全 文 ：第３２卷第３期
２０１２年６月
水土保持通报
Ｂｕｌｅｔｉｎ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．，２０１２
　
　　收稿日期：２０１１－１１－０１　　　　　　　修回日期：２０１１－１２－０１
　　资助项目：“十二五”国家科技支撑计划项目 “荒漠化地区退化土地治理与植被保育技术集成与示范”（２０１２ＢＡＤ１６Ｂ０２）；教育部博士点基金
项目 “基于生态足迹的沙区人居环境安全评价与预测”（２００９００１４１１０００３）
　　作者简介：乌日娜（１９８６—），女（蒙古族），辽宁省凌源市人，硕士研究生，主要从事荒漠化防治研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｕｒｉｎａ＿２００９＠１６３．ｃｏｍ。
　　通信作者：丁国栋（１９６３—），男（满族），内蒙古赤峰市人，博士，教授，主要从事水土保持与荒漠化防治研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｃｈ１９９９＠２６３．ｎｅｔ。
沙木蓼蒸腾耗水特性及环境影响因子研究
乌日娜１，丁国栋１，２，吴 斌１，２，张宇清１，２，
肖辉杰１，２，樊文会１，高广磊１，石慧书３，赵进宏３
（１．北京林业大学 水土保持学院 水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室，北京１０００８３；
２．宁夏盐池荒漠生态系统定位研究站，宁夏 盐池７５１５００；３．宁夏盐池县环境保护和林业局，宁夏 盐池７５１５００）
摘　要：为探讨毛乌素沙地固沙树种选择和植被水分管理，２００９和２０１０年５—９月在宁夏回族自治区盐池
县利用热包裹式树干液流仪测定沙木蓼（Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　ｂｒａｃｔｅａｔａ）茎干液流，并同步观测环境影响因子。研究表
明：（１）沙木蓼茎干液流日变化呈显著规律性，液流速率呈多峰曲线，且昼夜变化明显。（２）沙木蓼生长季液
流变化具有节律性。５—６月植物处于生长初期，液流量较小；７—８月雨季到来，植物生长旺盛，液流速率也
达到生长季的最大值；９月植物生理过程减慢，沙木蓼液流量逐减降低。（３）采用偏相关分析法分析各环境
因子对于沙木蓼茎干液流的影响，结果表明，太阳辐射是影响沙木蓼茎干液流的最主要环境因子，其次是大
气温度、大气相对湿度和风速。
关键词：沙木蓼；茎干液流；蒸腾；耗水；环境影响因子
文献标识码：Ａ　　　　　　文章编号：１０００－２８８Ｘ（２０１２）０３－００６８－０５　 中图分类号：Ｑ９４８．１
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　Ｂｒａｃｔｅａｔａ　Ｔｈｒｏｕｇｈ
Ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｉｍｐａｃｔｉｎｇ　Ｆａｃｔｏｒｓ
ＷＵ　Ｒｉ－ｎａ１，ＤＩＮＧ　Ｇｕｏ－ｄｏｎｇ１，２，ＷＵ　Ｂｉｎ１，２，ＺＨＡＮＧ　Ｙｕ－ｑｉｎｇ１，２，
ＸＩＡＯ　Ｈｕｉ－ｊｉｅ１，２，ＦＡＮ　Ｗｅｎ－ｈｕｉ　１，ＧＡＯ　Ｇｕａｎｇ－ｌｅｉ　１，ＳＨＩ　Ｈｕｉ－ｓｈｕ３，ＺＨＡＯ　Ｊｉｎ－ｈｏｎｇ３
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ａｎｄ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ
Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｂａｔｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｙａｎｃｈｉ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｙａｎｃｈｉ，
Ｎｉｎｇｘｉａ７５１５００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｙａｎｃｈｉ　Ｃｏｕｎｔｙ，Ｙａｎｃｈｉ，Ｎｉｎｇｘｉａ７５１５００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｃｈｏｏｓｅ　ｐｒｏｐｅｒ　ｓａｎｄ－ｆｉｘｉｎｇ　ｓｈｒｕｂ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ａｎｄ　ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｍｕ　Ｕｓ
ｓａｎｄｙ　ｌａｎｄ，ｓｔｅｍ　ｓａｐ　ｆｌｏｗ　ｏｆ　Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　ｂｒａｃｔｅａｔａ　ｗａｓ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｈｅａｔ－ｂａｌａｎｃｅ　ｐａｃｋａｇｅｄ　ｓｔｅｍ　ｓａｐ
ｆｌｏｗ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｒｅｌａｔｅｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｉｍｐａｃｔ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｗｅｒｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｗｉｔｈ　ａｕｔｏ－
ｍａｔｉｃ　ｗｅａｔｈｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｙａｎｃｈｉ　Ｃｏｕｎｔｙ，Ｎｉｎｇｘｉａ　Ｈｕｉ　Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　Ｒｅｇｉｏｎ　ｆｒｏｍ　Ｍａｙ　ｔｏ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　ｉｎ
２００９ａｎｄ　２０１０．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ：（１）Ｄｉｕｒｎａｌ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｐ　ｆｌｏｗ　ｏｆ　Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　ｂｒａｃｔｅａｔａ　ｐｒｅｓｅｎ－
ｔｅｄ　ａ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ．Ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｐ　ｆｌｏｗ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ａ　ｍｕｌｔｉ－ｐｅａｋ　ｃｕｒｖｅ　ｗｉｔｈ　ｏｂｖｉ－
ｏｕｓ　ｄｉｕｒｎａｌ　ｃｈａｎｇｅ．（２）Ｉｎ　ｔｈｅ　ｇｒｏｗｉｎｇ　ｓｅａｓｏｎ，ｔｈｅ　ｓａｐ　ｆｌｏｗ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｏｆ　Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　ｂｒａｃｔｅａｔａ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｗｉｔｈ
ｉｔｓ　ｇｒｏｗｔｈ　ｓｔａｇｅ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｅａｒｌｙ　ｇｒｏｗｔｈ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　ｂｒａｃｔｅａｔａｉｎ　Ｍａｙ　ａｎｄ　Ｊｕｎｅ，ｔｈｅ　ｓａｐ　ｆｌｏｗ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ
ｗａｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｌｏｗ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ；ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｉｇｏｒｏｕｓ　ｇｒｏｗｔｈ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　ｂｒａｃｔｅａｔａ　ａｆｔｅｒ
ｒａｉｎｙ　ｓｅａｓｏｎ　ｉｎ　Ｊｕｌｙ　ａｎｄ　Ａｕｇｕｓｔ，ｔｈｅ　ｓａｐ　ｆｌｏｗ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｒｅａｃｈｅｄ　ｉｔｓ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ
ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ；ａｎｄ　ｉｎ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　ｂｒａｃｔｅａｔａｓｌｏｗｅｄ　ｄｏｗｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｅ－
ｑｕｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ　ｓａｐ　ｆｌｏｗ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｇｒａｄｕａｌｙ．（３）Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓａｐ　ｆｌｏｗ
ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｐａｒｔｉａｌ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｓｏｌａｒ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒ－
ｔａｎｔ　ｆａｃｔｏｒ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓａｐ　ｆｌｏｗ　ｏｆ　Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　ｂｒａｃｔｅａ，ｆｏｌｏｗｅｄ　ｂｙ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｉｒ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｈｕｍｉｄｉ－
ｔｙ　ａｎｄ　ｗｉｎｄ　ｓｐｅｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　ｂｒａｃｔｅａｔａ；ｓａｐ　ｆｌｏｗ；ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｆａｃｔｏｒ
　　植物的水分特性决定了植物的蒸腾耗水及对干
旱环境的适应性［１］。在生态条件恶劣，水资源短缺的
西北荒漠区，选择耐旱节水型树种，科学布局造林密
度和配置方式对持续发挥固沙灌木生态防护功能具
有重要的指导意义。在国内外学者的研究中，植物茎
干液流有多种方法进行测量，如蒸渗仪法［２］，快速称
重法［３］以及热技术包括热脉冲法［４］、热平衡法［５］和热
扩散法［６］。其中，利用热技术来测量林木活体蒸腾耗
水量的方法具有数据测量准确，野外测量方便等优
点。该方法由 Ｈｕｂｅｒ［７］首先提出使用，以后由 Ｍａｒ－
ｓｈａｌ［８］，Ｓｗａｎｓｏｎ等［９］和Ｅｄｗａｒｄｓ［１０］改进完善，现已
趋于成熟。徐先英等［１１］利用热平衡法测量了不同地
径下的梭梭，柽柳和白刺的液流日季变化；严昌荣
等［１２］，许浩等［１３］利用Ｄｙｎａｍａｘ茎流仪分别对北京山
区胡杨和核桃楸和塔克拉玛干沙漠腹地多枝柽柳树
干液流进行了测定；赵奎等［１４］也利用ＥＧＳＦ茎流系
统对毛乌素沙地白榆树干液流进行了研究。
沙木蓼（Ａｔｒａｐｈａｘｉｓ　ｂｒａｃｔｅａｔａ）属于蓼科灌木，
根系比较发达，且吸水力强，喜沙埋，并能长出许多不
定根，形成稠密的根系网，使其在流动沙地上能稳定
生长，有很好的固沙作用；沙木蓼适宜生长于低位浅
山地区，耐旱性强，生长迅速，适宜营造水土保持林，
是荒漠地区优良的固沙灌木树种。本文自２００９—
２０１０年，采用热平衡包裹法，利用Ｄｙｎａｍａｘ茎流测
量系统，对宁夏盐池毛乌素沙地沙木蓼茎干液流进行
连续观测，并同步测量其环境影响因子，分析日、季茎
流变化规律和与环境影响因子的关联性，以期为恢复
和治理干旱荒漠区生态环境提供科学理论依据。
１　研究区区概况及试验方法
１．１　研究区概况
研究区位于毛乌素沙地南缘的宁夏回族自治区东
部盐池县，属陕、甘、宁、蒙４省（区）交界地带，地理坐
标为北纬３７°４８′，东经１０７°２３′，海拔约１　３５４ｍ，属典型
中温带大陆性季风气候区，晴天多，降雨少，光能丰富，
日照充足，年平均气温７．８℃，冬夏两季气候迥异，平
均温差２８ ℃左右，秋冬交节之际，昼夜温差可达
２０℃。年均降水量２８７ｍｍ，年平均风速２．６ｍ／ｓ，年平
均相对湿度５１％，无霜期１２８ｄ，绝对无霜期１００ｄ。
１．２　试验方法
２００９—２０１０年，在相同立地条件样地内分别选择
地径分别为１２．２，２１．２和３５．３ｍｍ，生长状况良好，无
疤无结沙木蓼植株，采用澳大利亚Ｄｙｎａｍａｘ公司生产
的热平衡（ｓｔｅｍ　ｈｅａｔ　ｂａｌａｎｃｅ，ＳＨＢ）包裹式茎流计观测
茎干液流动态变化。其原理是茎流计热源以恒定的功
率将热量传输给茎干，并通过能量的消耗来计算通过
茎干的液流量。将馈线与数采器（ＤＴ５０）连接，每
１０ｍｉｎ采集一次数据并自动记录保存，定期下载。
在样地附近旷野处布设Ｖａｎｔａｇｅ自动气象站同
步测量大气辐射、空气相对湿度、空气温度和风速等
气象因子。土壤含水量采用烘干法，土钻取样深度
２００ｃｍ，每隔２０ｃｍ取样一个，每样重复３次，并进行
室内称重烘干，计算含水量。每月取土样２次，降雨
加测１次。
１．３　数据处理
采用ＳＰＳＳ软件和Ｅｘｃｅｌ软件处理数据并做图，
利用测量系统自带软件处理５—１０月连续的茎干液
流数据。
２　结果与分析
２．１　茎干液流日变化规律
植物茎干液流日变化具有明显节律性。图１表
明，沙木蓼的茎干液流通量密度呈现多峰型，分析比
较２００９年和２０１０年６月１日（均为晴天）数据可知，
沙木蓼茎干液流变化规律比较稳定。清晨６：００左右
开始启动，并迅速上升，８：００第１次达到峰值，２００９
年为３１２．５７ｇ／ｈ，２０１０年为２２１．３９ｇ／ｈ，随后峰值处
于上下连续波动状态，持续时间保持在１０ｈ。此后
液流速率开始迅速下降，２１：００下降到最低值，２００９
年为０．７０ｇ／ｈ，２０１０年为６．０４ｇ／ｈ，夜间仍有液流，
虽没有白天明显，但也仍处于上下波动状态。这是因
为清晨太阳辐射弱，气温低，空气相对湿度高，植物液
流上升缓慢；随后，太阳辐射逐渐增加，气温逐渐升
高，空气相对湿度下降，气孔导度不断升高，液流速度
逐渐增强；而后，随着光照强度减弱，温度降低，空气
相对湿度增高，叶内外水汽压差减少，液流速度减小，
到日落时，液流速度降为最低值。沙木蓼茎干在夜间
仍有液流流动，这是因为白天植物消耗水分较多，植
物体内处于缺水状态，夜间蒸腾作用较弱，同时植物
体内与大气之间存在一定的水汽压差，使根部仍能吸
水，并补充白天失水，所以在夜间仍有部分液流存在。
从图１可以看出，２０１０年的沙木蓼平均液流速
率高于２００９年，２０１０年最大峰值为２２３．９ｇ／ｈ，一天
内液流累积量达到４　２４８ｇ，２００９年最大峰值则为
９５．９ｇ／ｈ，一天内液流累积量为３　２２０ｇ。其中最为
突出的是２ａ的夜间液流速率，２０１０年夜间液流在
２０：１０时达到０．１ｇ／ｈ为最低值后，会有明显的迅速
上升现象，并在２３：５０时上升到了３５３．６ｇ／ｈ，大于白
天最大峰值１０：２０时的２５５．３ｇ／ｈ，这是因为２０１０年
土壤水分较充足，夜间根系从土壤中吸收足够的水分
９６第３期 　　　　　　乌日娜等：沙木蓼蒸腾耗水特性及环境影响因子研究
来补给白天的蒸腾失水；２００９年在２１：００后只有微
弱的夜间液流流动，从２１：００至次日６：００启动前的
平均液流量为２６１ｇ，占全天总量的１２．３４％。但是
在国外的液流研究中，出现了夜间零液流（ｚｅｒｏ　ｓａｐ－
ｆｌｏｗ　ｐｏｉｎｔ）的情况，并且夜间液流量也比本文中数值
略小，这是与研究地带有关。本研究是在毛乌素沙地
进行，属于半干旱荒漠地带，是植物为了适应缺水环
境下的耐旱表现。郭卫华等［１］研究沙棘和中间锦鸡
儿的干旱胁迫表明，这２种灌木夜间蒸腾占全天蒸腾
的比例相大，夜间蒸腾在不同物种之间、不同供水量
之间存在明显差异，而且越干旱的环境比例越大，这
与本文研究的沙木蓼相吻合。这也能充分说明沙木
蓼的耐旱特性以及作为一种耐旱灌木的优势所在。
图１　２００９年和２０１０年沙木蓼茎干液流日变化（６月１日）
２．２　茎干液流季变化规律
沙木蓼茎干液流随季节变化呈现出相应的规律
性。图２为２０１０年和２００９年沙木蓼茎干叶流的季变
化规律，分别为２ａ内５—８月每日的液流通量，其变化
规律有所不同。由图２可以看出，由于５月植物处于
生长初期，叶子还未完全发芽，蒸腾速率较小，又受到
土壤水分限制，因而这段时间树木液流累积量较小，
２００９年５月液流日累积量为２　３４２．７２ｇ，２０１０年则
为４　００３．５６ｇ；进入６月后，植物叶片迅速展开，进入
快速生长期，液流速度明显提升，特别是２０１０年６月
降雨增加，土壤含水量急剧升高，液流累积量也在６
月８日达到了最大值６　３６９ｇ；７—８月进入雨季，土壤
含水量增加，植物液流速率增大，２００９年７月平均
日累积量为３　１６５．７９ｇ，比５月增加了３５％；８月
液流速率达到整个生长季的峰值，但累积量却小于
６月展叶期，２００９年８月为２　５４６．１６ｇ明显小于６
月３　４５１．８２ｇ，２０１０年８月（３　３４５．９０ｇ）与６月
（４　５２１．０５ｇ）日平均累积量差值为１　１７５．１６ｇ，这是
２ａ不同时间内环境影响因子共同作用的结果。２００９
年每月液流累积量均达到一个峰值，其中，２００９年
５—６月季累积液流量小于２０１０年；但进入７月以
后，２００９年数值稳定升高，且在７月２６日液流通量
达到最大峰值７　３８８．８ｇ，高于２０１０年７月１０的最
大值５　４５４．３ｇ，并且在８月迅速升高，这是由于８月
处于植物生长旺盛期，需水较多同时由于此期土壤含
水量增加，所以液流累积量也出现较大值。由图２可
知，虽然２００９年最大液流通量值高于２０１０年，但平
均日液流通量２０１０年要明显高于２００９年，因为２ａ
测量均在同一植株上，随着植株的生长，２０１０年树干
直径大于２００９年，因此，随着叶片的增加，蒸腾量有
所增大，并且树干中木质部导管也随着生长，２０１０年
的平均日液流通量要明显高于２００９年。
图２　２００９年和２０１０年沙木蓼茎流季变化规律
２．３　环境因子对茎干液流的影响
植物在生长过程中，除水分是重要的限制因子
外，环境因子也对其生长有重要影响。本文对２００９
年同步测定的影响沙木蓼茎干液流的气象因子包括
太阳辐射、温度、大气相对湿度以及风速进行相关性
分析，找出茎干液流日变化与各环境因子间的规律
性。分析７月１—４日的液流与环境因子相关性得
出，液流与太阳辐射、温度、大气相对湿度、风速的偏
相关系数分别为０．８３２，０．４９３，－０．４７４，－０．５７１，进
而可知在环境因子中，太阳辐射是影响沙木蓼茎干液
流最主要的因素，其次是空气温度，大气相对湿度和
风速对液流影响较弱如图３所示。太阳辐射和空气
温度与液流的变化是同步的，太阳辐射一是影响大气
温度以及植物体温度。在清晨随着太阳辐射的升高，
温度逐渐上升，沙木蓼体内外水汽压差增大，在蒸腾
拉力的影响下，根部开始吸水，液流有了明显的上升。
午后随着太阳辐射的减弱，温度下降，液流在２１：００
０７ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　水土保持通报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第３２卷
也开始迅速下降，这种作用机理与清晨正好相反，是
由于主要环境因子的影响下，植物体内和大气之间的
水汽压差值减小，导致液流减小。二是可以诱导叶片
气孔的开合进而影响蒸腾［９］，在中午由于太阳辐射较
强，沙木蓼为了避免蒸腾失水，叶片气孔就会暂时关
闭，图１中显示沙木蓼在中午有暂时的“午休”现象；
在一定范围内，大气温度升高促进蒸腾作用，当温度
升高时，就会增大细胞间隙与外界的蒸汽压差，从而
促进植物的蒸腾作用，当然温度过高会引起植物过度
失水，此时蒸腾会降低 ，这也是植物对外界环境适应
的一种表现［１５］。空气相对湿度则是影响植物内和外
界之间的水汽压差进而影响液流的，图３反映了大气
相对湿度与液流速率的变化规律，在中午由于空气相
对湿度较低，植物体内外水汽压差值大，所以液流在
中午能达到一天中的最大值；反之，在傍晚，空气相对
湿度恢复，植物体内外水汽压差减小，植物没有足够
的根压使水分运输，表现为液流量显著减小，由此表
明，空气相对湿度与茎干液流的变化趋势相反。风速
与液流的变化也具有负相关性，风主要是靠影响叶表
温度来影响蒸腾的。
图３　２００９年７月２－４日液流速率与太阳辐射和大气相对湿度的日变化
　　环境因素作用于植物蒸腾是一个十分复杂的过
程。将以上４种环境因子作为自变量，液流速率作为
因变量，利用逐步法作回归分析，得出沙木蓼液流速
率与各因子的多元回归方程：
　Ｙ＝４０８．６１３＋０．３７４Ｓ＋２１．３１３Ｗ－
４．６２７　Ｈ－８．２８４Ｔ
式 中：Ｙ———液 流 速 率 （ｇ／ｈ）；Ｓ———太 阳 辐 射
（Ｗ／ｍ２）；Ｈ———大气相对湿度（％）；Ｔ———空气温
度（℃）；Ｗ———风速（ｍ／ｓ）。回归方程中显著性概率
均为０．０００，Ｒ２＝０．７４８，可以很好地反映各环境因子
与液流间的关系。
由上面的回归方程可知，太阳辐射是影响沙木蓼
最主要的因子。将２００９年和２０１０年７月太阳辐射
日均值进行比较（２００９年７月仅为２１ｄ），２ａ中７月
最大 辐 射 量 变 化 差 异 不 明 显，其 中 ２０１０ 年 为
３３３．４Ｗ／ｍ２，２００９年为３２６．９Ｗ／ｍ２，但是２０１０年
辐射量日均值较平稳，变化幅度不大，而２００９年则波
动明显，这就解释了图２液流通量变化幅度的原因。
２．４　土壤水分动态分析
在半干旱荒漠中，有效的大气降水是土壤补给植
物水分最有效的来源。图４为２０１０年随土层深度沙
木蓼林下土壤含水量的变化规律。由图４可以看出，
土壤含水量呈垂直分布规律，其规律为随着土层深度
的增加，含水量呈先增大，再减小，最后逐渐达到稳定
状态。５—６月由于气温较低，还未形成大气降水，土
壤中水分比较稳定；随着雨季的到来，７—８月降雨逐
渐增加，土层含水量也有明显的升高；９月则随着降
雨的减少，土层水分也相应地呈现下降趋势，但仍高
于５—６月。从土层含水量的变化规律可以分析植物
茎干液流在生长季节中的需水要求，６月中旬，沙木
蓼开始全面生长，而此时大气无降雨，５—６月土壤含
水量较低，由于受到土壤水分的限制，沙木蓼的茎干
液流也比较低。但到了８月，土壤含水量达到了峰
值，此时液流也达到了生长季节的最大值；随着９月
土壤水分的减少，沙木蓼的液流也出现明显的下降。
这时植物也处于生长后期，叶子衰老变黄，生理活动
减慢，所以液流也较少。
图４　不同土层深度含水量变化
　　注：土层序号１为０—１０ｃｍ土层；２为１０—２０ｃｍ土层；３为２０—
４０ｃｍ土层；４为４０—６０ｃｍ土层；５为６０—８０ｃｍ土层；６为８０—１００
ｃｍ土层；７为１００—１２０ｃｍ土层；８为１２０—１４０ｃｍ土层；９为１４０—
１６０ｃｍ土层；１０为１６０—１８０ｃｍ土层；１１为１８０—２００ｃｍ土层。
１７第３期 　　　　　　乌日娜等：沙木蓼蒸腾耗水特性及环境影响因子研究
３　讨 论
在对２００９—２０１０年５—８月同株沙木蓼茎干液
流的连续观测后发现，沙木蓼茎干液流日、季变化规
律一致，均成单峰曲线，并且随着季节的变化，液流速
率表现出５，８月较低，６，７月较高的特点，这与郭跃
等［１５］对毛乌素沙地沙木蓼耗水特性的研究一致。但
是，２ａ的研究发现，沙木蓼液流速率及液流累积量以
及夜间液流流速均有差异，这主要是环境因子作用的
结果。图１表明，２００９年６月１日，沙木蓼液流速率
表现 为 ２１：００—６：００ 较 低，平 均 液 流 速 率 为
２８．６ｇ／ｈ，占全天平均液流速率的９．９６％，２０１０年表
现出夜间有较高低液流速率，甚至最大值高于白天峰
值，２１：００—６：００平均液流速率２１８．７ｇ／ｈ，高于白天
１５１．２ｇ／ｈ。李海涛等对五角枫（Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ）、棘皮桦
（Ｂｅｔｕｌａ　ｄａｖｕｒｉｃａ）等阔叶树种及湿地松 （Ｐｉｎｕｓ
ｅｌｌｉｏｔｔｉｉ）等进行研究后，认为夜间上升液流的动力可
能是由于根压的存在。
２００９年沙木蓼日平均耗水量５月４　００３．５６ｇ，高
于８月３　３４５．９０ｇ，２０１０年则是８月２　５４６．１６ｇ，高
于５月２　３４２．７２ｇ日平均耗水量。由图４可知，２０１０
年８月各层土壤含水量均高于５月，使得沙木蓼在８
月仍有足够的水分补给给植株进行生理活动，同时这
也可能与生长周期和生长速率有关。樊敏等 认为刺
槐在春季树干液流流速和日耗水量均高于夏季，这与
刺槐为春季速生型树种有密切的关系。因此在植被配
置时，应考虑当地的环境因素和降水的季节分配以及
树种耗水的季节变化进行合理种植，这对充分利用当
地有限水资源和提高水分利用率具有重要意义。
４　结 论
（１）沙木蓼茎干液流日变化有显著规律性，液流
速率呈多峰曲线，昼夜变化明显。清晨６：００开始启
动，８：００第１次达到峰值，在环境因子的作用下，陆
续出现多个峰值，并处于连续波动状态，持续时间保
持在１０ｈ，并在２１：００后迅速下降。夜间液流缓慢流
动，虽没有白天明显，但仍有液流。
（２）在整个生长季中，沙木蓼的液流也具有节律
性。５月植物处于生长初期，受到土壤水分的限制，
液流累积量较小；进入６月，植物叶片迅速展开，进入
快速生长期，液流速度显著提升；７—８月进入雨季，
土壤含水量增加，植物生长旺盛，液流速率达到生长
季最大值；９月随着植物叶子衰老脱落，生理作用减
慢，沙木蓼的液流量也逐减降低。
（３）太阳辐射、空气温度、大气相对湿度以及风
速是影响沙木蓼液流速率的因子，其中太阳辐射、空
气温度与液流速率呈正相关，大气相对湿度和风速则
与液流变化呈负相关。沙木蓼流速率与各因子的多
元回归方程为Ｙ＝４０８．６１３＋０．３７４Ｓ＋２１．３１３Ｗ－
４．６２７　Ｈ－８．２８４Ｔ。
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