全 文 ：第 26 卷 增刊 2 农 业 工 程 学 报 Vol.26 Supp.2
2010年 12月 Transactions of the CSAE Dec. 2010 195

控水处理对胡杨、灰胡杨生长特性及水分利用效率的影响
王海珍 1,2，韩 路 1,2※，徐雅丽 2，王 琳 2
（1. 新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，阿拉尔 843300；
2. 塔里木大学植物科学学院，阿拉尔 843300）

摘 要：为提高塔里木盆地农田防护林灌溉水的利用效率，选择适宜的防护林树种，以塔里木荒漠优势树种胡杨和灰胡
杨为试验材料,利用盆栽方法研究不同控水处理对 2 树种的生长特性、光合参数、叶绿素荧光动力学参数、蒸腾耗水特性
和水分利用效率的影响。结果表明，2 树种光合参数、叶绿素荧光动力学参数（除非光化学猝灭系数 qN）、耗水量、耗水
强度、生物量和水分利用效率均随供水量的减少而下降，重度胁迫下明显降低。与适宜水分相比，不同水分胁迫处理下
胡杨的光合参数、叶绿素荧光参数、耗水量与生物量下降幅度均小于灰胡杨，重度胁迫下明显高于灰胡杨。胡杨整体水
分利用效率、叶片潜在水分利用效率与瞬时水分利用效率在中度胁迫下最高，灰胡杨则在轻度胁迫下最高。2 树种耗水
强度与模比系数均在 7 月达最高峰。综合来看，干旱环境下胡杨光合速率、水分利用效率高，蒸腾耗水少，能更好利用
有限水资源而生存。因此，塔里木农田防护林建设优先以胡杨为主，其次为灰胡杨。胡杨、灰胡杨林地土壤含水率分别
控制在田间持水率的 45%～50%、60%～65%为宜、灌溉关键时期以 7 月为佳。
关键词：水分，胁迫，效率，胡杨，灰胡杨，耗水特性
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.z2.037
中图分类号：Q945；S758 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2010)-Supp.2-0195-07
王海珍，韩 路，徐雅丽，等.控水处理对胡杨、灰胡杨生长特性及水分利用效率的影响[J]. 农业工程学报，2010，
26(Supp.2)：195－201.
Wang Haizhen, Han Lu, Xu Yali, et al. Effects of water stress on growth characteristics and water use efficiency of Populus
euphratica and Populus pruinosa [J]. Transactions of the CSAE, 2010, 26(Supp.2): 195－201. (in Chinese with English abstract)

0 引 言
农田防护林是当前人类改善农区自然环境、积极有
效且又力所能及的生物工程。大量研究表明，农田防护
林可有效改善农业生态环境，减少土壤蒸发，减轻自然
灾害的危害，提高灌溉水利用率和居民生活质量，是农
区社会经济可持续发展的重要途径[1-2]。在中国棉花与瓜
果生产的重要基地—新疆南部，气候极端干旱，风大、
沙频，自然条件恶劣，建立适合当地生态环境的防风固
沙生态林，以保障南疆绿洲工农业的可持续发展与社会
稳定尤其重要。然而，近年来塔里木河流域土地超量开
垦与水资源的不合理利用，致使塔里木河中、下游断流，
水资源匮乏已成为日益突出的问题。由于水分胁迫造成
的作物和树木减产,已超过其他环境胁迫（盐碱、风沙）
造成的总和。在植物生长发育期间如何进行土壤水分的
调控以提高植物产量和水分利用效率（WUE），是生物
学节水领域研究的热点和难点之一[3]。因此，广泛地开展

收稿日期：2010-01-16 修订日期：2010-09-20
基金项目：国家自然科学基金项目（30960033，31060066）；新疆生产建设
兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室开放基金（BR0810）
作者简介：王海珍（1971－），女，甘肃成县人，副教授，主要从事植物生
理生态方面的研究。阿拉尔 塔里木大学植物科学学院，843300。
Email: whzzky@163.com
※通信作者：韩路（1971－），男，江苏邳州人，副教授，主要从事退化生
态系统恢复与重建技术研究。阿拉尔 塔里木大学植物科学学院，843300。
Email: hlzky@163.com
工程、农艺与生理节水等农业高效用水技术[4]研究，掌握
农田防护林配置树种的蒸腾耗水特性[2]、提高树种水分利
用效率、灌溉水利用率[5]的节水措施，是解决干旱区日益
缺水条件下农田防护林与农作物争水矛盾的有效途径。
当前，许多学者对干旱区节水灌溉技术与作物需水耗水
规律及提高作物水分利用效率开展了广泛的研究[4-8]，但
对干旱区农田防护林体系结构配置特征、树种选择与搭
配、树种蒸腾耗水特性与水分利用效率及综合防护效益
等方面的研究还较少。本文从改善植物水分利用特性与
抗旱节水的角度出发,研究塔里木防护林宜栽树种—胡杨
（Populus euphratica Oliv）和灰胡杨（Populus pruinosa
Schrenk）在不同控水处理下的生物量、蒸腾耗水特性及
水分利用率差异,以比较和评判其对水分环境的协调适应
性，旨在从生物节水的角度筛选出耐旱性强、耗水量少、
水分利用效率高的适生树种，为改善农田防护林的用水
方式及制定合理的灌溉制度、农业退水的补灌措施提供
理论依据，以减少防护林对农田作物用水的消耗，保障
绿洲农业生产的健康发展并发挥其最大生态效益。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验在塔里木大学农业试验站进行。该站位于塔克
拉玛干沙漠北缘、塔里木河上游（40°35′N，80°50′E；海
拔 1 006 m）的阿拉尔垦区,属典型暖温带大陆性干燥气
候，境内地势平坦，沙漠、绿洲、河流相间，是一个具
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有多种生产类型和特色鲜明的荒漠绿洲灌溉农业区。区
内光热资源丰富，昼夜温差大。年日照时数 2 750～3 029
h，年太阳总辐射达 5.89×105 J/cm2，≥0℃的有效积温为
4 132.7℃，平均气温≥10℃的持续日数为 201 d，年平均
降雨量小于 50 mm，年平均蒸发量大于 2 500 mm；风沙
灾害频繁，春、夏季多大风天气，是该地区风沙危害的
主要季节。气候干旱和水资源短缺是当地农业生产的主
要制约因素，发展节水农业具有极其重要的意义。
1.2 试验设计
试验材料为塔里木盆地荒漠优势树种—胡杨、灰胡
杨的 2 年生幼苗，株高 75～85 cm、地径 0.5～0.8 cm。盆
栽直径 28 cm、高 30 cm，盆土为林地土壤，盆中装等量
过筛棕钙土（含水率 0.84%）15 kg。土壤体积质量 1.33
g/cm3、土壤有机质质量分数 1.201%、全氮质量分数
0.057%、全磷质量分数 0.089%、pH 值 8.35、总盐质量分
数 1.372 g/kg、田间持水率（θf）24.43%。
试验在塔里木大学农业试验站自制人工防雨棚中
进行，选择大小基本一致的苗木于 3 月下旬植入塑料盆
中。根据试验设计分别进行 4 种不同控水处理：①E1、
H1 适宜水分(75%～80%θf)，土壤含水率（θt）为 19.54％～
18.32％；②E2、H2轻度胁迫（65%～60%θf），θt为 15.88％～
14.66％；③E3、H3中度胁迫（50%～45%θf），θt为 12.21％～
10.99％；④E4、H4重度胁迫（30%～35%θf），θt为 8.55％～
7.33％；其中 E 表示胡杨，H 表示灰胡杨。采用随机区组
设计，4 种不同控水处理均设 6 次重复，每桶 3 株苗，并
分别设置对照盆。各处理置于相同光照条件下，阴雨天
用防雨棚遮挡。苗木栽植后浇水使之正常萌发与生长，
然后按试验设计进行水分处理，不浇水待土壤水分自然
消耗至设定标准后，用称质量法控制土壤含水率在设定
的不同控水范围内，并定期补充其水分消耗，准确记录
加水量并计算耗水量。
1.3 测定指标与方法
1.3.1 水分参数的测定
土壤含水率用烘干法测定；田间持水率用环刀法测
定；灌水量以固定容器计量，每天傍晚利用天平称量测
盆质量,根据前后 2 次的质量差计算 2 树种实际耗水量,并
计算耗水强度和模比系数（阶段耗水量占总耗水量的百
分比）。试验结束时剖盆用清水冲洗，按器官分别烘干
称质量。
1.3.2 光合气体交换特性测定
按照试验方案进行水分处理，达到控水要求后每月
中旬选择晴朗天气于 8:00～20:00 用 LI-6400 型便携式光
合仪（USA，LI-COR）测定盆栽苗木功能叶的净光合速
率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间 CO2
浓度（Ci）等指标及光合有效辐射（PAR）、空气温度（Ta）
等环境因子,测定所用空气来自压缩空气钢瓶，CO2 浓度
为 360 µmol/mol，每处理测定 3 株,每株测定新梢上标记
好的 2 片位置相同的功能叶。试验中为减少测定时间造
成的误差，各处理先只测 1 盆，全部处理测定完成后再
测第 2 盆，依次循环进行。
1.3.3 叶绿素荧光参数测定
8 月中旬上午 10:00～12:00 用便携式叶绿素荧光仪
（PAM2100，Walz，Germany）测定标记叶片（同期测定
叶片光合特性）的叶绿素荧光参数。叶片荧光参数测量
由电脑控制，测定方法参照赵丽英[9]，获得初始荧光（F0）、
最大荧光（Fm）、光系统 2（PSⅡ）原初光能转化效率
（Fv/Fm）、PSⅡ光化学的有效量子产量（Fv′/Fm′）、PS
Ⅱ光化学能量转换的有效量子产量（ФPSⅡ）、光化学猝
灭系数（qP）与非光化学猝灭系数（qN）等荧光参数，
计算方法参照 Demmig Adams[10]。
1.3.4 水分利用效率根据下式进行计算
整体水分利用效率 WUEM=Y/TET[5]，式中，Y 为单株
生物量，g；TET 为苗木生长期的总耗水量，kg；叶片水
平的瞬时水分利用效率按 WUEL=Pn/Tr；潜在水分利用效
率 WUEP=Pn/Gs 计算[11]，用来从叶片角度反映单位蒸腾
耗水的生产效率。
试验数据采用 SAS6.12 软件进行统计分析，多重比
较采用 DUNCAN 法。
2 结果与分析
2.1 不同控水处理对胡杨、灰胡杨净光合速率(Pn)、气
孔导度(Gs)与蒸腾速率（Tr）的影响
光合作用为植物生长提供物质和能量，是植物生长
发育的基础和生产力高低的决定性因素[8]。从表 1、图 1
可看出，胡杨、灰胡杨的 Pn、Tr 与 Gs 对不同控水处理
的反应基本一致，均随着土壤水分的下降而降低，重度
水分胁迫下下降最显著。胡杨生长期的 Pn、Tr 在不同控
水处理间的差异分别达极显著和显著水平；灰胡杨的 Pn、
Tr 随胁迫加剧各处理间的差异显著增大，但 Gs 差异不明
显。与适宜水分相比,轻度、中度与重度水分胁迫下胡杨
的 Pn、Gs、Tr 值下降幅度均明显高于灰胡杨，但胡杨
Pn、Tr、Gs 在不同控水处理下均极显著高于灰胡杨，分
别高 132.3%、100.7%、50.0%。这和我们对天然林胡杨、
灰胡杨的光合水分生理研究结果相吻合[12]。表明胡杨对
土壤水分亏缺具有较强的忍耐力和自我调节能力，可通
过调节 Gs 来维持较高的光合同化能力，减轻土壤干旱对
其造成的伤害。
2.2 不同控水处理对胡杨、灰胡杨叶绿素荧光特性的影响
不同控水处理影响土壤水分的变化,而土壤水分直接
影响植物的生长发育与光合特性 [13]。PSⅡ潜在活性
（Fv/F0）用于衡量逆境下 PSⅡ是否受到损伤,表明反应中
心的活性大小,而 PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）则用于
评价 PSⅡ原初光能转换效率[14]，其值大小与光合电子传
递活性成正比[13]。由图 2 可见，胡杨、灰胡杨的 Fv/F0
和 Fv/Fm 值均随土壤水分胁迫加剧而降低，重度水分胁
迫下降最明显。不同控水处理下胡杨、灰胡杨的 Fv/F0值
间差异分别达到极显著、显著水平，Fv/Fm 值则在适宜水
分与重度胁迫下差异达显著水平。不同控水处理下胡杨
的 Fv/F0、Fv/Fm 值均明显高于灰胡杨，特别是重度水分
胁迫下分别高 12.16%、2.54%，表明不同水分胁迫下胡杨
增刊 2 王海珍等：控水处理对胡杨、灰胡杨生长特性及水分利用效率的影响

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图 1 不同控水处理对胡杨、灰胡杨气孔导度的影响
Fig.1 Effects of water stress on stomatal conductance of
Populus euphratica and Populus pruinosa
图 2 不同控水处理对胡杨、灰胡杨 Fv/F0、Fv/Fm 的影响
Fig.2 Effects of water stress on Fv/F0、Fv/Fm of Populus
euphratica and Populus pruinosa
的 PSⅡ反应中心受胁迫程度轻、仍能保持较高的光合电
子传递活性,其光合器官能把所捕获的光能较高效地转化
为生物化学能。ФPSⅡ反映叶片用于光合电子传递的能量
占所吸收光能的比例，高 ФPSⅡ效率有利于提高作物的
光能转化效率,为暗反应的碳同化积累更多的能量[13]，同
时也是光合作用光抑制的度量指标[15]。Fv′/Fm′是有效光
化学量子产量,它反映 PSⅡ反应中心原初光能捕获效率
[13]。由图 3 可见，胡杨、灰胡杨的 ФPSⅡ、Fv′/Fm′均随
土壤水分供应的减少而降低，重度水分胁迫下 2 树种的
ФPSⅡ、Fv′/Fm′与其它控水处理间的差异均达显著水平。
不同供水处理下胡杨的 ФPSⅡ、Fv′/Fm′均高于灰胡杨，
尤其 ФPSⅡ在适宜、轻度与中度水分胁迫下无显著差异，
表明胡杨即使在中度水分胁迫下仍能捕获较多的光能和
维持较高的光能转化效率，有利于形成较多的 ATP 和
NADPH+H+，提高碳同化能力。
表 1 不同控水处理对胡杨、灰胡杨净光合速率与蒸腾速率的影响
Table 1 Effects of water stress on net photosynthetic rates and transpiration rates of Populus euphratica and Populus pruinosa
净光合速率 Pn/（µmol·m-2·s-1） 蒸腾速率 Tr/（mmol·m-2·s-1）
处理
6 月 7 月 8 月 9 月 平均 6 月 7 月 8 月 9 月 平均
E1 15.80A 20.03A 19.65A 15.58A 17.76A 10.88Aa 12.50A 12.44A 8.97Aa 11.19A
E2 13.08B 18.35B 17.21B 13.82B 15.61B 8.74Bb 9.76B 9.82B 7.68Bb 9.00B
E3 11.52C 15.73C 15.52C 11.83C 13.65C 6.23Cc 7.68C 8.28C 6.07Cc 7.07C
E4 7.81D 10.12D 9.72D 8.39D 9.01D 5.67Cd 6.64D 6.57D 5.99Cc 6.22C
H1 7.57Aa 6.70Aa 6.59Aa 6.44Aa 6.82aA 5.62Aa 4.53Aa 5.28Aa 3.90Aa 4.83A
H2 7.18Ab 6.65Aa 6.48Aa 5.98Aab 6.57aAB 4.65Bb 4.14ABb 4.83Ab 3.43ABb 4.26B
H3 6.54Bc 6.12Bb 5.78Bb 5.59Ab 6.01bB 4.62Bb 3.95Bbc 4.34Bc 3.32ABb 4.06BC
H4 4.47Cd 5.02Cc 4.84Cc 4.59Bc 4.73cC 3.53Cc 3.68Bc 4.02Bd 2.87Bc 3.53C
注：分别对表中每一列数据胡杨、灰胡杨分别进行方差分析，同一列标有相同字母的两数间无差异，小写字母为 5％水平，大写字母为 1％水平，下同。





图 3 不同控水处理对胡杨、灰胡杨 Fv′/Fm′、ФPSII、qN、qP 的影响
Fig.3 Effects of water stress on Fv′/Fm′、ФPSII、qN、qP of Populus euphratica and Populus pruinosa

光化学猝灭系数（qP）反映的是 PSⅡ天线色素吸收
的光能用于光化学电子传递的份额,在一定程度上反映了
PSⅡ反应中心的开放程度；非光化学猝灭系数（qN）反
映的是 PSⅡ天线色素吸收的光能不能用于光合电子传递
而以热能耗散掉的能力与光合机构的损伤程度,是一种保
护机制[13-14,16]。由图 3 可见，胡杨、灰胡杨的 qP 均随土
壤水分胁迫的加剧而下降，而 qN 则逐渐增高。胡杨的 qP
在适宜、轻度与中度水分胁迫间无显著差异，灰胡杨的
qP 在中度、重度胁迫下与适宜、轻度胁迫间差异达显著
水平。胡杨、灰胡杨的 qN 在适宜与轻度胁迫间无差异，
农业工程学报 2010 年

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但随水分胁迫加剧急速增高、差异增大。中度与重度胁
迫下灰胡杨的 qN 分别比胡杨高 28.8%与 60.4%。表明不
同水分胁迫下胡杨的 PSⅡ反应中心受抑制较轻，仍能维
持较高的开放程度，将更多的光能用于推动光合电子传
递，从而提高光合电子传递能力，同时 qN 的提高，有助
于耗散过剩的激发能，从而保护光合机构免受或少受损
伤，维持较高的光合速率。
2.3 水分胁迫对胡杨、灰胡杨生长与生物量的影响
水分是干旱、半干旱区植物生长的关键限制因子。
土壤水分胁迫抑制植物生长发育、降低光合性能，最终
导致作物的生物量、产量和水分利用效率(WUE)下降，下
降的幅度又因水分控制水平及所处时期而异[3]。由表 2 可
见，胡杨、灰胡杨幼苗株高、新梢生长量与叶、枝、根
和总生物量均随土壤水分的下降而降低，重度水分胁迫
下降最显著。与对照（适宜水分 E1、H1）相比，灰胡杨
轻度、中度与重度水分胁迫下的生物量分别降低 21.6%、
44.3%、63.5%；胡杨则分别降低 20.4%、31.9%、47.1%，
2 树种不同控水处理下生物量间的差异均达极显著水平。
灰胡杨在适宜与轻度水分胁迫下茎、枝、叶、根与总生
物量均明显高于胡杨，而中度与重度水分胁迫下则明显
低于胡杨。结合生长势来看，不同控水处理下胡杨株高、
地茎、新梢增长量与根质量、根质量百分比均明显高于
灰胡杨，表明胡杨对低水环境具有较强的忍耐力与保水
能力，比灰胡杨更适应干旱环境。另外，2 树种叶片与根
系质量在不同控水处理下的差异均达到极显著水平，表
明植物叶片和根系对水分胁迫较敏感。因此，干旱荒漠
区营造防风林时应适当增大林木栽植密度，提高其防风
效果。
表 2 水分胁迫对胡杨、灰胡杨生长与生物量的影响
Table 2 Effects of water stress on growth and biomass of Populus euphratica and Populus pruinosa
增量/cm
处理
株高 地茎 新梢长
主茎/g 新梢/g 叶片/g 根系/g 生物量/g
E1 16.50Aa 0.25Aa 14.47A 6.95(26.34%)A 1.47(5.59%)Aa 6.11(23.17%)A 11.84(44.90%)A 26.37A
E2 13.56Ab 0.17ABb 11.38B 5.72(27.25%)B 0.78(3.72%)Bb 4.67(22.23%)B 9.83(46.81%)B 20.99B
E3 9.53Bc 0.13BCb 8.18C 4.49(24.99%)C 0.55(3.06%)BCc 4.37(24.30%)C 8.56(47.65%)C 17.97C
E4 6.28Bd 0.07Cc 2.94D 3.50(25.11%)D 0.36(2.57%)Cd 2.42(17.35%)D 7.67(54.97%)D 13.95D
H1 9.90A 0.17Aa 12.36Aa 7.11(24.35%)Aa 1.14(3.90%)Aa 7.97(27.28%)A 12.98(44.47%)A 29.20A
H2 9.18A 0.15ABa 10.44Ab 6.16(26.92%)Ab 0.87(3.80%)ABb 5.84(25.48%)B 10.03(43.80%)B 22.90B
H3 8.72A 0.08ABb 6.50Bc 4.28(26.31%)Bc 0.53(3.26%)BCc 3.91(24.02%)C 7.55(46.41%)C 16.26C
H4 4.20B 0.03Bb 2.14Cd 3.42(32.13%)Bd 0.28(2.62%)Cd 1.96(18.37%)D 4.99(46.88%)D 10.65D
注：括号内为各器官干质量占总生物量的百分比。
2.4 不同控水处理对胡杨、灰胡杨水分利用效率的影响
水分利用效率指消耗单位水量生产的干物质质量，
包括区域水平衡、农田水再分配及植物本身水分利用特
性等，但改善和提高植物自身的水分利用效率和抗旱性
已被视为进一步实现节水增产的潜力所在[5]。由表 3 可
见，不同控水处理下胡杨、灰胡杨生长期实际耗水量差
异颇大。与对照相比，轻度、中度与重度水分胁迫下灰
胡杨的耗水量分别减少了 31.19%、52.88%、73.23%；胡
杨分别减少了 31.92%、52.57%、69.16%。2 树种生长期
的实际耗水量在各处理间的差异均达极显著水平，灰胡
杨各处理耗水量均高于胡杨。灰胡杨 WUEM 在不同控水
处理下差异不显著，胡杨在重度胁迫与其它水分处理间
的差异达显著水平。这是因为重度水分胁迫下其水分的
节省幅度低于生物量下降的幅度，致使其水分利用效率
较低。4 种不同控水处理下 2 树种 WUEM均表现为轻度与
中度水分胁迫下较高，重度水分处理最低，其中胡杨以
中度水分胁迫下最高，灰胡杨以轻度水分胁迫下最高。
不同控水处理下 2 树种的叶片 WUEP间均无显著差异，而
叶片 WUEL 差异均达显著水平，其变化趋势与 WUEM 相
同。可见，适度水分胁迫可显著提高干旱荒漠区防风固
沙树种的 WUE，减少灌溉水的消耗、节约水资源。
根据不同控水处理下胡杨、灰胡杨整个生长阶段的
实际耗水量（x）与生物量（y）的对应关系，建立二者的
拟 合 方 程 如 下 ： 胡 杨 y=-0.0396x2+1.7099x-2.1998
（ R2=0.9989 ） ； 灰 胡 杨 y=-0.0261x2+1.4623x-1.6354
(R2=0.9958)；当耗水量 x=21.59 kg 时，胡杨生物量的最大
增量为 16.26 g/株；当耗水量 x=28.01 kg 时，灰胡杨生物
量的最大增量为 18.85 g/株。根据不同控水处理下胡杨、
灰胡杨整个生长阶段的实际耗水量（x）与水分利用效率
（ y）的对应关系，建立二者拟合方程如下：胡杨
y=-0.0068x2+0.1181x+0.6199 （ R2=0.9125 ） ； 灰 胡 杨
y=-0.005x2+0.0896x+0.6619（R2=0.9790）；当耗水量 x=8.68
kg 时，胡杨的 WUE 有最大值 1.13 g/kg；当耗水量 x=8.96
kg 时，灰胡杨的 WUE 有最大值 1.06 g/kg。
2.5 不同控水处理对胡杨、灰胡杨耗水量、耗水强度的
影响
由表 4 可见，胡杨和灰胡杨整个生长阶段实际耗水
量与耗水强度均为适宜水分＞轻度胁迫＞中度胁迫＞重
度胁迫，7 月份耗水量与整个生长期的耗水量在各处理间
的差异均达极显著水平，耗水强度仅在适宜水分与重度
胁迫下达到差异显著水平,表明 2 荒漠优势树种对土壤干
旱具有较强的忍耐力，仍可保持较强的新陈代谢活动。
比较不同控水处理下 2 树种各生长阶段累积耗水量（图
4），生长初期各处理间累积耗水量差异不大，随生长进
程处理间差异明显增大，特别是适宜水分与 3 种水分胁
迫处理间的差异愈趋明显。表 5 可见，不同控水处理下 2
树种各月的耗水强度、模比系数均表现出低→高→低的
趋势，均在 7 月达到最高。不同控水处理下灰胡杨各月
增刊 2 王海珍等：控水处理对胡杨、灰胡杨生长特性及水分利用效率的影响

199
耗水强度除重度胁迫外均明显高于胡杨且下降速度也高
于胡杨。因此，根据干旱区防风林树种的需水、耗水规
律，从提高水分利用率的角度出发，应在树种耗水高峰
期进行适当灌溉，以田间持水率的 45%～65%为宜。
表 3 不同控水处理下胡杨、灰胡杨的水分利用效率
Table 3 Effects of water stress on water use efficiency of Populus euphratica and Populus pruinosa
叶片瞬时水分利用效率 WUEL/‰ 叶片潜在水分利用效率 WUEP/‰ 处理 耗水量/ kg
生物量质
量增加/g
水分利用效
率 WUEM
/(g·kg-1) 6 月 7 月 8 月 9 月 平均 6 月 7 月 8 月 9 月 平均
E1 11.09A 11.92A 1.07a 1.45 1.60 1.58 1.74 1.59BCc 49.38 57.43 54.56 108.35 67.43a
E2 7.55B 8.33B 1.10a 1.50 1.88 1.75 1.80 1.73Bb 45.10 40.06 55.33 98.42 59.73a
E3 5.26C 5.86C 1.11a 1.85 2.05 1.87 1.95 1.93Aa 50.09 52.54 53.76 115.50 67.97a
E4 3.42D 3.11D 0.91b 1.38 1.52 1.48 1.40 1.45Cd 39.05 58.83 74.27 84.32 64.12a
H1 11.99A 12.15A 1.01a 1.35 1.48 1.25 1.65 1.41Bc 36.05 28.92 32.68 69.13 41.69a
H2 8.25B 8.65B 1.05a 1.54 1.61 1.34 1.74 1.54Aa 37.79 31.20 35.37 76.60 45.24a
H3 5.65C 5.80C 1.03a 1.42 1.55 1.33 1.68 1.48ABb 38.47 29.42 29.05 71.74 42.17a
H4 3.21D 2.78D 0.87a 1.26 1.36 1.20 1.60 1.34Cd 31.93 36.56 43.10 63.26 43.71a
表 4 不同控水处理下胡杨、灰胡杨各生长阶段的耗水量与耗水强度
Table 4 Effects of water stress on water consumption and intensity of different growth stages of Populus euphratica and Populus pruinosa
单株耗水量/kg
处理
6 月 7 月 8 月 9 月 全期
耗水强度
/(kg·d-1)
E1 2.45A 3.77A 2.93A 1.95A 11.09A 0.09a
E2 1.84B 2.34B 2.02B 1.35B 7.55B 0.06ab
E3 1.32C 1.64C 1.29C 1.01B 5.26C 0.04ab
E4 0.92C 0.95D 1.00C 0.55C 3.42D 0.03b
H1 2.62A 3.88A 3.35A 2.06A 11.99A 0.10a
H2 2.04B 2.62B 2.20B 1.39B 8.25B 0.07ab
H3 1.41C 1.72C 1.51BC 1.02BC 5.65C 0.05ab
H4 0.86D 0.93D 0.98C 0.44C 3.21D 0.03b

a. 胡杨 b. 灰胡杨
图 4 不同控水处理下胡杨、灰胡杨各生长阶段的累积耗水量
Fig.4 Effects of water stress on cumulative water consumption of different growth stages of Populus euphratica and Populus pruinosa
表 5 不同控水处理下胡杨、灰胡杨各生长阶段的耗水强度与模比系数
Table 5 Effects of water stress on water consumption intensity and periodic consumption ratio of different growth stages of Populus
euphratica and Populus pruinosa
耗水强度/(kg·d-1) 模比系数/%
处理
6 月 7 月 8 月 9 月 6 月 7 月 8 月 9 月
E1 0.082Aa 0.122Aa 0.094Aa 0.065Aa 22.05D 33.97Aa 26.41C 17.58Bb
E2 0.061ABb 0.075Bb 0.065ABb 0.045Bb 24.34C 30.97Bc 26.81B 17.89Bb
E3 0.044BCc 0.053BCc 0.042Bc 0.034BCc 25.03B 31.26Bb 24.51D 19.21Aa
E4 0.031Cd 0.031Cd 0.032Bc 0.018Cd 26.85A 27.72Cd 29.39A 16.05Cc
H1 0.087A 0.125Aa 0.108Aa 0.069A 21.88Cc 32.37Aa 27.92B 17.21Bb
H2 0.068B 0.084Bb 0.071Bb 0.046B 24.72Bb 31.71ABa 26.62D 16.88Bb
H3 0.047C 0.055BCc 0.049Cc 0.034C 24.88Bb 30.39BCb 26.74C 18.00Aa
H4 0.029D 0.030Cd 0.032Cd 0.015D 26.79Aa 28.92Cc 30.51A 13.79Cc

农业工程学报 2010 年

200
3 结 论
1）水分胁迫对植物光合作用的影响是多方面的,不仅
直接引发光合机构异常,同时也影响光合电子传递。不同
控水处理下胡杨、灰胡杨除非光化学猝灭 qN 外，光合速
率 Pn、气孔导度 Gs、蒸腾速率 Tr、PSⅡ潜在活性 Fv/F0、
PSⅡ原初光能转化效率 Fv/Fm、PSⅡ光化学能量转换的
有效量子产量 ФPSⅡ、PSⅡ光化学的有效量子产量
Fv′/Fm′、qP 均随土壤水分下降而降低，重度水分胁迫下
显著降低。但胡杨各光合、荧光参数（除 qN）仍明显高
于灰胡杨，即使在重度水分胁迫下仍表现出高的 Pn、Gs、
Tr、Fv/F0、Fv/Fm、ФPSⅡ、Fv′/Fm′与低的 qN。这是胡
杨忍耐高温、强光与低水能力较强的重要生理表现,也是
其保持较高光合速率的原因。
2）不同控水处理对胡杨、灰胡杨幼苗生长与生物量
的影响较大。幼苗的株高、新梢生长量与叶、枝、根和
总生物量均随土壤水分下降而降低，重度水分胁迫下降
低更显著。不同控水处理下胡杨生物量的降低程度均低
于灰胡杨，重度水分胁迫下更明显。表明胡杨对低水环
境有较强的忍耐力与保水能力，比灰胡杨更适应在干旱
环境中生存。
3）胡杨、灰胡杨的耗水量、耗水强度、生物量均随
土壤水分减少而下降，各月的耗水强度、模比系数均表
现出低→高→低的趋势，均在 7 月份达到最高，生长阶
段累积耗水量与水分利用效率 WUE 则逐渐提高，但 2 树
种 WUE 均在重度水分胁迫下明显下降。表明适度的水分
胁迫虽然使净光合速率和蒸腾速率都下降,但蒸腾速率下
降幅度更大，奢侈耗水减少，WUE 反而提高了。重度水
分胁迫下由于植物光合机构受损严重，生长严重受抑，
致使植物的 WUE 降低。
4）结合光合荧光参数、生长与蒸腾耗水特性来看，
塔里木盆地农田防护林建设优先选择的树种是胡杨，其
次是灰胡杨。在中度、轻度水分胁迫下胡杨和灰胡杨的
WUE 最高。人工灌溉时胡杨、灰胡杨林应以土壤田间持
水率的 45%～50%、60%～65%为宜。2 树种的耗水高峰
均出现在 7 月，但此时也是棉花等大田作物的需水关键
期。因此，为防止与农作物争水，防护林的灌溉可利用
农业退水（微咸水）或与农田灌溉水混合进行人工灌溉，
达到既满足树木的生长需水又节约了水资源。提高防护
林树木的水分利用效率，是实现农林系统可持续发展的
必要保证。
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Effects of water stress on growth characteristics and water use efficiency
of Populus euphratica and Populus pruinosa

Wang Haizhen1，2, Han Lu1，2※, Xu Yali2, Wang Lin2
(1. Key Laboratory of Biological Resource Protection and Utilization of Tarim Basin, Xinjiang Production and Construction Group, Alar,
843300, China; 2. Institute of Plants Science, Tarim University, Alar, 843300, China)

Abstract: In order to improve the irrigation water utilization efficiency of farmland shelterbelt and select the appropriate
tree species in the Tarim basin, the growth characteristics, the photosynthetic and chlorophyll fluorescence kinetics
parameters, transpiration and water use efficiency (WUE) of Populus euphratica and Populus pruinosa were investigated
with pot-culture experiment.The results showed that the photosynthetic and fluorescence kinetics parameters (except
non-photochemical quenching coefficient, qN), water consumption and intensity, biomass and WUE declined with water
stress, with the least values of these parameters occurring at the severe water stress. Compared with parameters under
normal water irrigation, the reductions of photosynthetic and fluorescence parameters, water consumption and biomass
of Populus euphratica were all lower than those of Populus pruinosa under different water stress, however, the
reductions of Populus euphratica were higher than those of Populus pruinosa under severe water stress. The whole
water use efficiency (WUEM), intrinsic water use efficiency (WUEP), instantaneous water use efficiency (WUEL) of
Populus euphratica and Populus pruinosa were the highest under moderate stress and light stress respectively. For both
poplar species, the water-consumption intensity and periodic consumption ratio reached maximum in July. Based on
these findings, Populus euphratica was the preferred tree species than Populus pruinosa in establishing shelter forest on
farmlands in Tarim basin. The soil water contents of forestland of Populus euphratica and Populus pruinosa should be
about 45%~50% and 60%~65% of the field capacity, respectively, key time of irrigation is July.
Key words：water, stress, efficiency, Populus euphratica, Populus pruinosa, water consumption characteristics