚力在导管内形成连续的水柱 ,由根部运送至蒸腾表面[ 3] .植
物水分的传导效率与输水结构(导管和导管分子)特征密切相关 ,这些特征包括导管直径 ,频率 、长度 、导管
分子长度及导管内部结构 ,如穿孔板形态 ,穿孔板角度 ,侧壁纹孔式 ,内壁雕纹及内含物等[ 8 , 9] .
对植物体内液流的测定有多种方法 ,从最早的染色法 、热平衡法 ,到放射性同位素示踪法 、磁流体动力
学法 、冲洗法 ,这些方法都不能保证树木在自然生长状态下获得测定指标.而由 Edwards(1991)等人发展完
善的热脉冲技术 ,能在基本保持树木自然生活状态不变的条件下 ,获得较准确的液流速度[ 24] .
对植物茎干液流的测定和液流变化与输水结构的相关性的研究已有报道 ,但都以乔木为材料 ,对温带
藤本植物液流的研究目前尚未见报道.1998年 9月 ,我们以两种藤本植物为实验材料 ,测定了其茎干液流
变化 ,并分析了液流变化与输水结构的关系.
1　材料与方法
1.1　材料
紫藤(Wistaria sinensis Sweet)和凌霄花(Campsis grandiflora Loise)茎采自南开大学校院内.
1.2　方法
1.2.1　用热脉冲法测定茎干液流速度:　选取直径4cm左右的茎干 ,在离地面 1m处用热脉冲速度记录仪
测定茎干形成层下不同深度(3 、5 、7 、9mm)处的液流速度 ,脉冲持续时间0.8s ,脉冲间隔 10min ,测量持续时
间为 1d ,重复测一次.
1.2.2　输水结构的解剖学特征:　在测定部位选取小木块.木质部样品经水煮软化 ,放入甘油酒精中继续
软化并保存.用滑走切片机切片后 ,切片经 20%次氯酸钠漂白 ,番红染色 ,酒精系列脱水 ,二甲苯透明 ,最
收稿日期:2000-01-28基金项目:国家自然科学基金(3967046)作者简介:张秀军(1966—),男 , 河北迁安人 ,硕士 , 副教授 ,主要从事植物结构学研究
后用加拿大树胶封固 ,在显微镜下观察并拍照.
用于离析的材料切成火柴梗大小 ,用 Jeffeny法离析 ,番红染色 ,70%甘油临时封片 ,在显微镜下测量导
管分子长度和宽度.
用于制作树脂铸型的材料切成 10mm×20mm的小试条 ,干燥后浸入苯乙烯溶液中渗透 ,60℃聚合 ,完
全聚合后通过交替使用过氧化氢/冰硝酸(1∶1)和硫酸两种溶液消化 ,去除细胞壁成分.水洗除去残渣 ,得
到透明的导管分子铸型 ,在扫描电镜下观察并照相[ 14 ,10] .
图 1　紫藤茎干断面径向不同位点的液流速度
　Fig 1　The diumal change of sapflow velocity at different relative points along radial
in stem of Wistaria sinensis Sweet
2　结　　果
2.1　紫藤茎干液流速度
由图 1可见紫藤茎干断面
径向不同位点 1d 中的液流速
度变化比较平稳 ,白天的上 、下
午流速较低 ,中午较高 ,但形成
的峰并不陡 , 说明流速受气温
影响 ,但并不明显.紫藤最大液
流速度的发生位点在白昼多位
于距形成层 0.5cm(ch1)左右 ,
说明该处有较高的水分输导
率.另两个位点 ch0 (0.3cm),
ch2(0.7cm)的流速也较高 ,最深
层的位点 ch3(1.2cm)处的流速
最低(图 1).紫藤断面各位点平
均流速最大值为13.48cm/h ,一
天的平均值为 9.36cm/h.
所测紫藤的有效传导面积为 11.94cm2 ,根据公式 Q=V×A ,可计算出紫藤的液流流量.式中:Q 为茎
干断面流量 , A为传导液流的有效木质部面积 , V为液流速度.流量最大值 126.6cm3/h ,最小值71.3cm3/h ,
平均为112cm3/h.
图 2　凌霄花茎干断面径向不同位点的液流速度
　　Fig 2　The diurnal change of sapflow velocity at different relative points
along radial in stem of Campsis grandiflora Lose
2.2　凌霄花茎干液流速度
图2为凌霄花的液流速度
变化曲线 ,它与紫藤略有不同.
在7 点 40 分时有一个突然上
升 ,至 9点 20分又陡然下降 ,但
幅度并不大 , 其余时间基本平
稳.最外 ch2(0.3cm)和最内 ch3
(0.9cm)两位点的流速稍低于
其它两位点 ch1(0.5cm), ch2
(0.7cm).凌霄花各位点的平均
流速最大值为 10.57cm/h ,一天
平均值为 6.09cm/h.凌霄花断
面径向最大液流速度相对位点
多发生在形成层内约 0.6cm
处.
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所测凌霄花有效传导面积为 5.25cm2 ,由此计算出的液流量最大值为 41.6cm3/h ,最小值为 24.2cm3/
h ,平均值为 32cm3/h.
2.3　两种藤本植物茎干的木材解剖学特征
紫藤为半环孔材 ,凌霄花为环孔材 ,二者导管和导管分子的结构特征见图 3.其中 ,图 3-1和图 3-2为
紫藤和凌霄花的茎横切显微照片(×31),图 3-3和图 3-4为紫藤和凌霄花导管树脂铸型的扫描电镜照片 ,
(×700和×300).紫藤导管直径为 210μm ,导管分子长 180μm ,导管密度 15个/mm2 ,纹孔膜直径 9μm;凌霄
花导管直径170μm ,导管分子长 170μm ,导管密度72个/mm2 ,纹孔膜直径 8μm.另外 ,两者都无尾 ,穿孔板平
或略斜 ,纹孔密;螺纹加厚少 ,紫藤局部有加厚.
图 3　紫藤和凌霄花的木材解剖结构
Fig 3　Anatomical characteristics of wood of wistaria sinensis and Canpsis grandiflora
综上所述 ,紫藤和凌霄花在自然生长状态下 ,白天其平均流速分别为 9.36cm/h 和 6.09cm/h.其流速
值与阔叶乔木[ 3]相近 ,一天中最大流速值的峰明显低于阔叶乔木 ,但藤本植物一天中流速值较稳定.紫藤
和凌霄花的输水结构有共同的特点 ,即导管直径大 ,导管分子短 ,侧壁纹孔多而大 ,螺纹加厚不明显.两种
植物径向断面形成层以下不同深度液流速度变化趋势相似 ,且径向最大液流速度相对位点均位于形成层
下约 0.5cm处 ,表明在边材区域有最高的水分传导效率.此外 ,液流量与导管的结构特征密切相关.一般认
为 ,液流量与导管密度成正比 ,且与导管直径的 4次方成正比.可见导管直径的影响比密度的影响要大得
多 ,这就是为什么紫藤的液流量比凌霄花大的原因.
·97·　第 2期　　　　　　　　　　张秀军等:对紫藤和凌霄花的输水结构与水流速度的初步研究
参 考 文 献
　1　[ 美] 克雷默 B J 著.许旭旦译.植物的水份关系[ M] .北京:科学出版社 , 1989
　2　刘奉觉 ,郑世锴 , 巨关升.用热脉冲速度记录仪(HPVR)测定树干液流[ J] , 植物生理学通讯 , 1993 , 29(2):110115
　3　李海涛 ,陈灵芝.应用热脉冲技术对棘皮桦和五角枫树干液流的研究[ J] .北京林业大学学报 , 1998 , 20(1):16
　4　李海涛 ,陈灵芝.用于测定树干木质部蒸腾液流的热脉冲技术研究概况[ J] .植物学通报 , 1997 , 14(4):2429
　5　张清敏 ,徐濮编译.扫描电子显微镜和 X射线微区分析[ M] .天津:南开大学出版社 , 1988
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(1):104110
A PRELIMINARY STUDY ON THE WATER TRANSPORT
STRUCTURES AND WATER FLOW VELOCITY OF
WISTARIA SINENSIS SWEET AND
CAMPSIS GRANDIFLORA LOISE
ZHANG Xiujun1 , MENG Lijun2 , LUO Lixin3 , WU Shuming3
(1.Department of Biology , Tangshan Normal College , Tangshan , 063000;
2.Department of Chemical Engineering , Tangshan University , Tangshan , 063000;
3.Department of Biology , Nankai University , Tianjin , 300071)
Abstract
　　The heat pulse technique was applied to determine the stem water folw velocity of Wistaria sinensis
Sweet and Campsis grandiflora Loise in Nankai University campus.The water transport structures of these
two plants were studied by means of wood anatomical method.The results showed that there were little
changes of water folw velocity and the velocity is relatively high all the day .The relative point where the
maximum sapflow velocity occurred is near the cambium.The characteristics of the water transport structures
are similar in these two plants.There are close relationships between sapflow velocity and anatomical struc-
tures of xylem.
Key words:heat pulse technique;Wistaria sinensis Sweet;Campsis grandiflora Loise;water transport structure;sapflow
velocity;vessels
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