全 文 ：收稿日期 : 2004206208
基金项目 : 国家十五西部攻关专项 (2001BA901A34) 、教育部优秀青年教师资助项目、人事部留学回国人员科技择优
项目重点类课题和北京林业大学研究生培养基金联合资助项目
作者简介 : 赵萍 (1979 —) ,女 ,北京人 ,硕士 1
林业科学研究　2004 ,17 (增刊) :67～71
Forest Research
　　文章编号 :100121498 (2004)增刊20067205
生长季毛乌素沙地沙生植物蒸腾规律及
其与环境因子间关系
赵　萍1 , 孙向阳1 , 黄利江2 , 王　涵2 , 张广才2
(11 北京林业大学水土保持学院 ,教育部水土保持重点实验室 ,北京　100083 ;
21 宁夏林业研究所 ,宁夏 银川　750004)
摘要 :用快速称重法测定了宁夏盐池沙地旱生灌木园内中间锦鸡儿和油蒿在生长季的蒸腾速率 ,同时
测定了同时期环境因子的变化规律。结果表明 :中间锦鸡儿的蒸腾速率日变化呈单峰曲线形式 ,油蒿
的蒸腾速率日变化则呈双峰曲线形式。中间锦鸡儿和油蒿有着适应干旱生境的水分生理特征 ,但避
旱的具体方式不同 ,中间锦鸡儿属于低蒸腾植物 ,油蒿属于高蒸腾植物。随着温度的增加 ,两种植物
的蒸腾速率都有增加的趋势。土壤含水量的不同影响油蒿蒸腾速率的高低 ,而中间锦鸡儿则相对保
持自身稳定的蒸腾规律。
关键词 :毛乌素沙地 ;沙生植物 ;蒸腾速率 ;环境因子
中图分类号 :S727123 　　　文献标识码 :A
在干旱半干旱地区 ,水分是植物生长发育的限制因子。宁夏回族自治区沙漠化严重 ,沙漠
化土地已达全区面积的 25 % ,其中盐池县是北方农牧交错带沙漠化强烈发展地区之一 ,全县
土地面积的 52 %沙漠化 ,严重影响了当地人民的生产、生活 ,危及地区的经济发展。研究植物
耗水特性和耗水量 ,对这一地区生态环境的恢复具有重要指导意义。近几年 ,对毛乌素沙地植
物的水分生理特征 ,人们开展了广泛研究。董学军等[1 ]研究了多种沙生植物蒸腾速率的规律 ,
并根据植物蒸腾速率日变化规律和叶水分平衡差异 ,将旱生植物分为三种水分生态类型 ;郑元
润等[2 ]研究了几种旱生植物蒸腾速率和产量间关系 ;肖春旺等[4 ]通过模拟降水量的变化 ,研究
了毛乌素油蒿幼苗生理生态过程对此的响应 ;闻国盛等[3 ]研究了干旱胁迫条件下臭柏的气孔
蒸腾与角质层蒸腾规律。因此 ,研究沙地的植被建设容量与水分承载力及优势植物的耗水特
性 ,可以为沙地植被恢复建设提供理论依据和指导 ,在控制土地继续沙漠化 ,改善当地乃至全
国的生态环境方面有重要意义。
1 　研究样地概况
研究地点宁夏盐池沙地旱生灌木园位于宁夏回族自治区东部的盐池县 ,处于毛乌素沙地
南缘 , 37°48′N ,107°23′E ,海拔约 1 354 m ,是典型的中温带大陆性季风气候 ,年平均气温 719
　　
℃,年降水量 287 mm ,年平均风速 216 m·s - 1 ,年平均相对湿度 51 %。土壤为风砂土 ,pH值 815
～818。
2 　研究材料和方法
211 　试验材料
采用宁夏盐池沙地旱生灌木园内的优势沙生植物 ,即 2 年生半灌木树种油蒿 ( Artemisia or2
dosica Krasch1)和 6 年生灌木树种中间锦鸡儿 ( Caragana intermedia Kuang et H1C1Fu) 为实验材
料 ,测定其蒸腾速率 ,同时测定土壤水分和气象状况。
212 　研究方法
在面积为 1 354 m2 的试验样地内 ,根据冠幅及株高均值选择标准木 ,通过对当年生南向枝
条的正常功能叶测定得到结果。
(1)植物蒸腾速率 :快速称重法测定。选定典型天气日 ,从早晨 6 :00～18 :00 每隔 2 h 测定
1 次 ,重复 3 次 ,求得平均值 ,得到植物蒸腾速率的日变化规律。
(2)土壤含水量 :土壤含水量采用烘干土法测定。分 0～20 ,20～40 ,40～60 ,60～80 和 80～
100 cm 5 层测定 ,从 6 :00 到 18 :00 与植物、大气水分参数同时测定 ,每隔 2 h 测定 1 次 ,每一时
间重复 3 次 ,求得平均值。
图 1 　生长季中间锦鸡儿蒸腾速率日变化
3 　结果与分析
311 　蒸腾速率日变化特征
由中间锦鸡儿和油蒿的蒸腾
速率日变化规律 (图 1、2) 发现 ,两
种植物表现不同的蒸腾特征。中
间锦鸡儿的蒸腾速率日变化呈单
峰曲线形式 ,油蒿的蒸腾速率日
变化则呈双峰曲线形式 ,这与两
种植物水势日变化规律相似 ,发
现蒸腾速率的增加时间要早于植
物水势变化时间。中间锦鸡儿日变化规律为清晨蒸腾速率低 ,随着气温的增加 ,在上午12 :00
有一蒸腾高峰 ,这也是全天峰值点 ,随后蒸腾速率开始下降 ,重新达到低值 ,但高于清晨的蒸腾
速率。中间锦鸡儿整个生长季日变化规律类似 ,7、8 两个月的蒸腾速率高于 9 月 ,其中 7 月的
平均蒸腾速率为 01420 g·g - 1·h - 1 ,8 月的平均蒸腾速率为 01315 g·g - 1·h - 1 ,9 月的平均蒸腾速
率为 01175 g·g - 1·h - 1 ,呈下降趋势。图 2 所示的油蒿蒸腾日变化规律则与中间锦鸡儿不同 ,
在清晨 ,蒸腾速率依然处于较低水平 ,随后增加 ,在 10 :00 达到一个蒸腾峰值 ,并在随后的时间
有了较大的下降 ,而在 14 :00 点有了显著提高 ,达到全天蒸腾的另一高值后重新下降到较低水
平。油蒿生长季内 7、8 两月变化规律更为一致 ,9 月的变化规律虽相似 ,但蒸腾速率显著下
降。油蒿 7 月的平均蒸腾速率为 11289 g·g - 1·h - 1 ,8 月为 11761 g·g - 1·h - 1 ,9 月为 01438
g·g - 1·h - 1 ,其中 8 月平均蒸腾速率最高 ,9 月下降较多 ,这与张国盛[5 ]所测定的规律相似。油
蒿蒸腾速率的显著下降可能是温度降低的影响 ,也可能是植物生长节律决定的。在整个生长
86 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 17 卷
图 2 　生长季油蒿蒸腾速率日变化
季节 ,比较两种植物蒸腾速率值 ,
油蒿的蒸腾水平高于中间锦鸡
儿 ,这说明油蒿属于高蒸腾植物 ,
而中间锦鸡儿属于低蒸腾植物。
312 　蒸腾速率与环境因子的关
系
　　求算了生长季两种植物日变
化平均蒸腾速率、平均气温、土壤
体积含水量平均值 ,分别分析了
日变化进程中 ,气温、土壤体积含
水量与中间锦鸡儿、油蒿蒸腾速
率的变化规律。图 3 显示 ,生长
图 3 　植物蒸腾速率和气温日变化
季温度变化为清晨较低 ,随后增
加 ,之后开始下降。日最低温和
两种植物蒸腾速率最低值时间一
致 ,但两种植物达到蒸腾速率峰
值的时间与一天中温度最高值出
现的时间不一致。总的来说 ,随
着温度的增加 ,两种植物的蒸腾
速率都有增加的趋势。王孟本
等[6 ]的研究表明 :柠条 ( Caragana
microphylla Lam1)的蒸腾强度与温
度存在正相关的关系 ,两者变化
规律相似 ,但后者最高值的出现
图 4 　植物蒸腾速率与土壤含水量日变化
要晚于最高蒸腾强度出现的时
间。本实验得到中间锦鸡儿和气
温关系拟合方程为 :
Tr = - 01007 8 T2 + 01334 2 T -
31044 8 , R = 01937 5 , 其中 Tr 为
蒸腾速率、T 为大气温度。此拟
合方程表现了很高的相关性 ,而
油蒿则不能以二次回归方程进行
模拟 ,与气温关系较为复杂。气
温从 7 月到 9 月逐渐降低 ,7、8 两
月的温度远高于 9 月的温度 ,这
可能是 9 月两种植物蒸腾速率明
显下降的原因。整个生长季土壤
体积含水量低 ,由清晨的较高水平 ,随后降低并一致保持较低的水平。图 4 显示 ,土壤含水量
96增刊 赵萍等 :生长季毛乌素沙地沙生植物蒸腾规律及其与环境因子间关系
的日变化和油蒿的蒸腾速率增减规律类似 ,而与中间锦鸡儿的蒸腾速率日进程变化相反。因
此 ,认为土壤含水量的不同影响油蒿蒸腾速率的高低 ,而中间锦鸡儿则相对保持自身稳定的蒸
腾规律。
计算整个生长季植物蒸腾速率与气温、不同层次土壤含水量的相关性 ,得到相关方程如
下 : Y = - 01673 1 + 01023 1 T + 01071 5 C1 - 01155 3 C2 - 01141 5 C3 + 01348 6 C4 - 01005 4 C5 ,复
相关系数为 01730 5 ,判定系数为 01533 6 (中间锦鸡儿) ; Y = - 21125 4 + 01107 7 T + 01366 7 C1
- 01671 9 C2 - 01073 0 C3 + 01799 1 C4 - 01209 6 C5 ,复相关系数为 01683 6 ,判定系数为01467 31
(油蒿) ,其中 Y 表示蒸腾速率 , T 表示温度 , C1 , C2 , C3 , C4 , C5 分别代表 0～20 ,20～40 ,40～
60 ,60～80 ,80～100 cm 土层体积含水量。对相关方程进行了 F 检验 (表 1) ,发现气温对蒸腾
速率有影响 ,温度的增加提高了植物蒸腾速率。各层土壤体积含水量对植物蒸腾速率的影响
表现为 ,0～20 cm 层和 60～80 cm 层的土壤水分与植物蒸腾速率正相关 ,这与两种植物根系主
要分布在这两个区域有关 ,而其它层次土壤内的水分将向这两个层次进行补充 ,表现随植物蒸
腾速率增加而减少的规律。
表 1 　蒸腾速率和温度、各层土壤体积含水量相关性方程方差分析
项目
中间锦鸡儿
df SS MS F F0105 油蒿df 　 SS MS F F0105
回归分析 6 01533 07 01088 84 21669 24 01061 02 6 101356 90 11726 15 21046 92 01126 41
残差 14 01465 98 01033 28 14 111806 05 01843 29
总计 20 01999 05 20 221162 94
4 　小结与讨论
(1)中间锦鸡儿和油蒿的蒸腾速率日变化规律为 :中间锦鸡儿的蒸腾速率日变化呈单峰曲
线形式 ,油蒿的蒸腾速率日变化则呈双峰曲线形式 ,这与两种植物水势日变化规律相似 ,发现
蒸腾速率的增加时间要早于植物水势变化时间。中间锦鸡儿日变化规律为 :清晨蒸腾速率低 ,
随着气温的增加 ,在上午 12 :00 有一蒸腾高峰 ,这也是全天峰值点 ,随后蒸腾速率开始下降 ,重
新达到低值 ,但高于清晨的蒸腾速率。中间锦鸡儿整个生长季日变化规律类似 ,7、8 两个月的
蒸腾速率高于 9 月 ,其中 7 月的平均蒸腾速率为 01420 g·g - 1·h - 1 ,8 月的平均蒸腾速率为
01315 g·g - 1·h - 1 ,9 月的平均蒸腾速率为 01175 g·g - 1·h - 1 ,呈下降趋势。油蒿蒸腾日变化规律
则与中间锦鸡儿不同 ,在清晨 ,蒸腾速率依然处于较低水平 ,随后继续增加在 10 :00 达到一蒸
腾峰值 ,并在随后的时间有了较大的下降 ,而在 14 :00 点有了显著提高 ,达到全天蒸腾的另一
高值后 ,重新下降到较低水平。油蒿在生长季的 7、8 月变化规律更为一致 ,9 月的变化规律与
此相似 ,但蒸腾速率显著下降。油蒿 7 月的平均蒸腾速率为 11289 g·g - 1·h - 1 ,8 月为 11761 g·
g - 1·h - 1 ,9 月为 01438 g·g - 1·h - 1 ,其中 8 月平均蒸腾速率最高 ,9 月下降较多。在整个生长季
节 ,比较两种植物蒸腾速率值 ,油蒿的蒸腾水平高于中间锦鸡儿 ,这说明油蒿属于高蒸腾植物 ,
而中间锦鸡儿属于低蒸腾植物。
(2)生长季两种植物日变化平均蒸腾速率、平均气温、平均土壤体积含水量有以下结论 :生
长季温度变化为清晨较低 ,随后增加 ,午后开始下降。日最低温和两种植物蒸腾速率最低值时
间一致 ,但两种植物达到蒸腾速率峰值的时间与一天中温度最高值出现的时间不一致。总的
07 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 17 卷
来说 ,随着温度的增加 ,两种植物的蒸腾速率都有增加的趋势。其中中间锦鸡儿和气温关系拟
合方程为 : Tr = - 01007 8 T2 + 01334 2 T - 31044 8 , R = 01937 5 ,表现了很高的相关性 ,而油蒿则
不能以二次回归方程进行模拟 ,与气温关系较为复杂。气温从 7 月到 9 月逐渐降低 ,7、8 两月
的温度远高于 9 月的温度 ,这可能是 9 月两种植物蒸腾速率明显下降的原因。整个生长季土
壤体积含水量低 ,由清晨的较高水平 ,随后降低并一致保持较低的水平。土壤含水量的日变化
和油蒿的蒸腾速率增减规律类似 ,而与中间锦鸡儿的蒸腾速率日进程变化相反。因此 ,认为土
壤含水量的不同影响油蒿蒸腾速率的高低 ,而中间锦鸡儿则相对保持自身稳定的蒸腾规律。
气温对蒸腾速率有影响 ,温度的增加提高了植物蒸腾速率。各层土壤体积含水量对植物蒸腾
速率的影响表现为 ,0～20 cm 和 60～80 cm 土壤层的水分与植物蒸腾速率呈正相关 ,这与两种
植物根系主要分布在这两个区域有关 ,而其它层次土壤内的水分将向这两个层次进行补充 ,表
现为随植物蒸腾速率增加而减少的规律。
参考文献 :
[1 ] 董学军 ,杨宝珍 ,郭柯 ,等. 几种沙生植物水分生理生态特征的研究[J ] . 植物生态学报 ,1994 ,18 (1) :86～94
[2 ] 郑元润. 毛乌素沙地中几种植物水分特性的研究[J ] . 干旱区研究 ,1998 ,15 (2) :17～21
[3 ] 肖春旺 ,张新时. 模拟降水量变化对毛乌素油蒿幼苗生理生态过程的影响研究[J ] . 林业科学 ,2001 ,37 (1) :15～22
[4 ] 温国胜 ,张国盛 ,张明如 ,等. 干旱胁迫条件下臭柏的气孔蒸腾与角质层蒸腾[J ] . 浙江林学院学报 ,2003 ,20 (3) :268～272
[5 ] 张国盛 ,王林和 ,董智 ,等. 毛乌素沙地几种植物蒸腾速率的季节变化特征[J ] . 内蒙古林学院学报 (自然科学版) ,1998 ,20
(1) :7～12
[6 ] 王孟本 ,李洪建. 柠条林蒸腾状况与土壤水分动态研究[J ] . 水土保持通报 ,1990 (12) :85～90
The Relationship between Transpiration Regularity of Psammophytes in
Growth Season and Environmental Factors in Maowusu Sandy Land
ZHAO Ping1 , SUN Xiang2yang1 , HUANG Li2jiang2 , WANG Han2 , ZHANG Guang2cai2
(11Beijing Forestry University ,Beijing 　100083 ,China ;
21Ningxia Forestry Institute ,Yinchuan 　750004 ,Ningxia , China)
Abstract :The transpiration rates of Caragana intermedia and Artemisia ordosica grown on Sandy Land Xero2
phyte Botanical Garden in Yanchi County of Ningxia ,as well as the change regularity of environmental factors ,
were measured. The results showed the diurnal transpiration rate of C. intermedia followed a single apex curve ,
while that of A. ordosica followed a double apices curve. Both plants possessed the physiological characteristics
adapted to the arid zone. But their approaches to resist the aridity were different . A. ordosica had higher transpi2
ration rate. The air temperature affected the transpiration rates of the two plant species. The water content of soil
mainly affected the transpiration rate of A. ordosica.
Key words :Maowusu sandy land ;psammophyte ;transpiration rate ;environmental factor
17增刊 赵萍等 :生长季毛乌素沙地沙生植物蒸腾规律及其与环境因子间关系