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:2011-09-03 修回日期:2011-11-15
资助项目:国家自然科学基金项目“基于绿量的北方城市常见绿篱树木耗水—景观—生态功能模型研究”(50969006);内蒙古应用技术研究
与开发资金项目“规模化社区生活污水在绿地灌溉中应用的关键技术与激励策略研究”(20090514)
作者简介:于金丹(1984—),女(蒙古族),黑龙江省大庆市人,硕士研究生,主要从事水资源可持续利用方面的研究。E-mail:yujindan1984728
@163.com。
通信作者:王勇(1970—),男(汉族),内蒙古丰镇人,副教授,博士,主要从事节水灌溉理论与技术方面的研究。E-mail:wangyonglsx@163.com。
不同灌水条件对小叶女贞蒸散特性和生长的影响
于金丹,王 勇,李 兴,白玲晓
(内蒙古师范大学 内蒙古节水农业工程研究中心,内蒙古 呼和浩特010022)
摘 要:为了探讨不同水分处理对北方城市常见绿篱树木小叶女贞蒸散量及生长的影响,在呼和浩特市和
林格尔县盛乐经济园区进行了小区和盆栽试验。盆栽设9种水分处理,小区设4种,滴灌灌溉。研究结果
表明,小叶女贞蒸散量随灌水量增加而增加,在75%~100%田间持水量(FC)时最大,35%~45%FC时最
小;株高、冠幅与蒸散量呈开口向下的二次抛物线关系,在65%~100%FC时株高、冠幅最大,地上生物量
与蒸散量呈正相关;小叶女贞水分利用效率(WUE)随蒸散量的增加呈减小的趋势,在35%~45%FC时小
叶女贞的 WUE最大,但此区间的生物量最小,生长发育受到干旱胁迫最明显;小区滴灌的较佳灌水模式是
滴头流量选4L/h或5L/h,灌水量控制在415~470mm范围内。
关键词:小叶女贞;蒸散量;生长量;滴灌
文献标识码:A 文章编号:1000-288X(2012)03-0051-05 中图分类号:S793.9
Effects of Different Irrigation Conditions on Evapo-transpiration
Characteristics and Growth of Ligustrum Quihoui Carr
YU Jin-dan,WANG Yong,LI Xing,BAI Ling-xiao
(Inner Mongolia Engineering Research Center for Water-saving Agriculture,
Inner Mongolia Normal University,Hohhot,Inner Mongolia 010022,China)
Abstract:In order to explore the influences of diferent water treatments on evapo-transpiration and the growth of
common green hedge tree Ligustrum quihoui Carr in the cities of North China,smal plot and pot experiments
were carried out in the Shingle economic area of Horinger County and Hohhot City.Pot experiment had nine
water treatments and smal plot experiment,four drip irrigation treatments.Results show that more the irri-
gation amount is,the greater the evapo-transpiration wil be.The maximum evapo-transpiration occurs be-
tween 75%and 100%field capacity(FC)and the minimum evapo-transpiration,between 35%and 45%FC.
The relationship among plant height,crown diameter and evapo-transpiration may be described by a down-
ward quadratic parabola.The maximum evapo-transpiration occurs between 65%and 100% FC and evapo-
transpiration under different water treatments is positively correlated with aboveground biomass.The water
use efficiency(WUE)of Ligustrum quihoui Carr tends to decease with increasing evapo-transpiration.The
maximum evapo-transpiration occurs at 35%~45%FC,but biomass of Ligustrum quihoui Carr is the lowest
in the above range and drought stress becomes most obvious to its growth and development.The better drip
irrigation mode for Ligustrum quihoui Carr under the condition of smal plot drip irrigation is that water
dropper is 4or 5L/h and the irrigation amount is between 415and 470mm.
Keywords:Ligustrum quihoui Carr;evapo-transpiration;increment;drip irrigation
小叶女贞(Ligustrum quihoui Carr)为木犀科
女贞属半常绿灌木[1],是北方常见绿篱树木。它适应
性强,生长健壮,喜光耐荫。它对土壤要求不严,在一
般土壤中都能生长良好[2]。因其抗二氧化硫、氯气和
氟化氢等有害气体的能力较强,也能忍受较高的
粉尘、烟尘污染,常作为工矿企业隔离污染源的防护
林带,是城市绿化的优良树种。城市绿化树木的水分
生理和水分利用历来是学者们关注的重要课题,但
DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2012.03.055
以往的研究多集中在绿化树木的耐旱性和灌溉方法
的优化,注重耐旱树种的选择,先进灌溉技术的引进
和应用,对树木本身实际用水量的研究主要集中于大
面积森林中的林木,基于植物水分生理需求和生物量
的绿化树木耗水评价和灌溉制度的研究报道
较少[3-4]。
本研究选择小叶女贞为研究对象,通过小区和盆
栽试验,研究其蒸散耗水特性和不同蒸散量下的生长
及生物量的变化,旨在从枝叶水平探索小叶女贞植株
体的需水规律,为绿化灌木和绿篱节水灌溉制度的制
定提供理论指导。
1 试验基地概况
试验于2010年4月在内蒙古师范大学内蒙古节
水农业工程研究中心试验基地内进行。试验基地位
于呼和浩特市和林格尔县盛乐经济园,距呼和浩特市
50km,属中温带大陆性气候,太阳辐射强,光照资源
丰富,多年平均日照2 941.8h,平均气温5.6℃,平
均降雨量392.8mm,无霜期128d左右,农作物生育
期80~115d[5]。2010年平均气温7.6℃,全年降水
量469.5mm。
2 材料与方法
2.1 试验材料
小区和盆栽试验土壤均为试验地土壤,其粒径组
成见表1,属粉砂壤土。盆栽试验用盆为塑料花盆,
上口直径30cm,下底直径19cm,盆高23cm。小叶
女贞树苗取自呼和浩特市三苗圃,苗龄3a,平均冠幅
28cm,平均株高60cm,平均分枝数3。
表1 供试区土壤粒径组成
范 围/mm 1~0.05 0.05~0.002 <0.002
体积含量/% 16.10 55.07 28.83
2.2 试验布置
2.2.1 小区试验 小区试验为简单对比试验。采用
随机区组布置,每个小区长3m,宽1.2m,深1m,土
工膜侧向防渗。2010年4月23日移植,常规田间管
理。移植时,每小区施农家肥6kg,两行种植,株距
35cm,行距40cm,每小区共有植株18颗。使用滴
灌灌水,滴头流量以实际测量为准,选取4种滴头,各
设3个重复(表2)。整个生长期共灌水9次,每次灌
水时间1~4h,各小区灌水时间相同。
表2 小叶女贞的试验处理
水分处理 水平Ⅰ 水平Ⅱ 水平Ⅲ 水平Ⅳ 水平Ⅴ
水分处理1
35%~100%
FC(LW1A)
45%~100%
FC(LW1B)
55%~100%
FC(LW1C)
65%~100%
FC(LW1D)
与LW2E同
水分处理2
35%~45%
FC(LW2A)
45%~55%
FC(LW2B)
55%~65%
FC(LW2C)
65%~75%
FC(LW2D)
75%~100%
FC(LW2E)
小区(滴头控水) 9L/h(1区) 6L/h(2区) 5L/h(10区) 4L/h(3区)
注:LW1A—LW1D为土壤含水量下限控制的4个处理;LW2A—LW2E为土壤含水量区间控制的5个处理。下同。
2.2.2 盆栽试验 移植时,在每盆土壤中伴农家肥
3kg,伴肥后的土壤理化性质为:有机质6.29g/kg,
全N0.18g/kg,碱解N6.26mg/kg,全P0.51g/kg,速
效P50.34mg/kg,全K27.19g/kg,速效K195.99g/kg
及pH值8.8。干容重控制为1.49g/cm3,实测田间持
水量为26%。设2种水分处理。一种为土壤含水量
下限控制,有5个水平:灌水上限为田间持水量(FC),
当土壤含水量下降到35%FC,45%FC,55%FC,65%
FC,75%FC时开时灌水;另一种为土壤含水量区间
控制,设5个水平:通过灌水,使土壤含水量保持在
35%~45%FC,45%~55%FC,55%~65%FC,65%
~75%和75%~100%FC(表2),每一水平均设6个
重复。每盆花盆底部用2片尼龙纱布覆盖,共54盆。
采用随机区组布置,每盆1株。为了减小树苗个体差
异引起的误差,栽植时尽量使每一区组内的树苗大小
相近,选定后将植株栽至花盆中。
2.3 参数测定
2.3.1 蒸散量 试验地地下水埋深较深(超过
12m),在不计地下水补给和渗漏损失的情况下,利用
水量平衡方程计算小区的蒸散量。用雨量筒测定时
段降水量(mm),用滴头流量及灌水时间计算灌溉水
量(mm)。待移植苗木恢复生长一定时间后(2010年
6月22日)开始测定苗木的蒸散量,盆栽试验用秤重
法测定,量筒控制灌水。电子天平型号为YP 30000,
量程30kg,精度1g。每日测定时间为17:00—19:
00,2010年9月19日停止。蒸散量计算方法为:时段
灌溉用水量(mm)+时段有效降雨量(mm)。有效降
雨量为盆栽雨前和雨后称重差值得出降雨量。
25 水土保持通报 第32卷
2.3.2 生长参数 生长参数主要包括冠幅、株高、分
枝数3个参数。选取树冠上最长的两点,用卷尺测两
点间的距离D1,再通过中点测与之垂直的两点的长
度D2,根据D=(D1+D2)/2,计算得到平均冠幅D。
株高为自然状态下地上部分高度,用卷尺测定。整个
生长期共测定4次,测定日期为4月23日,6月22
日,8月5日和9月19日。
2.3.3 生物量 2010年9月20日,从每一处理小区
中选取2棵典型苗,共8棵。以1/2株、行距中点为
基准,垂直下挖50cm,去土,冲洗,至地面处剪断,把
新生根和叶(从叶托处)全部剪下。称重后带回试验
室,用烘干法测定干重,计算叶含水率(占干重)、地上
部干重、根重。电子天平的型号为YP 20002,分度值
为10mg。2010年9月19日,采用毁盆的方式取盆
栽树苗,每一水平取3个重复,共27盆。生物量测定
与小区树苗相同。
2.3.4 水分利用效率(WUE) 用地上部干重除以
年总耗水量计算小叶女贞的水分利用效率(WUE)。
2.4 数据处理
用SPSS 14.0和Excel 2003软件进行数据处理
和分析,用F检验法进行差异性检验,用LSD法进行
多重比较。
3 结果与分析
3.1 小区试验分析
从小区试验的生长及生物量测定结果看(表3),
地上部干重有随蒸散量增加而减小的趋势,3区最大,
为108.28g。株高和冠幅在蒸散量为470mm(10
区)时最大,分别达31.44cm和12.94cm。水分利用
效率随着蒸散量的增加呈明显的线性减小。这些变
化说明,滴灌条件下,470mm已达到小叶女贞最大需
水要求,灌水量增加,会对其生长发育产生一定的抑
制作用。
研究结果表明,滴灌条件下,滴头流量选择4L/h
或5L/h,灌水量控制在415~470mm范围内是小叶
女贞较佳滴灌灌水模式。
表3 小区小叶女贞参数
小区号
蒸散量/
mm
枝干质量/
g
叶干质量/
g
地上部
干重/g
冠幅/
cm
株高/
cm
水分利用效率/
(g·cm-1)
1 690 57.80 23.70 81.49 23.17 11.06 1.18
2 525 52.83 24.28 77.11 23.61 8.88 1.47
10 470 57.29 37.76 95.05 31.44 12.94 2.02
3 415 73.58 34.70 108.28 26.44 10.90 2.61
3.2 蒸散特性
利用盆栽试验资料绘出9个水分处理(LW1E
与LW2E蒸散量重复)的蒸散量随时间变化曲线
(图1)。
图1 不同水分处理下小叶女贞的蒸散量变化
注:日期序号1为6月22日至7月1日;2为7月2日至7月11
日;3为7月12日至7月21日;4为7月22日至7月31日;5为8
月1日至8月10日;6为8月11日至8月20日;7为8月21日至8
月30日;8为8月31日至9月9日;9为9月10日至9月19日。
从图1中可以看出,不同水分处理在生长期内蒸
散量呈一单峰曲线,其蒸散量的高峰期出现在7月下
旬(7月22—31日),75%~100%FC处理下,耗水强
度最大,达13.4mm/d。这一阶段蒸散量高的原因可
能是该时期植株体营养生长已结束,开始进入生殖生
长阶段,叶面积和植株个体达到最大。另外,还可能
受该时期的气温较高,光照强烈等因素的影响。
对于不同水分处理,小叶女贞的蒸散耗水量随着
灌水量的增加而增加。在35%~45%FC时耗水强
度最小,只有3.9mm/d,75%~100%FC时最大,达
13.4mm/d。这一研究结果与许多学者的研究结果
一致[6-7]。其原因可能是,在35%~45%FC下,植株
可供利用的有效水最少,植株生长受到明显抑制,株
型小,叶片少,因而耗水量最小。75%~100% FC下
的耗水强度最大,可能是在高于适宜水分的条件下,
耗水量随土壤水分增加而增大。
3.3 不同蒸散量和小叶女贞生长的关系
对不同水分处理的盆栽株高、冠幅、分枝数进行
F检验,6月下旬到8月初的F 值分别为2.361,
8.302和1.242,8月初到9月中旬的F 值分别为
1.558,1.239,1.309,显著水平为0.05的临界值
35第3期 于金丹等:不同灌水条件对小叶女贞蒸散特性和生长的影响
Fα=0.05=2.152。这说明6月下旬到8月初不同水分
处理间的株高、冠幅差异显著,分枝数差异不显著;8
月初到9月中旬均不显著。
小叶女贞整个生长期的株高、冠幅随蒸散量的变
化见图2。从图2可以看出,蒸散量与冠幅和株高在
6月末至8月初呈高度正相关,8月初至9月中旬,与
冠幅呈中度正相关,与株高的相关性较低。从6月末
至8月初,冠幅随着蒸散量的增大而明显增长(图
2a)。在8月初至9月中旬,冠幅虽然随蒸散量的增
大而有所增加,但增长较缓慢,蒸散量达到388mm
(接近65%~100%FC处理时的蒸散量),冠幅的变
化趋于稳定(图2b)。小叶女贞株高随蒸散量的变化
趋势与冠幅变化相近,6月末至8月初,株高随蒸散
量的增加而明显增加,只是在345mm达到峰值(图
2c,接近65%~100%FC处理时的蒸散量)。在8月
初至9月中旬,变化比较平缓,株高的增大幅度逐渐
减小,在371mm时达最大(图2d,接近65%~100%
FC处理时的蒸散量)。上述变化说明,如果以株高和
冠幅等长势参数作为评判标准,小叶女最佳灌水量应
控制在65%~100%FC。
图2 不同阶段小叶女贞冠幅、株高随蒸散量的变化
3.4 不同蒸散量和小叶女贞生物量的关系
对不同水分处理的枝、叶及地上部干重进行F检
验,F值分别为3.452,2.575,2.787,显著水平为0.05
的临界值Fα=0.05=2.51,说明不同水分处理间均有显
著差异。
小叶女贞枝、叶及地上部干重随蒸散量的变化曲
线见图3。从图3可以看出,小叶女贞干枝重、干叶
重、地上部干重有随蒸散量的增大而增大的趋势。干
枝重与蒸散量的关系为开口向下的二次抛物线,但二
次项系数很小,接近于直线(图3a),R值为0.71,呈
高度正相关。干叶重和地上部干重与蒸散量的关系
为开口向上的二次抛物线(图3b,3c),R 值分别为
0.81,0.83,亦呈高度正相关。按照作物水分生产函
数特征,本试验的最大蒸散量为801mm(75%~
100%FC),这一蒸散量已使小叶女贞干枝重进入了
报酬递减的第二阶段,而干叶重和地上部干重仍处于
报酬递增,生产潜力还没有完全发挥的第一阶段。说
明小叶女贞的需水量较大,叶和地上部干重对水分的
需求较干枝重大,整个生长期的需水量在801mm
以上。
图3 小叶女贞干枝重、干叶重、地上部干重随蒸散量的变化
45 水土保持通报 第32卷
3.5 不同水分处理的 WUE
不同水分处理的 WUE、地上部干重及用 LSD
法进行的多重比较结果见表4(а取0.05)。从表4
中可以看出,55%~100%FC的各水分处理地上部
干重差异不明显,45%~100%FC的各水分处理
WUE差异也不明显。第1种水分处理下,小叶女
贞的水分利用效率在65%~100%FC(LW1D)时最
大,为1.13g/cm,在35%~100%FC(LW1A)时最小,
为0.89g/cm。第2种水分处理下,35%~45%FC
(LW2A)时最大,为 1.97g/cm,75% ~100%FC
(LW2E)时最小。整体而言,小叶女贞的水分利用效
率有随蒸散耗水量增加而减小的趋势,蒸散量小于
550mm,减小的速率较快,之后减小的速率比较缓
慢。这与许多学者的研究结果相近[8-12]。这一结果
说明,不能只按水分利用效率选择适宜灌水量。如本
试验中水分利用效率最大的控水区间为35%~45%
FC,但小叶女贞在一区间的生物量最小,生长发育受
到的干旱胁迫最明显。
表4 不同水分处理的 WUE
处 理 总耗水量/mm 地上部干重/g WUE/(g·cm-1)
LW1A 476.16 46.82c 0.89b
LW1B 515.45 72.15abc 1.09ab
LW1C 650.36 76.14ab 1.06ab
LW1D 698.06 75.99ab 1.13ab
LW2A 340.83 57.12bc 1.97c
LW2B 381.82 48.39c 1.31a
LW2C 481.61 64.52abc 1.32a
LW2D 664.03 78.01ab 1.21ab
LW2E 801.07 89.78a 1.03ab
注:不同小写字母表示差异在0.05水平上显著。
4 结 论
(1)在滴灌条件下,小区灌水滴头流量选4L/h
或5L/h的滴头较好,灌水量控制在415~470mm
范围内,这是小叶女贞较佳滴灌灌水模式。
(2)小叶女贞的灌水量越多,蒸散量越大。即
75%~100%FC的蒸散量最大,35%~45%FC的蒸
散量最小。
(3)由方差分析得出,在6月末至8月初不同水
分处理下的株高、冠幅差异显著,分枝数差异不显著;
在8月初至9月中旬不同水分处理下的株高、冠幅、
分枝数均不显著;不同水分处理下的干枝重、干叶重、
地上部干重均有显著的差异。
(4)小叶女贞在6月末至8月初阶段的冠幅与
蒸散量呈高度正相关,株高与蒸散量呈高度正相关,
在8月初至9月中旬冠幅与蒸散量呈中度正相关,株
高与蒸散量呈低度正相关,在整个生长阶段蒸散量与
地上部干重呈高度正相关。
(5)通过株高、冠幅与蒸散量的散点图可知,如
果以株高和冠幅等长势参数作为评判标准,小叶女贞
最佳灌水量应控制在65%~100%FC。
(6)小叶女贞的 WUE有随蒸散耗水量增加而
减小的趋势,不同水分处理下的 WUE最大的控水区
间为35%~45%FC,但小叶女贞在这一区间的生物
量最小,生长发育受到的干旱胁迫最明显。
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