全 文 ：随着全球污染的迅速蔓延,人们已经认识到
绿色植被的重要性,把发展草坪与地被植物作为
改善环境和保护环境的有力措施之一。摸清当地
可开发的地被植物资源,筛选适宜当地栽培和应
土壤持续干旱条件下早开堇菜与草地早熟禾
对土壤水分利用特征的比较研究
王丽娜, 王艳荣, 张 玮, 周 澎
(内蒙古大学 生命科学学院,内蒙古 呼和浩特 010021)
摘 要:在 2006年 7月至 9月期间,研究了在土壤持续干旱条件下早开堇菜种群和草地早熟禾种群的蒸腾失
水过程和对土壤水分利用的特征。结果表明:(1)在植物只发生蒸腾作用的情况下,草地早熟禾种群和早开堇菜
种群平均存活天数分别为46d和41d;在植物发生蒸散的情况下,两者平均存活天数分别为23d和24d。(2)在
土壤含水量高于 75%~80%田间持水量时,草地早熟禾种群的日蒸腾量大于早开堇菜种群;在土壤含水量波动
于30%~80%时,早开堇菜种群的日蒸腾量高于草地早熟禾。(3)早开堇菜的萎蔫系数小于草地早熟禾。(4)在持
续干旱条件下早开堇菜和草地早熟禾种群对土壤水分利用率分别为 78.03%和 70.00%;在 0~5cm,5~10cm,10~
15cm3个土层上,早开堇菜种群的水分利用率都高于草地早熟禾。
关键词:早开堇菜;草地早熟禾;持续干旱;日蒸腾量;土壤水分利用
中图分类号:S54.01 文献标识码:A 文章编号:1007-0907(2008)01-0028-03
ComparativeStudyonSoilWaterUtilizationCharacteristicsofViola
PoapratensisandPoaPratensislL.Populationsunder
Long-termSoilDroughtStress
WANGLi-na
(ColegeofLifeScienceInnerMongliaUniversity,Huhhot010021,China)
Abstract:Theevapo-transpirationdynamicsandsoilwaterutilizationcharacteristicsofViola
poapratensisandPoapratensislpopulationswerestudiedunderlong-termsoildroughtstressfrom
JulytoSeptemberin2006.Theresultsshowed:(1)theaveragesurvivaldaysofPoapratensisland
Violapoapratensispopulationswere46dand41d,respectively,underevapo-transpiration,in
contrast,theaveragesurvivaldayswere23dand24d,respectively,innomalconditions.(2)Theevapo-
transpirationperdayofPoapratensislpopulationwerehigherthanthatofViolapoapratensiswhen
soilmoisturewerebeyond75%and80%.Butwhensoilwaterfluctuatedfrom30% to80%,the
evapo-transpirationperdayofViolapoapratensiswerehigherthanPoapratensislpopulation.(3)
WiltingcoeficientofViolapoapratensiswaslowerthanthatofPoapratensislpopulation.(4)The
soilmoistureutilizationrateofViolapoapratensisandPoapratensislpopulationwere78.03%and
70.00%,respectively,underlong-termsoildroughtstressThesoilwaterutilizationrateofViola
poapratensiswerehigherthanthatofPoapratensislpopulation.among0~5cm,5~10cmand10~
15cmsoillayers.
Keywords:Violapoapratensis;PoapratensisL;Long-termsoildroughtstress;Evapo-transpiration
perday;Soilwaterutilization
收稿日期:2007-11-28
基金项目:内蒙古自治区自然科学基金(200408020522)
作者简介:王丽娜(1983-),女(蒙古族),内蒙古赤峰人,内蒙古大学硕士,研究方向为草业科学。
通讯作者:王艳荣(1964-),女,内蒙古海拉尔人,教授,博士,内蒙古大学硕士生导师,主要从事植被生态学领域和草坪资源开发利用
的研究。
内蒙古农业科技2008(1):28~30
InnerMongoliaAgriculturalScienceAndTechnology
用的地被植物优良品种成为一种必然的趋势。早
开堇菜具有植株低矮,花期早,花色艳丽,花型美
观,生长迅速,竞争力强的特点,作为乡土型早春
露地观花地被植物具有广阔的应用开发前景[1]。
水分胁迫是干旱与半干旱地区限制地被植物
和草坪生长的一个最主要的环境因子[2,3]。研究早
开堇菜与外来地被性草坪草种在水分胁迫下的抗
旱性差异,不仅能对具有开发潜力的植物资源有
深刻的了解,而且也将对能否选育早开堇菜作为
耐旱型乡土地被植物品种具有指导意义。
1 材料和方法
本试验在呼和浩特市内蒙古大学生命科学院
校园实验场大田内进行。试验植物是早开堇菜
(Violapoapratensis)和美国草地早熟禾 (Poa
pratensislL.)。试验时间是2006年7月至9月底。
选用口径 30cm、深 30cm的塑料桶,每桶装
入9kg耕作土壤后适当压紧,测定土壤田间持水
量为25.05%,测定方法见王艳荣等 (2005)[4]。把在
校园中正常生长的早开堇菜、草地早熟禾 (一年
生)营养株丛全株移植到桶内作为小型蒸渗仪[4]。
每种植物栽植 10桶,经过 14d缓苗生长后,通过
间苗使得各桶植物盖度都达到 55%左右(草地早
熟禾、早开堇菜平均盖度分别为 53.5%和
54.8%)。利用摄影技术测定每桶植物的盖度,即
垂直覆盖地面绿色与总面积的像素之商。7月25
日进行灌溉至土壤水分达到饱和,放置24h后,两
种植物各选择5个蒸渗仪,分别用石蜡将土壤表
面和桶底的排水孔封住,每种植物其余5个蒸渗
仪不进行封蜡处理,对每个蒸渗仪称重后,放置在
自然环境中,设置防雨棚,降雨时覆盖。
从 7月 27日起每天 19:00时对两种处理的
蒸渗仪进行称重,相邻两天的封蜡蒸渗仪之差视
为植物日蒸腾失水量,未封蜡蒸渗仪之差视为植
物日蒸散失水量。同时对植物生长状态进行观察
记录,待观察到各植物发生全株凋萎后,然后将蒸
渗仪放置在具有饱和空气湿度的温室中,放置
24h,若植物仍处于凋萎状态,视为永久萎蔫。结合
植物形态上萎蔫变化及每天获得的土壤含水量,
判断可发生永久萎蔫死亡的时间,当蒸渗仪内植
物发生永久萎蔫死亡后,打开封蜡层,用土钻法分
别取出 0~5cm,5~10cm,10~15cm土层的土壤烘
干称重,计算各土层水分含量。这时的土壤平均含
水量即为该种植物的萎蔫系数。土壤田间持水量
与萎蔫系数的差值占土壤田间持水量的百分数为
土壤水分利用率[4]。每天10:00时和16:00时两次
使用通风干湿表 (DHN2型)分别测定大气环境
(约距地面 1.3m处)温度和大气湿度,试验期间(7
月 27日至 9月 16日)大气环境温度均值为
24.16℃,变异系数为 16.13%;空气湿度均值为
55.66%,变异系数为 33.16%。利用 Microsoft
Excel2000和 SPSS13.0软件[5],同时应用生物统
计方法对数据进行分析[6]。
2 结果与分析
2.1 在土壤持续干旱胁迫下两种植物生长发育
特征与存活期
2.1.1 草地早熟禾种群 经封蜡处理的草地早熟
禾种群平均存活天数为46d(41~50d)。封蜡后第
20d起草地早熟禾相继出现萎蔫现象,表现为基
部叶子不能直立而铺散于地上,颜色由绿转为灰
绿色并逐渐干枯,进而有枯死的现象;中间叶子沿
中脉向里对褶,进而叶梢发黄。从封蜡后第41d起
植物的最内层叶子相继发生永久萎蔫,直到第
51d最后1株植物发生永久萎蔫。
未经封蜡处理的草地早熟禾第七天起发生萎
蔫;平均存活天数为23d。
2.1.2 早开堇菜种群 经封蜡处理的早开堇菜种
群的平均存活天数为41d。封蜡后第二周(8月2-
10日)植株相继结实。从封蜡后第20d起先后出
现基部叶片萎蔫现象,表现为叶片褶缩、卷曲、尖
端变黄、进而周边枯黄至最后枯死;鲜嫩的小叶子
发生萎蔫比较迟缓,且叶尖及叶周不变黄而是叶
色逐渐由鲜绿转为灰绿,在发生卷曲的同时叶片
开始铺散于地面,进而干枯死亡。从封蜡后第34d
起叶片发生永久萎蔫,直至封蜡后第52d所有植
株死亡。
未经封蜡处理的早开堇菜种群的萎蔫出现在
第九天,平均存活天数为24d。
2.2 在土壤持续干旱条件下早开堇菜和草地早
熟禾种群的蒸腾失水过程
两个种群在土壤持续干旱胁迫下的蒸腾失水
过程可划分为 3个阶段(图 1):(1)在 7月 27日
至 8月 3日期间,草地早熟禾种群的日蒸腾量
(1.06mm/d)高于早开堇菜种群(1.00mm/d)。在这
段时间内草地早熟禾种群已经利用了土壤总水分
的 24.33%,早开堇菜种群只利用土壤水分的
18.41﹪(图2)。(2)在8月4日至9月6日期间,
1期 王丽娜等:土壤持续干旱条件下早开堇菜与草地早熟禾对土壤水分利用特征的比较研究 29
早开堇菜种群的日蒸腾量(0.80mm/d)稍高于草地
早熟禾(0.65mm/d),至 9月 6日早开堇菜利用土
壤水分已达64.10﹪,草地早熟禾利用土壤水分达
63.59﹪(图2)。(3)在9月7日至植物发生永久萎
蔫期间,早开堇菜和草地早熟禾的日蒸腾量显著
下降,但早开堇菜日蒸腾量(0.29mm/d)仍然高于
草地早熟禾(0.24mm/d)。植物发生永久萎蔫时,早
开堇菜平均利用土壤水分达78.03﹪,草地早熟禾
平均利用土壤水分达70.00﹪。
方差分析结果表明,在整个试验期间,早开堇
菜和草地早熟禾的日蒸腾量之间几乎不存在显著
差异。
可见,在同时受到土壤干旱胁迫时,早开堇
菜比草地早熟禾更能有效地利用土壤水分维持自
身的存活。
2.3 环境因子对早开堇菜和草地早熟禾种群日
蒸腾量的影响
大气温度和大气湿度两者共同影响植物蒸腾
量的变化,偏相关分析结果表明(表 1),无论是对
早开堇菜还是对草地早熟禾,大气温度比大气湿
度更能影响植物的日蒸腾量。
2.4 在土壤持续干旱条件下早开堇菜和草地早
熟禾种群的土壤水分利用率
早开堇菜和草地早熟禾的平均萎蔫系数分别
为 5.06%和 5.51%。方差检验结果F值为2.685,
不具有显著性。早开堇菜的萎蔫系数小于草地早
熟禾,进一步说明在土壤持续干旱条件下,早开
堇菜对土壤水分的利用率高于草地早熟禾种群。
早开堇菜种群和草地早熟禾种群对不同土层
土壤水分的利用率的大小顺序都为:0~5cm土层>
5~10cm土层>10~15cm土层,其中早开堇菜种群
对0~5cm土层的水分利用率比5~10cm土层的利
用率高3.05个百分点,对5~10cm土层的水分利
用率比10~15cm土层的利用率高0.70个百分点;
而草地早熟禾种群对 0~5cm土层的水分利用率
比5~10cm土层高 0.07个百分点,对 5~10cm土
层的水分利用率比 10~15cm土层高 2.30个百分
点。在0~5cm,5~10cm,10~15cm3个土层上,早开
堇菜种群对土壤水分的利用率都高于草地早熟禾
种群。在0~5cm土层上,早开堇菜的水分利用率
比草地早熟禾高3.80个百分点;在5~10cm土层
上,早开堇菜的水分利用率比草地早熟禾高0.80
个百分点;在 10~15cm土层上,早开堇菜的水分
利用率比草地早熟禾高2.40个百分点。方差分析
结果表明,两个种群对3个土层水分的利用率之
间都不存在显著差异(图3)。
3 结论与讨论
封蜡处理下(水分主要以蒸腾方式散失)草地
早熟禾种群和早开堇菜种群分别在封蜡后第20d
起相继出现萎蔫现象,两者平均存活天数分别为
46d和41d;未经封蜡处理下(水分以
表1 早开堇菜和草地早熟禾种群的日蒸腾量与环境因子的相关分析①
种类 相关方程 检验值 偏相关系数 RT,RW
早开堇菜 E=2.917T+0.304W-49.176 31.19** RT=0.569**RW=0.300**
草地早熟禾 E=2.674T+0.431W-51.275 24.65** RT=0.503**RW=0.388**
注:①E:日蒸腾量,T:大气温度,W:大气湿度,**:在0.99水平上极显著相关
(下转33页)
30 内 蒙 古 农 业 科 技 No.1
表5 品种平均秩次值(H2i)和秩次均方值(S2i)
品种 平均秩次值H2i 秩次均方值S2i 高产性 稳产性
丹玉39 3.00a 3.38 1 1
登海9 3.78ab 4.88 1 1
东单60 4.50bc 15.31 1 3
沈农87 5.33cd 6.38 2 2
屯玉65 5.39cd 9.99 2 3
铁单19 5.67d 6.91 2 2
临奥1 5.89d 7.61 2 2
豫玉22 6.11d 6.74 2 2
沈单16 7.11e 7.46 3 2
铁单15 8.22f 3.51 3 1
上限 4.63 5.14
下限 6.16 9.63
对高产品种。铁单15平均秩次值最大,为8.22,是
一个相对低产品种;沈单16平均秩次值也较大,为
7.11,也属于相对较低产品种。屯玉65、豫玉22、沈
农87、铁单19、临奥1为中间型品种。
秩次均方值丹玉39最小,为3.38;沈丹16次
之,为3.51;登海9也较小,为4.88;这3个品种稳
产性好。而东单60、屯玉65两个品种秩次均方值分
别为15.31和9.99,是不稳定型品种。豫玉22、沈农
87、铁单19、沈单16、临奥1为中等稳定性品种。
3 小结
秩次分析法为不设重复的多点试验资料的统
计分析提供了可能,该方法计算简便、数据分析的
工作效率大大提高,结果清晰,对各参试品种的评
价较为客观、公正。
高产品种要显示其增产潜力必须有一定的
光、热、水、肥条件及必要生产时间的保证。如果条
件不具备,高产品种的实际产量反而会低于一般
的中产品种。这就要求高产而不稳产的品种东单
60要选择生态资源对其有利的区域种植,以发挥
该品种的增产潜力。
在玉米的高产栽培中,品种类型特性与当地
生态条件相互适应,是合理布局使用品种和新品
种引种推广的原则。试验表明:丹玉39、登海9高
产稳产、适应性强,比较适应本市的生态环境,可
作为本市的主栽品种进行大面积推广。
(责任编辑 吴云霞)
蒸散方式散失)草地早熟禾种群和早开堇菜种群
分别从第七天和第九天起发生萎蔫,平均存活天
数分别为23d和24d。
大气温度比大气湿度更能影响两个种群的日
蒸腾量。在封蜡处理后10d内,土壤含水量高于
75%~80%田间持水量时,草地早熟禾种群的日蒸
腾量大于早开堇菜种群,说明草地早熟禾种群耗
水量较大,土壤水分充裕对草地早熟禾种群的生
长比较有利;在土壤含水量波动于30%~80%时,
早开堇菜种群的日蒸腾量高于草地早熟禾,表明
在土壤水分不足时,早开堇菜种群比草地早熟禾
更能利用土壤水分维持自身的存活。这个结论与
实地调查中早开堇菜种群在管理水平较差,灌溉
频率较低的草坪中优势度最高,而随着管理水平
提高,其优势度呈降低趋势的结果是一致的[1]。
早开堇菜的萎蔫系数小于草地早熟禾,土壤持
续干旱条件下早开堇菜种群对土壤水分利用率达
78.03%,草地早熟禾对土壤水分利用率为70.00%。
在0~5cm,5~10cm,10~15cm3个土层上,早开堇菜
种群的水分利用率都高于草地早熟禾,尤其在0~
5cm土层,两个种群的水分利用率差异最大,说明
早开堇菜的抗旱性强于草地早熟禾种群。
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1期 王耀军:秩次分析法评价玉米新品种 33