全 文 ：邢.卜比Lf粥卜
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第十七卷第四期
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内蒙古大学学报 ( 自然科学版 )
人 。 t a s e io u t ia r。 瓜 N a t o r a lium u n iv o r s i t a t i, Io t : 。血 o o g o l i e a 。
1日8 6年 1 2月
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西伯利亚杏 (尸 r姗“ “ “ l’b 犷 i ` 。 ) 的水分关系
宋炳姐 廖 汝棠
(生 物 系 )
前 、 _口
西伯利亚杏 (尸二 ;。 : : : i叭八 。 。 L . ) 主妥分布在森林草原带 , 常成 为山 地灌丛和灌木草
原蛇优势种和景观植物 t ` 3 ; 在典型草原带的沙地上 也有分布 , 并常常集中地分布左固 定沙
丘阳坡上 , 形成独特 的沙地灌丛 J
西伯利亚 杏属于早中生灌木或小乔木 , 衬寒性强 , 又能杭旱 , 五 月份 开花 , 粉红 色花
覆盖着沙丘阳坡 , 景观十分美 丽 。 七 月份果实累累 , 其杏核是 当地人的一项 重 要 经 济 收
入 。 个月份 , 叶子 呈红 色 , 远远望去似有香山 红叶之美 。 据观测 , 山杏的根 系发达 , 其 固
沙作 用不 可 .忽视 , 那 么 , 能否采取人工措施 , 扩 大西 伯利亚杏的现存面积 , 使其广 布于 沙地
的沙 一全之上 ? 能否 引种到其它 沙地之中 , 进一步发挥它的固 沙作用 ? 回答这些 问题 , 需要深
入开展西伯利亚 杏的试验研究 。
本文基于上述想法 , 、手 1 9 8 5 午开始甘西 伯利亚 杏的生理生 态学研完 , 首先从水分关 系
入手 , 以期 为西 伯利 亚杏 的开 发利用提供科 学依据 。
生 境 条 件
研究观测是在中国科学院内蒙古草原生态系统定 位站的后沙 地 祠匕纬 4 3 “ 3 01 , 东 经
1伪 “ 4 2 ’ ) 迸行的 。 这里气候属于半干旱草原气候 。 冬季寒冷干燥 , 夏季较温和湿润 。 3 一
3 片黯有大风 , 月平均凤速达 4 。 9米 · 秒 一 1 。 年平均气温为 一 。 。 4 ℃ , 最冷月 ( 1 月 ) 平均温度
一 兜 , 3 ℃ , 极端最低温度为 一 盯 。 5 ℃ ( 1 9 7了年 一》 , 录热 日 七7 月 ) 平均温度 1 8 . 8 ℃ , 李功 ℃
的积温为 巧 97 。 9 ℃ , 持续 1招天 。 无霜期约 10 天 、 年降水址 3弱毫米左右 , 集中于 e 一 9 月
降落 , :片全年降水凌的 8 0%左右 。 降水量 的年变化非常大 。 少雨年分 , 降水不到 2 0 毫米 ;
而多雨年队 则达 5叻毫米 。 年蒸发量 16 0 0一 1 8 0 0毫米 , 相当于降水量的 4一 5 倍 。 [ 2 1 。
实验场地设在一个高大沙丘 戈高达十几米 , 当地人称它 `自沙沱 , ) 的阳坡 。 由于沙地
的影响 , 这里的水热条件与毗邻的草原有明显的差异 。 如表 1 所示 , 在观测期间 ( 7 月上
句 ) 沙地的自天平均气温比邻近草地的高 6 。 1 ℃ , 而沙地的白天平均土壤温度 ( 。 一 2 0 厘米
土层的平均 ) 比邻近草地的高 2 . 。℃ , 沙地的土壤水份比邻近草地的土壤水份略低 , 但从土
壤水势来看 , 则沙地上壤的水势却要比草地的上壤水势高很多 〔“ 〕。 这就是说 , 沙地的生理
有效水分条件要比同一地区的非沙土草地的水份条件优越 , 为草原地带疏林草原景观的形成
木文于 1 9 8 6年 2 月 2 3日收到
内 蒙 古 大 学 学 报 1 9 a肠年
提供 了条件 。
从植被来看 , 沙丘的阳坡上是呈现榆
树— 山杳— 沙篙 一三个群落的结合 , 并与阳坡上的杂木灌丛有规律地交替重复出
现 , 整个观测点植被比较成熟稳定 , 受人
为活动 干扰较轻 。
表 1 沙地与草地的水热条件
( 1 98 5年 7月上旬几次观测的平均值 )
_
, 沙 地 草 地项 目 满后沙葡 (退化草场样地丁
空气 温度 2 4 。 7 O C 1 8 . 6 O C
材料和方法 」
二壤温度
( 口一 Z O C m 平均值 )
2 3
.
3 . C 艺1 . 3 “ C
在该沙丘阳坡的中下部 , 选定一株成
年的西伯利亚杏灌丛为观测样本 。 该株计
有四个分枝 , 其基于直径分别海 理。 9 厘米 、
」二壤水分
(重量百分数 0 一
1 0 0 e m 的平均值 )
3
.
7% 落. 1%
4
.
1厘米 、 3 . 9厘米和 3 . 了厘米 , 高度 与 18 。厘米 , 冠幅为 2 80 厘米 。 生长健壮 , 枝叶茂盛 。
观测时间 : 几9 8 5年 7 月 7 日 6 点钟— 此点钟 , 全 日晴 , 午后暂时多云 。观测内容与方法 :
( 1 ) 叶片阻力和蒸腾速率 : 用 L l一 1 6 0 0 稳态气孔计 忆` 1, 在野外现场条件 下分别对
直射光下的叶片和散射光 ’ 卜的叶片进行不离体测定 , 每隔一小肘测定一次 , 每次三个重复,
从 6 点钟测到 18 点钟 。 叶片阻 力以秒 . 厘米 一 ’表示 , 蒸腾速率 “ 以微克 · 厘米 一 “ · 秒 一 ’ 表示 。
( 2 ) 灌丛的水分输导速率 :
根据直射光下叶片和散射光下叶片在舔 一 小时的蒸腾速率 , 分别乘以整个灌丛的 叶 面
积 , 则得该灌丛在单位时间内的蒸腾失水总肚 。 在稳态毛 蒸腾失水总量 二 吸收水分总量 =
输导的水分总量 , 即灌丛水分输导速率 , 以克水 · 小时 `一 `表示 t 0 3 。
( 3 ) 灌丛的叶面积 : 在叶片阻力日进程测定结束后 (璐点 30 分 ) , 迅速摘下灌丛的全
部生活叶片放入塑料袋中 , 立 即称其总鲜重 。 同时从全部叶片中随机取 30 片叶子 , 单独称取这
30 片叶子的总鲜重 , 然后用毫米方格计算纸 , 逐片测其而积 , 再累加算出 3 。 片叶子 的总 面
积 , 最后 根据整个灌丛叶片总鲜重和 3 0 令叶片的鲜重及共总面积计算出整个灌丛的总叶面积 ,
i沃分米么表示 。
( 连 ) 叶片和根的水势 : 在野外现场余件 卜; 公: “补于从树冠上摘取新近充分展开的健康
叶片 , 用小液流法 ] “ 1 迅速测定叶片水势。 与此 }司时用锹挖灌木 根 , 于王一 1 。 5米深处 , 迅速
剪取细毛根 (直径小于 1 毫米 ) , 同样用小液流法立 即测定根水势 。
( 6 ) 上壤水分 : 在挖土取细毛根的同时 , 逐层用土壤铝盆取土样 , 称湿重 , 然后在烘
箱中烘干 、 称重 , 直至恒重 , 根据土样干湿重 , 计算出土壤含水量 , 以重量百分数表示 ,
( 6 ) 上壤温度: 用曲管地温计测定上壤温度 ( 0 一 20 厘米少 。
( 7 ) 空气湿度: 用 D H M Z 型通风干湿表测定空气湿度 。
* 用 lL 一 1 6 0。稳态气孔计测得的蒸腾速率不能代表自然条件下蒸腾速率 , 因为测定过程中叶片的界而
层阻力通常是很低的 , 故测得的蒸腾速率偏高 。
第妈期 西伯利亚杏 ( I r : n : s: i b i r i a ) 的 水分关系
结 果 分 析
飞. 叶片扩散阻力与蒸腾速率
图 1清楚地表示 , 在早晨 6 点钟 , 西伯利亚杏 的叶片扩散 l牡力小于 加秒 · 厘米飞
这 说明其气孔已有相 当程度的开机 其蒸腾速率则达到 1 微克 · 厘米 ’ “ · 秒 一 ’左右 。 其后 ,
随着光张和气温升高 , 叶片扩散阻力迅速减小 , 蒸腾速率迅速增加 。 8 一 。 点时 , 叶片阻力
降到最低值 , 直射光照的叶片的蒸腾速率达到一个峰值 , 而散射光照叶片的蒸腾速率继 续
升高。 功一 H 点钟时间里 , 虽然光强和温度升至很高 , 但直射光下的叶·片扩散阻力却增大 ,
致使其蒸腾速率出现明显的降低现象 ; 在这段时间里散射光照的叶片扩散阻力虽有所增大 ,
但不明显 , 其蒸腾速率似乎有些下降 。 午底 多云 , 太阳辐射强度波动很大 , 气温也随之有
所波动。 _度射光照的叶片扩散阻 力及其蒸腾速率随着 大阳幅射和气温的变化呈明显 的 同 步
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图 1 西伯利亚杏树的叶片一扩一散阻力及步却 i一片蒸腾速率的 日进程 。
左 , 直射光照叶片 ; 右 , 散射光照叶片 。 x 一 x , 叶片扩散阻力 (R L ) ;
· 一 · , 叶片蒸腾速率 (T砂 ; , 一 . , 空气相对湿度 ( RH ) ; · · · · 一 , 光
合量子通量密度 ( PP FD ) ; · · , · · … , 空气温度 ( )T 。
波动 ; 在此期 间都〔射光照的叶片扩散阻力看不出波动现象 , 而是持续维持在较低的水平 _匕
其蒸腾速率在 13 点钟达到最大值 。 5 一儿点钟 , 由于天空多云 , 太阳辐射和气温仍在波动变
衡 化 , 并逐渐降低 , 直射光照的叶片扩散阻力及其蒸腾速率仍随之同步波动 , 散射光照的叶片
扩散阻力开始增加 , 其蒸腾速率则开始降低。 片一玲点钟 , 太阳辐射迅速减弱 , 气温开始降
低 , 直射光照的叶片扩散阻力稍有增加 , 其蒸腾速率稍有降低 , 二者变化都不明显 , 在此期
间 , 散射光照的叶片扩散阻 力急剧增大 , 而其蒸腾速率明显降低 。 始点时 , 直射光照叶片扩散
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一 巴一愁色一立一二二一竺二一- - 一下- 一一1 醉福年黯嘿架嘿器黔黔薇朴吵“严” 散射光照姗卿转卿 为介葬仁、而从点一扭点的时间里 持续维持相对恒定的低水平 ,蒸腾速率相当高 , 中午到最高值 。 这就 是 说 , 7 右 , 扭 I/ 渭 冷 粼 污 踢 7/ 堵一夫中伪踌礴触翎
日进程的趋势上看 , 直射光照叶片的蒸腾速率呈中
午降低的双峰型 , 而散射光照叶片的蒸腾速率呈中
午最高值的单峰型 。
图 2 诬过西伯利亚杏灌从的永份输导
速率的日进程
…级执吮协)琴万价布井按照土壤— 植物— 大气连续系统豹道毯 表 2 中的数据则是该杏树灌丛的连续系统的水分状况 。 土壤含水量为 1 一 表 2 土氛 植物和室气的水分状况1洲乳了爪自沙沱一一一 二 凿~ 目 . 举 甲月公湘 呻3认盏. 甲弓筑 . 目 `~ 二沙土水势夫约相当于而相对湿度为 34 ` 9% 0 . 0与、 0 . 8五侄p a 4 % 的r 7 1的空气的 水势 约 为 土壤含水贷土层 (重量% )平均 植物水势 (势,万夕窟 )劝根 _ 一 劝修卜 _ 空气全灵舀之 (拓 ,一` 白天乎均刃
50 。娜冲a slF 。 因此 ,
水势壤度为:
_ 土壤 一
一
_ ’ 大气
该杏树灌丛连续系统的
植物
表层 、 人 盯
3 5 c仇 3。 05
7 0皿。 1 、 75
10 O c . 。 , 跳
一 1 . 2 一 2 ` 3 3垂. 9
一 。一 0 5~ 一 。· 8— 一 几。 2 ~ 一 2 . 3—一 5 o 0( M p a)
第四期 西伯利亚杏 (F ru应。 s` bi r 让a )的水分关系 李“
这个水势梯度系列保证了西 伯利亚杏灌丛可以不断地从沙上中得到水分, 然后水分沿西
伯利亚杏的输导系统从根 , 经过树千 (茎、 , 到叶吟 , 最后蒸腾散失到 周嗯大气之中 。 值厚
注意 、、勺尸一 , 在这个连续系统中 , 大气水势 笔 ;丛到 5 0叭丁p a !这说明在半 干旱地区的沙地 中 ,
杏灌丛系统中的水流的主要动 丈源是 “ 干渴 ” 的大气 。
讨 论
本文研究的西伯利亚杏分布于半千旱草原地带的沙地中 。 该沙地的水热条件虽较毗邻草
原略好 , 但毕竟还属于半千旱的气候条件 , 与毗邻草原相比较 , 降水相同 : 空气相对湿度较
低 , 上庵水分不高 , 只是由沙质而改善上嚏水分状况 , 水势较高。 在这样的生境中 , 西伯 利
亚杏树从根到叶待续着较大的水势差 ( 高 ;叁工. 1 兆帕 ) , 从而在 其土壤— 植物— 大气连续体中 , 形成一个较陡的水势柳度链 。 毛大就保证了灌 丛的水分供应 , 满足 了较高的灌 丛
蒸腾失水最 。 这就为西 伯利亚杏灌丛适应沙地生境提供了良好的基础 。
根据欧姆定律类推原理 t 。 〕 ,
F 二 叭 一 功
尸
(几)
式中 , F 为杏树灌丛的水分输导速率 , 仟克 · 小时 一 ` ;
咖 为杏附细毛根的水势 , M p a ;
劝, 为杏树蒸腾叶片的水势 , M p a ;
尸为杏树灌 丛的水流阻 , 兆帕 · 小时 · 仟克 一 ’ 。
本文研究的西伯利亚杏灌丛是由 4 个大小禾毗丘的分枝组成 , 故 可以把每一枝的水分输导
速率 ( f) 当成整 个灌丛水分输 导速率的 1 / 4 , 设分枝水流阻分别为 R , 、 R Z 、 尸 3和尸` , 即
刀 1 二 R : 二 R : 二 R `
0 _ 劝, 一 该,
J t 铆 一一f ( 2 )在 ;一仕午 , 整个西伯利亚 杏灌丛的水流速率最高 , 约为 3 . 2仟克 · 小时一 `
一分枝水分输导速率 ( j) 为 。 . 8仟克 ·
尸 ; = 二 _几
小时 一 ` 。 将 咖 、 吵, 和 了的数值代 入公式
.
2 一 ( 一 2 . 3 ) (兆帕 )
(见图 2 ) , 故每
( 2 )
, 得 :
二 从 3 7 5兆帕
(仟克 · 小时 一 ` )
· 小时 · 仟克 一 `
_
l +
R
:
_ 1一 +
一久
刀 : R `
因为 尸 , 二 R : = R : = R ` , 所以 :
尸 = 二 0 . 3 4 3 7 5兆帕 · 小时 · 仟克 一 ’
十5曰1厅I
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: ,`
尹 . 哎勤物理意义可以解释 一为: 每小时流经整个灌丛输导系统的水流为 1 千克时 , 必须
二 值得指出的是 , 公式中所采用的水流速率 ( f ) 是根据 IL 一 16 0 稳态气孔计所测定的蒸腾速 率计算
的 , 故所引用的 f 位也偏离 , 从而就使得所推算出的水流阻 ( )R 偏低 ,
了5 4内 一 豢 古 大 学 学 报 1 9 6 8年
在其根— 叶之间维持 。 . 34兆帕为水势差 。 这意味着西伯利亚杏灌丛的水流阻还是节当大的 ,有利于保持其体内水分平衡 , 保漳其正常的生长朴1代谢 。
由此可以说 , 西伯利亚 杏是一个适应草原沙地生境的优 良灌木树种 , 有可能采取人为措
施扩大它在草原地带沙地中的现存面积 , 使它在改造利用沙地的事业中发挥更大的作用 。
参 考 文 献
〔 1 习
〔 2 〕
〔 3 〕
〔 魂〕
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〔名〕 朱祖祥 , 1 9 7 9 . 土壤学进展 , 1 9 79年第一期 , 拓 ~ 1 6页 .
f g 〕 A . H . F i t t e r a n d R . K . M . H a y , 1 9 8 1 . “ E几 v i r o n m e n t a l F h y , io l o g y o f
A e a d e也 ie F r e : 。 I N C .
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T h e d a i l y e o u r s e s o f 亚门二 h a d Z一 p e a k a n d l 一 p e a k f o r t il e l i g h t e d l e a f a n d t h e
s h a d e d l e a f r e s P e e t i v e l了 .
( 2 ) T h e d a i l y e o u r s e o f w a t e r f l o w r a t e t h r o u g h t h e P r u n u s : s b玄r f e a s h r u b
s h o w e d a s y m m e t r i e a l p a r a b o l a
.
A t n o o n ( a b o u t 王2 : 0 0 h o u r ) , t h e w a t e r f l o w r a t 。
a P P巴 a r己d m a x i也 u m , i 。 e . 3 k ` 、 h 一 生. A t a b o u t s : 0 0 a n d 1 9 : 0 0 h o u r , t h e 下 a t e r
n o下 r a t e r己d u e e d t o z 巴: 0 .
( 3 ) I t 贫色 , q o i t o e v id e n t t h a t t h o g扭 n d i o n t o f 丫 a t 。 。 , o t e n t i o l 至n 亡五吞 初巍
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( 4 ) U s i n g o hm
` 5 L a w a n a l o g u e , t五e w a t e r f l o w ; , e s i s t a n e e (W F R ) o f t h e
s五r u b w a s o b t a i n e d , i . e ` W F R = o 。 3 4 M p a · h . k g 一 1 . T h i s e o n s id e r a b l e v a l u e
m u s t b e u s e f u l t o m a i t a i n M
: a t e r b a l a n e e i n t h
e s h r u b
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