全 文 ：柄扁桃幼苗的水分生理特征研究
王熠青 1 ,王耀廷 2 ,赵德旺 3 ,李秀峰 4 ,张国栋5 ,魏先君6 ,斯琴巴特尔 6
(1.内蒙古自治区林业科学研究院 ,内蒙古　呼和浩特　010010;2.内蒙古托克托县双河镇科技综合服务站 , 内蒙古　托克托
010200;3.内蒙古察右后旗林业局 , 内蒙古　白音察干　012400;4.内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司 , 内蒙古　霍林郭勒
029200;5.内蒙古大学艺术学院 ,内蒙古　呼和浩特　010021;6.内蒙古师范大学生命科学与技术学院 , 内蒙古　呼和浩特　
010022)
摘　要:对乌兰察布市察右后旗人工造林地土壤含水量及柄扁桃幼苗水分生理特征进行研究。结果表明 , 由
于长期干旱 ,样地土壤含水量降到 7.24%以下 , 柄扁桃自然含水量为 68.41%,束缚水与自由水比值为 1.01,
其自然饱和亏缺为 17.94%。持水力测定表明 , 柄扁桃持水力曲线斜率大。 PV曲线分析表明 , Χπ100和 Χπ0
值为 7.08MPa。蒸腾速率日进程变化分析表明 ,柄扁桃的 “午休 ”现象不很明显。
关键词:旱生植物;水分生理特征;柄扁桃
中图分类号:Q948　　　文献标识码:A　　　文章编号:1007-4066(2010)04-27-04
＊ HydrologicalPhysiologicalCharacteristicsofAmygdaluspedunculataPal.Seedlings
WANGYi-qing1 , WANGYao-ting2 , ZHAODe-wang3 , LIXiu-feng4 ,
ZHANGGuo-dong5 , WEIXian-jun6 , Siqinbateer6
(1.InnerMongoliaAcademyofForestryScience, Hohhot010010, China;2.ScientificandTechnologicalServiceStationofShuanghe
Town, TuoketuoCounty, InnerMongolia, Tuoketuo010200, China;3.ForestryBureauofChayouhouQi, InnerMongoila, Baiyin-
chagan012400, China;4.HuolinheOpencastCoalIndustryCo.Ltd., InnerMongolia, Huolinguole029200, China;5.ArtColegeof
InnerMongoliaUniversity, Hohhot010021, China;6.CollegeofLifeScienceandTechnology, InnerMongoliaNormalUniversity, Ho-
hhot010022, China)
Abstract:ThesoilwatercontentofaforestedlandandthehydrologicalphysiologicalcharacteristicsofAmygdalus
pedunculataPal.havebeenstudiedinChayouhouQi.Theresultsshowedthatbecauseoflongtimedrought, the
soilwatercontentofsamplingplotdecreasedbelow7.24%, thenturalwatercontentofAmygdaluspedunculata
Pal.was68.41%, theratioofboundwaterandfreewaterwas1.01 , thewatershortageundernaturalsaturation
was17.94%.Themeasurementofwaterholdingcapacityshowedthatthewaterholdingcapacitycurveslopeof
AmygdaluspedunculataPal.waslarge.TheanalysisonPVcurveshowedthatthevalueofΧπ100 andΧπ0 were
7.08Mpa.TheanalysisontranspirationratediurnalvariationshowedthatmiddaydepressionofAmygdaluspedun-
culataPal.wasn tobvious.
Keywords:xerophyte;hydrologicalphysiologicalcharacteristics;AmygdaluspedunculataPal.
　　乌兰察布市察右后旗属于温带干旱 、半干旱大
陆性季风气候 ,由于自然条件的变化及强烈的人为
干扰 ,其植被破坏严重 ,土地荒漠化发展迅速 [ 1] 。
筛选和培育耐旱乡土树种是旱区生态治理的首要课
题 。柄扁桃(AmygdaluspedunculataPal.)又称长柄
扁桃 ,蔷薇科李属的多年生灌木 ,常零星散生于草
原 、荒漠草原及黄土丘陵的石质阳坡 、山沟或灌丛
中 ,也进入沙地 ,有时也可形成面积不大的柄扁桃灌
丛[ 2] 。本文通过对柄扁桃水分生理特性的研究 ,了
解其抗旱性及对环境的适应性 ,为旱区土地荒漠化
的综合治理提供科学依据。
1　研究区自然概况
试验地设在内蒙古乌兰察布市察右后旗的当郎
第 36卷　第 4期　　　　　　　　　　　　　内　蒙　古　林　业　科　技　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.36　No.4
2010年 12月　　　　　　　　　　JournalofInnerMongoliaForestryScience＆Technology　　　　　　　　　　　Dec.2010
＊收稿日期:2010-11-15
基金项目:国家农业科技成果转化项目 “生物定时水造林新技术应用成果转化 ”(2006GB2A400042)资助
作者简介:王熠青(1964-),男 ,内蒙古托克托人 ,研究员 ,从事生态经济和荒漠化防治研究。
忽洞苏木人工造林地 ,地处乌兰察布市东北部 ,阴山
北麓 ,地理坐标为北纬 41°38′～ 41°40′,东经 112°
58′～ 113°02′,平均海拔 1 456 m。气候属中温带半
干旱大陆性季风气候 ,日照充分 ,多风少雨 ,冷热不
均 。受中纬度及季风影响 ,春季干旱多风 ,夏短雨量
集中 ,秋季易寒易冻 ,冬季漫长寒冷。年平均气温
3.4℃。 1月平均气温 -14.9℃,极端最低气温 -
33.5℃, 7 月平均气温 19.4℃, 极端最高气温
34.5℃。年平均日照数 2 986.2 h, 年平均无霜期
102d,年日均气温 0℃持续 203 d, 5℃持续 160 d。
年平均降水量 292 mm。土壤主要为栗钙土 。自然
植被主要由小型针茅 、戈壁针茅 、沙生针茅 、石生针
茅 、无芒隐子草及小叶锦鸡儿等建群种组成 。该地
为主要的牧业基地[ 1] 。
2　试验材料和方法
试验于 2009年 7月 10日 ～ 25日进行 ,试验材
料为柄扁桃的当年栽种苗木。在晴天 ,选择长势相
对茁壮的植株 ,做好标记 ,测试各项生理指标 ,每项
试验重复 3次 ,取其平均值 。
2.1　样地土壤含水量的测定
样地土壤含水量用称重法 [ 3]测定 。为测量不
同剖面土壤水分含量 ,从表层开始 ,土层每加深 10
cm取一次样至 1 m。
2.2　植物水分状况的测定
叶片的自由水和束缚水用阿贝折射仪法测定 ,
自然含水量 、相对含水量和饱和亏缺用称重法测
定 [ 4] 。
2.3　植物持水力的测定
植物持水力测定采用自然脱重法 [ 5] 。剪下一
年或 2年生的枝条后立即用 1/10 000的电子天平
称重(时间即为 0时),然后立即将枝 、叶分离并装
入透明的塑料袋 ,分别称重 ,随后将材料带到室内置
于不受自然光直射的台上 ,打开塑料袋封口 ,使其自
然脱水 。失重时间分别为 1h、2h、4h、8h、12h,以后
每天称重 3次 ,即早上 8:00、下午 2:00和晚上 7:
00 ,直至待测材料达到恒重为止 , 然后将其置于
80℃的烘箱中烘干称恒重。
失水率计算公式为:
D(%)=(F-H)×W-1 ×100
持水力含义为切枝随时间变化累计丢失水分切
枝含水量的百分率。式中:D为失水率(%), F为切
枝初始鲜重(g), H为每次测定时切枝鲜重(g), W
为切枝含水量(g)(不包括枝残留水)。
2.4　植物 PV曲线的测定
PV曲线(Pressure-volumecurve)测定用压力
室法 [ 6] 。取植株中上部当年生长势良好的枝条 ,
截取 10cm左右的枝梢 ,将其浸入盛有蒸馏水的烧
杯 ,用黑色不透光的塑料袋扎紧 ,进行 24 h饱和吸
水处理 。将已饱和状态的枝梢称重后 ,立即装入
压力室 (ZLZ-5型 , 兰大制造), 在室温 (20 ～
25℃)条件下 ,以 0.2 MPa/min左右的速度缓慢加
压进行测定 。将压出的水用内放吸水纸的聚乙烯
小管收集 ,通过吸水前后的重量差计算出每次吸
取的水量 。测定过程中每间隔 10 min换一次小
管 。PV曲线全过程不少于 9个点 。该试验结束
后 ,将样品取出并称重 ,然后在 105℃的烘干箱中
杀青 15 min,在 80℃继续烘干直至恒重 ,并称其干
重 。以被压出的渗透水分的累积数 (Ve)为横坐
标 ,以与其相对应平衡压的倒数(1 /P)为纵坐标绘
制 PV曲线。从 PV曲线中可以求出枝条的 Χπ100
和 Χπ0值 ,相对含水量 (RWC)、相对渗透水含量
(ROWC)、束缚水(Va)和束缚水与自由水的比值
(Va/Vs)、最大弹性模量(εmax)等各项水分生理指
标 。该试验重复 3次 ,求其平均值 。
3　结果与分析
3.1　样地土壤含水量的分析
从图 1可知 ,由于该地区连续 60多 d未下雨 ,
造成比较严重的土壤干旱 ,最高土壤含水量也只有
7.24%。在 10 ～ 50 cm之间土壤含水量趋于上升 ,
由 10 cm处的 3.77%到达 50 cm处的最大含水量
7.24%,从 50 ～ 70 cm土壤含水量趋于下降 ,并达到
最低值 3.68%,主要由于这层土属坚硬致密的钙积
层构成。 70 ～ 100cm土壤含水量又稳步上升 ,并返
回到 10cm处含水量以上的水平。
图 1　样地不同土层土壤水分含量
Fig.1　Soilwatercontentindiferentsoillayersinsampleplot
3.2　植物水分状况的分析
由表 1可知 ,柄扁桃的组织含水量为 68.41%,
束缚水与自由水比值为 1.01 , 自然饱和亏缺为
17.94%(见表 1)。
28　　　　　　　　　　　　　　　　　　　内　蒙　古　林　业　科　技　　　　　　　　　　　　　　　　　第 36卷
表 1　柄扁桃叶片水分状况分析
Table1　Analysisonleafwaterstatusof
AmygdaluspedunculataPall.
含水量 柄扁桃
自然含水量 /% 68.41
相对含水量 /% 82.06
自由水含量 /% 34.03
束缚水含量 /% 34.38
束缚水 /自由水 1.01
自然饱和亏缺 /% 17.94
3.3　植物持水力的分析
柄扁桃枝叶自然脱水动态过程见图 2。植物叶
片达恒重的时间为 8h。图 3是植物枝条失水率曲
线 。表明柄扁桃枝叶在前 4h内自然脱水达到失水
总量的 95%左右 ,后 4h内失水率仅仅占到 5%。在
前 4h内 ,叶失水率呈直线上升 ,枝失水率为曲线 ,枝
条持水力稍大。
3.4　植物枝条 PV曲线分析
PV曲线由失去膨压前的双曲线部分和失去膨压
后的直线部分组成 ,柄扁桃的直线回归方程分别为:
y=-7.075x+0.5512, r=0.992
通过 PV曲线求得的植物小枝的各项水分状况
参数见表 2。
表 2　植物水分状况参数
Table2　Parametersofplantwaterstatus
测定项目 柄扁桃
Χπ100 / -MPa 1.81
Χπ0 /-MPa 2.45
Χπ100 -Χπ0 /-MPa 0.64
Va/Vs 1.47
RWCtlp/% 81.79
ROWCtlp/% 55.01
εmax/MPa 7.08
　　在表 2中 , Χπ100为小枝水分饱和时的最大渗透
势。 Χπ100值越低 ,植物叶片在干旱胁迫下保持正常
膨压的能力越强 。 Χπ0表示小枝初始质壁分离时
的总体渗透势 ,其值越低表明维持膨压的能力越强。
RWCtlp(Relativewatercontentatturgorlosspoint)为
零膨压时的相对含水量。 ROWCtlp(Relativeosmotic
watercontentatturgorlosspoint)是小枝发生质壁分
离时的相对渗透水含量。 εmax为细胞的最大弹性模
量 ,通常认为当组织含水量与水势降低时 ,具有较大
的弹性组织比弹性较小的能保持较大的膨压 。由表
2可知 ,柄扁桃零膨压渗透势 ,即初始质壁分离时的
总体渗透势(Χπ0)为 -2.45 MPa;小枝饱和时的最
大渗透势(Χπ100)为 -1.81 Mpa;而 Χπ100— Χπ0差
值比较大 ,为 0.64 Mpa;εmax值为 7.08MPa。与此同
时 RWCtlp、ROWCtlp、Va/Vs均较高 ,这一结果与上面
用传统方法测得结果基本吻合。
3.5　植物蒸腾速率日进程变化
植物蒸腾速率日进程变化见图 4。柄扁桃蒸腾
速率日进程变化曲线从双峰型曲线过渡到单峰型曲
线 ,一个峰值出现在中午 12时 ,另一个峰值出现在
下午 16时 ,峰谷出现在下午 14时。柄扁桃蒸腾速
率绝对值为 1.12 gH2O· g-1·h-1。
图 4　蒸腾速率日进程变化
Fig.4　Transpirationratediurnalvariation
29第 4期　　　　　　　　　　　　　　　　王熠青 ,等:柄扁桃幼苗的水分生理特征研究　　　　　　　　　　　　　　
4　讨论
通过对柄扁桃在人工种植 、遇到长期自然干旱
后的水分生理特性的研究 ,表明:连续 60多 d未下
雨 ,土壤含水量降到 8%以下 ,植物水分含量下降到
70%以下 , 其中束缚水含量均超过总水分含量的
50%,而参与代谢活动的自由水含量不足 50%,表
示其保水能力很强。同时也表示 ,由于长时间脱水 ,
用于代谢的自由水严重亏缺 ,植物生命活动受到很
大的限制。由于植物是当年种植的幼苗 ,根系尚未
恢复 ,吸水能力有限 ,连续土壤干旱对其成活是严重
的考验 。
相对含水量可反映植物叶片的保水能力 [ 7] 。
在干旱胁迫下 ,抗旱性强的植物叶片含水量下降速
度往往比抗旱性弱植物的叶片要迟缓 ,以维持植物
体生理生化的正常运转[ 8] 。柄扁桃相对含水量和
自然饱和亏缺分别为 82.06%和 17.94%,说明抗脱
水性强 。从植物的持水力曲线也可以看出 ,柄扁桃
持水力曲线斜率大 ,脱水快 。PV曲线能协助阐明植
物水分状况方面的多种问题[ 9] 。柄扁桃的 RWCtlp和
ROWCtlp分别为 81.79%和 55.01%。柄扁桃饱和含
水量时的最大渗透势(Χπ100)低 ,为 -1.81 Mpa,表
明叶细胞内积累大量渗透物质;零膨压点渗透势
(Χπ0)表示植物维持膨压能力[ 10] 。根据试验数据 ,
柄扁桃的维持膨压能力大 。 εmax反映出细胞壁在膨
压作用下可进行弹性伸缩范围的大小 ,其值越高 ,细
胞壁越坚硬 ,弹性越小 ,保持膨压能力越弱 [ 11] 。柄
扁桃的 εmax值为 7.08 MPa。刘建平等[ 12]用成年胡
杨和灰叶胡杨枝所得的 εmax值为 30.63 MPa和
21.79 MPa。李骁等 [ 13]对西鄂尔多斯地区强旱生小
灌木绵刺 、霸王柴 、四合木和红沙的 εmax值测定结果
分别是 8.40 Mpa、25.13 MPa、12.57 MPa和 18.99
MPa。据韩刚等[ 11]报道 ,柠条幼苗和花棒幼苗在适
宜水分 、中度干旱和重度干旱状况下其 εmax值分别
为 7.65 MPa、5.77 Mpa和 6.25 MPa、5.28 MPa。看
来 εmax值不仅因植物不同差异很大 ,而且同一种植
物也因水分状况变化而不同 。根据植物的蒸腾速率
日进程变化 ,柄扁桃苗的 “午休 ”现象不明显 。总
之 ,柄扁桃作为乡土植物对当地生态环境具有很强
的适应性 。
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30　　　　　　　　　　　　　　　　　　　内　蒙　古　林　业　科　技　　　　　　　　　　　　　　　　　第 36卷