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【 1
第 】8卷第l期
l 9 9 8年 】月
生 态 学 报
ACTA ECOI OGICA SI_、ICA
V0I．】8．No 1
Jan．， 】998
松嫩草原两种碱茅群落水分生态的比较研究
f，
王乞忠 高 琼～ 李建东
幕了E ．国秉画 ； 蔑程实验室，长春．13oo24)
(’ 中国科学院植物研究所，北京．100003)
．
s ／卫
摘要 采用自行设计的蔫就倥和加拿大产的自动气象设备测定了橙嫩草原星星草群落和朝鲜碱茅群落的蒸
散、燕腾量及其 境因子 分析结罢表明，同种环境条件下，两种碱茅群落及不同环境条件下同种群落的蒸
散．蒸腾速率差异显著 两种群落蒸散 蒸腾速率与太阳辐射强度、空气温度、相对湿度、风速等因子紧密相
关，#中太阳辐射强度起主导作用 生长季降雨和土壤古水量在两种碱茅群落水分循环与平衡的过程中起重
要的调节作用。在1992年5～8月的生长季中，酵降雨量较太的7月伢两种碱茅群落水分盈余外，其它月甜水分
均亏蛙 在整十生长季中星星草和朝鲜碱茅群落的蒸散耗水量(分别为235 Omm和208．1mm)均太于阿期降
雨量(159-7ram)，其结果是两种群落水分亏缺严重，其中星星草群落水分争驶较多
关键词： 橙靳草原．两种碱茅群落．蔫散、蔫腾速率，水分生志
THE CoM PARIS0N STUDY oN W ATER ECoLoGY oF TW o
P CCJⅣ LJA CoM M UNITIES IN SoNGNEN GRASSLAND
Wang Renzhong Gao Qiong Li Jiandong
(Natioaa[L,*bo~atory of Grn“k Ecolog&M Engineering Nort~ast
]Voc al University，Cfi~angchun，130024，Chinaj
(一 Institute ofBotany，Acad~ za Sinica．B~"fing，100093．China)
Abstract Evapotranspiration(ET)and transpiration(Tr)of Puccineltia ten“iflora and
Puccinettia chinamopensis communities were recorded by using artificial lysimeters in grow。
ing season in Songnen grassland，together with climate data．such as air temperature，air
relative humidity，radiation，wind speed，soil moisture and canopy water storage
． The re
suits show that the ET and Tr of each community varied significantly in different nlonths，
the Er and 7 of tWO communities were different in the same month
． The dium a1 varia
tions 0f E71 and Tr had strang relations with radiation．air temperature，air relative humidi
ty and wind speed．Solar radiation played a leading role．The precipitation
， E7’，soil water
storage and canopy water stoiage vcele main pairs of soil—vegetation a1r water flow system
at Songnen grassland．During growing season the water deficits were very serious in May，
June and August，but the rainfall was much more than community evapotranspiration in
t 国家自然科学基金资助重太项目
收椅 日端 ：1995 11—17，修改稿收到 日期：1996 09 05
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态 学 报 18卷
July．()wing to the precipitation was much less than ET in the whole growing season．wa
ter deficits v~-er(very serious in two Puccindlia communities in l 992．
Key words： eVapotransp Eratl。n and transpiration．water ecology．two puccinedgia comnlu
nities，Songnen grassland．
星草f uccinelha tenui以 )和朝鲜碱茅(Puccinellia chinampoemis)足碱茅届的两种植物 ．主要分布
十 旺湿盐碱地和碱湖周 同的低湿地上=这两种植物是优质盐生牧草，可以人工种植改良盐碱地。目前在西
北、 #JE水分觅足地 均右种植，取得 良好的生态效益和经济效益 。但是．由于橙嫩草原盐碱地 下早缺
水，皓否 立丈面积种埴碱茅一直是人们争论的焦点。因此逮两种植物群落水分生态的研究成为重要的谋
题 。
近年老，由于测试仪器和方法的不断进步，植物水分生态的研究不仅可 在个体水 上进行，而 且可
在群落水平上测定=这些工作加辣 r^ 们对土壤一植被 大气系统水分循环过程的认识 我们在总结
前^1=作的基础 ，于l 992年采用自行设计的蒸散仪和加拿大产自动气象设备测定了松嫩草原星星草群
落、朝鲜碱茅群落5～8月份的蒸散、蒸腾速率及空气温度、相对湿度、风速、太阳辐射等环境因子．比较研究
了两种碱茅群落水分电崽的特点．为进 一步认识群落水分生志规律、制定合理的种植与灌溉计划提供依
据。
1 自然概况和研究方法
本研究工作在吉林省长蜂种 场东北师范大学草喊生态研究站进行，其地理位置为：北纬：44。3O ～
44。45。；糸经l2O。31 ～124 10 。该地区为桉嫩草原南部低洼冲l积平原，地势乎坦 ．草地i工阔，海拔高度1 38～
14Sm，承路阿极 发达。届温带半湿润草原区气候 ．年降水最300~500mm 且分布不均匀。年蒸发量为降
水屏的2～3倍；上壤基本为碱化革甸上。植被类型为羊草草甸。但有大片星星草和朝鲜碱茅群落分布。
l 992年5～8月，选择地势 坦、十壤类型基本一致，植被密度和盖度基本均匀且茸代表性的太H星星
草群落和朝鲜碱茅群落进行了测定。
1-1 群落蒸散、蒸腾的测定 采用 自制蒸散仪测定群落的蒸散、蒸腾速率．其基本 1．作原理 文献Es]。藏
蔫散仪主要是由不锈钢架和透明有机玻璃板密闭构成的内壁为50×50x 80cm 的 立体箱(底部另加一圈
5cm高的 锈钢板j tt：中有两个相对的删壁为带封闭胶条且可 开 的侧门，底部为 叮 抽动的封闭底
板。T、湿球温度计并列固定在蒸散仪顶部的有机驻璃板 匕 测定时将底板先抽掉，用蒸散仪将群落罩住，
迅速把底部钢板压入土中，防止内部水汽外溢，同时_庀录时间及蒸散仪内十球和湿球温度计的值。每隔1
min记录1玖t记录5～6敬一眼据阿组温度计算群落蒸散速率。测完后，迅速将蒸散仪两侧 门打开 ，使其内外
温度与湿度调 致，同时将薷散仪内植物齐地面剪下，放八蒸散仪内，迅速将侧门和底部密闭，记录时蒯
和干、湿球温度计的值。每分钟l庀录 次，记录5～6次．据两组温度计算群落蒹腾速率 从8：∞开始．每小时
测1移(．一般可在2O～25min内将两种碱茅群落的蒸散、蒸腾速率测完。l、午1 7：∞结束 每月测定4～5d。
1．2 测完蒸散、蒸腾后，在剪草后的洋方内．取O-30em椿层土样，测土壤 含水率。
1．3 将测完蒸腾的草样放人塑料袋内，带同实验室分别测鲜重和干重，求植物含水率。
1-4 空气温度、相对湿度、太阳辐射、风速等因子取每小时的平均值，由自动气象设备自动I劐定。
2 结累与分析
2 1 两种碱茅群落蒸散、蒸腾速率的 日变化
植物群落间蒸散 、燕腾速率的差异，是外在环境条件和构成群落的植物种的生理遗传因素相 作用的
结皋t同 一环境条件 l t群落蒸散、蒸腾的差异 l能够体现两群落问植物种的各自生 遗传特点。本实验
各』_j份删定的结果表叫：各时期晴天条件下新种碱茅群落的蒸敞、蒸腾速率的 Et变化为醒峰曲线。但不l司
时期阿种碱茅群蒋及例时期两种碱茅群落的藩散、蒸腾速率的日变化差异显著。这里 7、8月份全灭晴天
元五条件 1 的两个 日进程为倒 加以比较说明(降1 +7月份罩星草群落的最大蒸腾速率(3 106mm／d1和
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1垮j l09
平均蒸腾速度f 2 2 lmm／d)都显著高于8月份 ，8月价 均蒸腾速率下降 厂l／2。8月份星早草群落的最大燕
散速率却显著高于7月，但 日平均蒸散速率差异不明砬；7月朝鲜碱茅群落日平均蒸腾速率为2~35mm／d，8
月下降到0．855mm／d。日平均蔫散速率(2．756mm／d)也 显善高于8月(1．095rnm／d)。7、8月份昂大蒸散、燕
腾速率差异也 非常 明显
幽1 两种碱茅群落蒸散 、蒿腾速率扣 口变 l匕
Fig．1 The diurnal~ana*ions of evapmranspiraddn(ET)and lrar,spiradon(7’r、of tw。 ⋯ Pn ㈣ munlf1es
同一时期内．而种碱茅群落的蒸散、蒸
腾速率的 日变化差异很大。这里亦以7、8月
份两个具代表蛙的 日进程为例如加以说明。
? 份，起始测定时，里星革群落的蒸散、蒸
暗速率都低于朝鲜碱茅 群落 但 其最大蒸
散、薷腾速率却分别比朝鲜碱茅高20 两
个群落日 均蒸散、燕腾速率差异不大 8月
份，起始测定时，星星草群落的蒸散、蒸腾速
率分别比朝鲜碱茅高3倍和4倍。最大燕散速
率高2倍。但两群落 日平均蒸腾速率羞异不
显著
2．2 两种碱茅群落蒸腾速率与环境目子的
关系
太阳辐射是影响植物蒸腾作用的主导
因子 辐射强弱差别．不但影响植物的蒸腾
3‘
；
{
暑
差z
摧
0
}
2 两种碱茅群落蒸腾速率与上 辐射的关最
g 2 Relationship t Tr of cw0 P~cincl／ia commumt~s and
radia c10n(Ra)
作l甲】．而Ⅱ影啊夺气温度、相埘湿度等环境因予 经相关分析表明，两种碱茅群落的蒸腾速率与太阳辐射的
_坩；芒 达到显著承平( 包括午间低峰值)，r分别为。．∞4和o．昕0>r 一0．666。由陌2可 看出，E午随
太陌辐射的增大．群落藩腾速索迁渐增加．当辐射强度达到3049kJ．"m 时， 巧群落蒸腾速率都出现 一个高峰
值 ，’ 辐射强度达到3234kJim 时．蒸腾述率均 下降．出现低峰值． 所说的 午体 现象 刘鲜碱茅群落的低
峰值远远小于里里革群落 午后，辐射强度稍降，蒸腾速率增大，并选到晟丈蒸腾速率。此时．星墨草群落的
^i 1 b诗谐蜜耩 h 采摧；、【¨f 井_蕾一占 婪棒 ^hs 精
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110 生 态 学 报
蒸腾速率显著高于朝鲜碱茅群落 =以后，随
辐射强度下降，群落蒸腾速率逐渐下降 夜
晚，蒸腾速率几乎为零。
空气温度、相对湿度足影响植物蒸腾作
用的重要固于 自然条件下，这两个因 于往
往同时起作用，7、8月份气象资料分析表明，
空气温度与相对湿度呈极显著负相关 (r一
0 887， 0．981)。由圈3可见 ，上午随空气
温度上升+相对湿度 下降，群落蒸腾速率增
加。下午，温度持续上升，相对湿宦继续下
降，但群落蒸腾速率却已随太阳辐射强度下
耷而 F降了。
胤速对群落蒸腾速率有着重要的影啊。
由图4可见，上午随风速的增加，群落蒸腾速
宣也增加，下午随风速的下降，群落蒸腾速
率也逐渐下降，如排除群落“午休”时的低峰
值，群落蒸腾速率与风速可达到显著正相关
平 。
2，3 两种碱茅群落的水分平衡与循环
2 3．1 两种碱茅群落蒸散、蒸腾耗水量的
季节动态
根据植物群落的蒸散、蒸腾速率可以计
算出各阶段群落的蒸散耗水量和蒸腾耗水
量 本文根据常杰等 提出的群落蒸散、
蒸腾耗水量计算方法计算两种碱 茅群落在
生长各月份的蒸散耗水量和蒸腾耗水量(表
【)。从表1可以看两种碱茅群落的蒸散耗水
量和蒸腾耗水量均在6月份迅速增加，7月份
达到最大 ，8月份下降。在各月份中星星草群
落蒸散、蒸腾耗承量基本大于朝鲜碱茅群
落。除降雨量较大的7月份两个群落承分平
衡(降雨量 蒸散量)有盈余外，其它各月份
水分 _哼缺显著，尤其以6月和8月更为严重。
在7月份，两种碱茅群落蒸腾耗承量变化不
尢，但朝鲜碱茅群落水分盈余比星星草群落
多g．1rob。在两个群落中，星星草群落水分
亏聩大于朝鲜碱茅群落，这主要是由于星星
草群落土壤水分含量大，蒸发耗水量(蒸散
量一蒸腾量)大的缘故。5月份星星草群落蒸
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18卷
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图3 t1)～【2)两种碱茅群藩蒸腾谴蛊与空气温度、空气 E埘
湿度的关系
Fig．3 The reiatlonship of 7 0{1wn P““iaetgia communlties
w1th air temperature (Te 1 and air relative humiditv
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图4 两种碱茅群落蒸膊速率与风速的笼系
Fig 4 Relationship between T}of two Purciaellia communi
ties aad wind speed
发耗水量是朝鲜碱茅群落的1．6倍，7、8月份约为1．3倍 各月份中星星草群落土壤水分含黾显著高{鳓
碱茅群落，4十月平均高1 35倍 。
2．3．2 两种碱茅群落水分平衡与循环
松嫩草原地势乎坦，草场海拔高度低，排水系统极不通畅，且降雨量叉不高，地表迳流很小或几乎没有
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1期
表1 两种碱茅群落水分平衡的季节动态
Table 1 Seasonal dynamic of water balance in two Fuccinellia comm unities
5
6
7
8
总和
T0taI
15．6
20 0
96．7
27 4
l5g 7
35．4 28．8
53 7 45 6
86 4 58 3
59．5 撕 2
235 0 1j7．9
— 1 9 8
— — 33．7
+10 3
— — 32．1
2】2 3C 8
20． 52．e
21．5 77 3
23．3 47．2
— 208 1
26．7
43．7
55．4
21．0
146．8
— 1 5 2
— 32 8
+ 19．4
一 】g 8
48 4
15．3
15 S
1 ．8
18 1
注：带 部分的数据由糸JE师范大学生物亲九二届毕业生程培恒、盘垒协助完成．这里一并表示感谢
由 。该地区地下水之上有较厚的粘土层(20～60m)．渗水性极差，所以地 F水对浅根系(0～30cmj碱茅群
落的水分影响较弱 固此在研究两种碱茅群落水分循环与平衡时，可 忽略地表迳流和地下水的影响 ．圉5
表示群落水分循环的基本过程。根系吸收土壤水分，输送到群落的冠部和地表，羟蒸腾、蒸发作用释放到大
气中，丈气水分经降水返回土壤 群落水分平衡式可表达为：
尸 = E，r 一 凸 + 3．B
荩巾，P～ 降承量，E了 一蒸散耗水量，凸w一 土壤含水量的增加量，,AB一 群落生物储水量 根据
1992年气象资料 ，5～8月共降雨159 7mm，旧捌星星草群落和朝鲜碱茅群落土壤平均台水率分别为22．6
和16．7 ，群落生物储承率分别为67．1 和61．4％。星星草群落4个爿总蒸散、蒸腾耗水量分别为235．Omm
和1 57．9ram。朝鲜碱茅群落 燕散、蒸腾耗承量分别为208．1mm和116．8ram．这一时期星星草群落水分亏
泱75．3mm，朝鲜碱茅群落亏缺48．4mltl。星星草群落水分亏缺比朝鲜碱茅群落严重。群落水分亏泱部分主
要由土壤水分供应 星星草群落水分亏歃太的原因一是 其土壤生境比朝鲜碱茅潮湿，4十月土壤蒸发量
空气
阿5 杜斯草 两种碱芋群落水分循环臣
Fig 5 The wattr flow 。f two Pu~cinelgia communities in S~ gnen grassland
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112 牛 态 学 报 1 8卷
(77．1mm)比朝鲜碱茅群落(61 3ram)大15．8mm，二是由于物种自身的生理特 决定的 ，犀早草群落1个闩
的总蒸腾耗水量比朝鲜碱茅群落多11 lmm=
3 讨论
3 l 在生长季的全天晴天无云条件下，碱茅群落的蒸散、蒸腾速率的 日进程呈双峰 曲线。 ，K季的不
时期，由于环境因子和植物自身 扛理特点的差异，同种碱茅群落的蒸腾速率差异显著，星星卓和朝鲜碱茅
群落7月份日平均蒸腾速率分别为8月份的2．0倍和2 5倍 同 ‘时期，星星草群蒋的同 均燕散、蒸腾速率
基本太于朝鲜碱茅群落 两种碱茅群落燕腾速率的 日变化与太阳辐射强度达显著相关水平，同时也与空气
温度、宅气相对湿 度及风速等因子密切相关 各环境 固了也密切相关，太阳辐射强度 与 气温度呈显著相
c厂一0．720)，与宅气相对湿度呈显著负相戈(一 0．722，。凼此环境因f对群落燕散、蒸腾作用的影响足
综台的
3．2 降水、土壤水分含量、群落生物含承量及群落蒸散耗水量是土壤 植被 大气系统水分循环的丰体，降
水和土壤承分对群落水分平衡起重要的调节作用 在1992年5～8月的生长季中，瞎降雨量较大的7月份硝
砷碱茅群落水分盈余外，其它月份均亏缺，尤其以6、8月份水分亏缺严重．在整十生长季中，里星 和朝鲜
碱茅群落蔫散耗水量分别为235．Omm和208．1mm，大于同期降雨量(159．7ram)，其结果使两种群落承分
分别亏缺75，3ram和48 4ram。群落承分亏缺部分主要由土壤水分供应．大量十壤水分的丧失，一方面导致
草地干旱化+另 一方面也会制约草地生产量的提高。
3 3 星星草和朝鲜碱茅是分布于松嫩草原碱化草地上的两种重要盐生牧草，用实验方法直接测定这两种
群落的耗水量，研究其水分生态状况对于制定大面积种植碱茅改良盐碱地的计划无疑是 卜分重要的 摹于
两种碱茅群落水分生态的研究结果，在比较干旱少雨的松嫩草原大面积种植碱茅改良盐碱地应固地制宜，
在水源充足地区，这种方法切实可行。在两种碱茅中，由于朝鲜碱茅群落蒸散耗水量比星星草群落少，种植
朝鲜碱茅对水资源的利用会更经济些。但在水资源匮乏地区，则不宜采用大面积种植碱茅改良盐碱地。
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