对太行山低山丘陵区4a生人工杜仲林叶片的蒸腾强度和气孔导度进行测定和分析,结果表明:(1)在晴朗和晴-多云天气日,叶片蒸腾强度日变化呈双峰型,在阴天天气日,则呈单峰型;(2 )气孔导度的日变化趋势与蒸腾强度基本一致;(3)蒸腾强度与光量子密度、饱和水汽压差、水面蒸发等气象因子之间,具有较好的相关关系;(4)鉴于水面蒸发的测定比较方便、简单,因此,利用日水面蒸发测定值和叶面积指数去估算杜仲蒸腾耗水量,将具有一定的可行性。
The leaf transpiration (TR) and stomatal conductance(gs) of 4-year-old Eucommia ulmoides in the hilly land of Taihang Mountain were measured and analyzed. The results showed that: (1) the diurnal variation of TR was demonstrated double-peak curve in clear day and cloudy to clear day, and single-peak curve in overcast day; (2) the tend of diurnal variation of gs was almost the same as TR; (3) the values of TR showed good agreement with meteorological elements such as photon flux density(PFD), saturation vapour pressure deficit of air(D) and water surface evaporation (EV); (4) Because there was close relation between EV and TR,and the approach of measuring EV was relative simple,it was feasible that TR was estimated using data on EV.
全 文 ：第 v{卷 第 v期
u s s u年 x 月
林 业 科 学
≥≤∞× ≥∂ ∞ ≥≤∞
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¤¼ou s s u
杜仲蒸腾强度和气孔行为的初步研究
张劲松 孟 平 尹昌君
k中国林业科学研究院林业研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 对太行山低山丘陵区 w¤生人工杜仲林叶片的蒸腾强度和气孔导度进行测定和分析 o结果表明 }ktl
在晴朗和晴 p多云天气日 o叶片蒸腾强度日变化呈双峰型 o在阴天天气日 o则呈单峰型 ~kul气孔导度的日变化
趋势与蒸腾强度基本一致 ~kvl蒸腾强度与光量子密度 !饱和水汽压差 !水面蒸发等气象因子之间 o具有较好的
相关关系 ~kwl鉴于水面蒸发的测定比较方便 !简单 o因此 o利用日水面蒸发测定值和叶面积指数去估算杜仲蒸
腾耗水量 o将具有一定的可行性 ∀
关键词 } 杜仲 o蒸腾强度 o气孔导度 o气象因子
收稿日期 }usss2sz2sy ∀
基金项目 }/九五0国家科技攻关专题/太行山代山丘陵区复合农林业综合配套技术0k|y2ssz2sw2sxl研究的部分内容 ∀
Α ΠΡΕΛΙΜΙΝΑΡΨ ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΛΕΑΦ ΤΡΑΝΣΠΙΡΑΤΙΟΝ ΑΝ∆ ΣΤΟΜΑΤΑΛ
ΧΟΝ∆ΥΧΤΑΝΧΕ ΟΦ ΕΥΧΟΜΜΙΑ ΥΛΜΟΙ∆ΕΣ
«¤±ª¬±¶²±ª ±¨ª°¬±ª ≠¬± ≤«¤±ª∏±
k Φορεστ Ρεσεαρχη Ινστιτυτε o ΧΑΦ Βειϕινγtsss|tl
Αβστραχτ } ׫¨ ¯¨ ¤©·µ¤±¶³¬µ¤·¬²± k ΤΡl ¤±§¶·²°¤·¤¯ ¦²±§∏¦·¤±¦¨k γσl ²©w2¼¨ ¤µ2²¯§ Ευχοµ µια υλµοιδε󬱷«¨ «¬¯¯¼ ¤¯±§
²©×¤¬«¤±ª ²∏±·¤¬± º¨ µ¨ °¨ ¤¶∏µ¨§¤±§¤±¤¯¼½¨ §q׫¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º¨ §·«¤·}ktl ·«¨ §¬∏µ±¤¯ √¤µ¬¤·¬²± ²© ΤΡ º¤¶§¨ °²±2
¶·µ¤·¨§§²∏¥¯ 2¨³¨¤®¦∏µ√¨ ¬± ¦¯¨ ¤µ§¤¼¤±§¦¯²∏§¼·²¦¯¨ ¤µ§¤¼o¤±§¶¬±ª¯ 2¨³¨ ¤®¦∏µ√¨ ¬±²√¨ µ¦¤¶·§¤¼~kul·«¨ ·¨±§²©§¬2
∏µ±¤¯ √¤µ¬¤·¬²± ²© γσ º¤¶¤¯°²¶··«¨ ¶¤°¨ ¤¶ΤΡ ~kvl·«¨ √¤¯∏¨¶²© ΤΡ ¶«²º¨ §ª²²§¤ªµ¨ °¨¨ ±·º¬·« °¨ ·¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ¨¯ °¨¨ ±·¶
¶∏¦«¤¶³«²·²±©¯∏¬§¨±¶¬·¼k ΠΦ∆l o¶¤·∏µ¤·¬²± √¤³²∏µ³µ¨¶¶∏µ¨ §¨©¬¦¬·²©¤¬µk ∆l ¤±§º¤·¨µ¶∏µ©¤¦¨ √¨¤³²µ¤·¬²±k Εςl ~kwl
¨ ¦¤∏¶¨ ·«¨µ¨ º¤¶¦¯²¶¨ µ¨ ¤¯·¬²± ¥¨·º¨ ±¨ Ες¤±§ ΤΡ o¤±§·«¨ ¤³³µ²¤¦«²© °¨ ¤¶∏µ¬±ª Εςº¤¶µ¨ ¤¯·¬√¨ ¶¬°³¯¨o¬·º¤¶©¨¤¶¬¥¯¨
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Κεψ ωορδσ} Ευχοµ µια υλµοιδεσo×µ¤±¶³¬µ¤·¬²±o≥·²°¤·¤¯ ¦²±§∏¦·¤±¦¨ o ·¨¨²µ²¯²ª¬¦¤¯ ¨¯ °¨¨ ±·¶
蒸腾是植物消耗水分的主要方式 o在土壤 p植物 p大气连续体k≥°≤l水热传输过程中占有极为重
要的地位 ∀气孔作为植物与外界环境之间进行水 !气交换的主要通道 o直接影响和控制着蒸腾强度 ∀因
此 o植物蒸腾和气孔行为的研究一直是农学 !林学 !植物生理生态学 !农业气象学 !自然地理学等相关学
科共同关注的重要课题 ∀在林业领域 o二者则是树种选引 !造林设计 !林地水分管理 !发展节水林业等生
产实践的重要理论参数 ∀目前 o有关苹果 !梨树 !银杏 !杨树 !柠条等少数林k果l木蒸腾强度和气孔行为
的研究 o已有许多文献报道k׫²µ³¨ ot|z{ ~⁄¨·²µ¬ot|{x ~王仲春等 ot|{{ ~≤¤¶³¤µ¬ ετ αλqot||v ~高丽萍等 o
t||x ~王孟本等 ot||y ~郭俊荣等 ot||z ~ ³¨¬±ª ετ αλqot||z ~刘奉觉等 ot||z ~郭志华等 ot||{l ∀杜仲k Ευ2
χοµ µια υλµοιδεσl是一种集药用 !材用等为一体的多用途树种 o具有较高的经济价值 o但有关其叶片蒸腾
和气孔行为的研究只有极个别学者在盆栽条件下开展过k谈峰等 ot||yl o而野外条件下这方面的研究工
作鲜有文献报道 ∀所以 o本项研究将具有重要的理论意义 ∀
太行山林业生态工程 o对于改善生态环境 o振兴山区经济 o根治黄河 !海河 o减免华北平原和津京地
区旱涝灾害 o保障人们生活 !生产的安全 o具有重要的战略性意义 ∀基于山区经济比较落后 o在加强生态
环境建设的同时 o如何发展山区经济 o促进生态和经济的持续 !协调发展是当前生态工程所面临的主要
问题之一 ∀由于杜仲具有较高的经济价值 o因此 o在太行山低山丘陵区 o发展杜仲生产将具有一定的现
实意义 ∀但因该地区水资源比较紧缺 o所以 o要想实现杜仲的可持续发展 o必须了解杜仲的蒸腾强度及
气孔行为等水分生态特性 ∀本研究可为太行山低山丘陵区发展杜仲生产 o提供一定的水分生态理论依
据 ∀
t 试验区概况
试验地设在河南省济源市裴村/太行山低山丘陵区复合农林业综合研究0试验区内kvxβttχottuβ
svχ∞l ∀试验区内各类农林复合经营模式总面积达 tys «°u ∀
试验区地处太行山南段南麓 o属温带大陆性季风气候 ∀全年日照时数为 uvyz1z «o年日照率为
xw h o总辐射量为 tt{1u ®¦¤¯ #¦°pu o稳定通过 s ε 的年平均积温为 xu{u ε o∴ts ε 的年平均积温达
w{wz ε o可满足一年两熟耕作制度 ∀历年平均降水量 ywt1z °° o基本上能满足作物生长的需要 o但由于
受季风气候的影响 o年内季节性分布不均匀 ∀y ∗ |月间多年平均降水量为 wv{1s °° o占全年 y{1v h o尤
其集中在 z ∗ {月份 o占全年的 ww1v h ∀这种冬 !春雨雪少 o夏季雨量过于集中的局面 o易造成春旱和夏
涝 ∀
试验区土壤以石灰岩风化母质淋溶性褐土为主 o土层厚度 xs ∗ {s ¦°o³ 值 y1{ ∗ {1x o石砾含量为
ts h ∗ t{ h o有机质含量在 ts1s ª#®ªpt左右 o速效氮 ut1w ∗ {s °ª#®ªpt o速效磷 x1w ∗ ty °ª#®ªpt o速效钾
xs ∗ tsv °ª#®ªpt ∀
u 试验设计
供试杜仲林位于海拔 tss °左右的丘顶部位 o林地土壤质地为轻壤偏砂 o颜色为黄褐色 o土层深度
为 xs¦°∀林木栽植时间为 t||y2sw中旬 o株行距为 u ° ≅ u ° o株高 t1u °kt|||年l ∀于 t|||2sw ∗ sy o选
择典型多云 !晴朗和阴天天气日 o进行试验观测 ∀
211 蒸腾强度 !气孔导度
在冠层中部 o随机选取 v ∗ x片叶片 o采用¬p tyss气孔稳态仪进行叶片k正反面l蒸腾强度 !气孔导
度的观测 o测定时间为 y }ss ∗ t{ }ss o每小时观测 t次 ∀
212 气象因子
采用 ¬p tyss气孔稳态仪测定叶片光量子密度 o采用通风干湿球表测定林间冠层中部处温度 !湿
度 ~测定时间同 u1t ~并采用 5us型蒸发皿测定冠层中部的日水面蒸发量 ∀
v 结果与分析
311 叶片蒸腾强度日变化特征
观测日内 o杜仲叶片蒸腾强度的最大值为 u1zsw °°²¯#°pu¶pt o大约出现在 ts }ss ∗ tu }ss o早上和傍
晚则较低 ∀并在不同的天气条件下 o呈现不同的日变化特征k见图 t !图 u !图 vl ∀在晴朗 !晴 p多云天气
日内 o呈双峰型 o高峰值大约出现在 ts }ss ∗ tt }ss o次峰值出现在 tw }ss ∗ tx }ss o即午前高峰 !午后次峰 o
这与气温到达一定值时 o植物需要光合/午休0 o导致气孔关闭有关 ~在阴天天气日 o则为单峰型 o单峰值
出现在 tu }ss左右 o与双峰型差别的主要原因是 o因气温相对较低 o植物不需要光合/午休0 o气孔开启程
度 !蒸腾强度与温度 !光照的关系为正相关关系 ∀
312 气孔导度与蒸腾强度的关系
气孔是植物体内水分进入外界环境的主要通道 o直接影响和控制植物的蒸腾作用 o一般可用气孔导
度或气孔阻抗k导度的倒数l来表示气孔行为 ∀本研究表明 }杜仲叶片气孔的日变化特征与叶片蒸腾强
度日变化特征基本一致 o在晴朗 !晴 p多云天气日内 o呈双峰型 o在阴天天气日 o则为单峰型k见图 wl ∀
对 txy组数据进行统计拟合 o叶片气孔导度与蒸腾强度具有较好的相关关系 o其相关表达式如下 }
ΤΡ s1sysu γs1{wxyσ k Ρu s1|wsyl ktl
式中 oγσ为叶片气孔总导度k°°²¯#°pu¶p tl ~ΤΡ为叶片蒸腾强度k°°²¯#°pu¶ptl ∀
xv 第 v期 张劲松等 }杜仲蒸腾强度和气孔行为的初步研究
图 t 晴 p多云日叶片蒸腾强度k ΤΡl日变化
ƒ¬ªqt ⁄¬∏µ±¤¯ √¤µ¬¤·¬²± ¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶²©¯¨ ¤©·µ¤±¶³¬µ¤·¬²±kΤΡl
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) ϖ ) sx2tv ~) 3 ) sy2tv ~) π ) sy2u{k月 p日 °²±·«p §¤¼l q
图 u 晴天日叶片蒸腾强度k ΤΡl日变化
ƒ¬ªqu ⁄¬∏µ±¤¯ √¤µ¬¤·¬²± ¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶²©¯¨ ¤©·µ¤±¶³¬µ¤·¬²±k ΤΡl
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) σ ) sw2sx ~) τ ) sw2tx ~) π ) sw2uuk月 p日 °²±·«p §¤¼l q
图 v 阴天日叶片蒸腾强度k ΤΡl日变化
ƒ¬ªqv ⁄¬∏µ±¤¯ √¤µ¬¤·¬²± ¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶²©¯¨ ¤©·µ¤±¶³¬µ¤·¬²±kΤΡl
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) σ ) sw2ty ~) ω ) sx2tw ~) ο ) sx2uvk月 p日 °²±·«p §¤¼l q
图 w 叶片气孔导度k γσl日变化
ƒ¬ªqw ⁄¬∏µ±¤¯ √¤µ¬¤·¬²± ¦«¤µ¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶²©¯¨ ¤©¶·²°¤·¤¯
¦²±§∏¦·¤±¦¨k γσl
) σ ) 多云 ≤¯ ²∏§¼~) ϖ ) 晴 ≤¯ ¤¨µ~) υn ) 阴 √¨ µ¦¤¶·q
313 蒸腾强度与气象因子的关系
v1v1t 与光量子密度的关系 经统计拟合 o杜仲叶片蒸腾强度与叶片光量子密度图像呈抛物线曲线关
系 o其表达式如下 }
ΤΡ p x1s ≅ tspy Πs1{wxy n s1ss||Π p s1txwu k Ρu s1|usvl kul
式中 oΠ为光量子密度kΛ°²¯#°pu¶ptl ~ΤΡ为蒸腾强度k°°²¯#°pu¶p tl ∀
v1v1u 与饱和水汽压差的关系 饱和水汽压差是反映大气温 !湿度的一个重要指标 o对叶片蒸腾强度
k ΤΡl和饱和水汽压差k ∆l进行统计拟合 o结果表明 }
ΤΡ p s1sstxu ∆u n s1tt| ∆ n t1tsut k Ρu s1{|tul kvl
式中 o∆的单位为 «³¤~ΤΡ单位为 °°²¯#°pu¶p t ∀
v1v1v 与气温的关系 对叶片蒸腾强度k ΤΡl和气温k Ταl进行统计拟合 o结果表明 }
ΤΡ p s1szs{Ταu n v1|xsxΤα p xw1wy{ k Ρu s1zxz|l kwl
式中 oΤΡ单位为 °°²¯#°pu¶p t oΤα单位为 ε ∀该式通过了 s1sx水平的显著性检验 o不过 o从相关系数的
值而言 o叶片蒸腾强度与气温不如与光 !水汽压的关系密切 ∀
v1v1w 与水面蒸发的关系 水面蒸发是光 !温 !水 !热等气象因子的综合反映 o研究表明 o杜仲叶片日平
均蒸腾强度k ΤΡ⁄l与日水面蒸发k Εςl具有较好的相关关系 o拟合曲线呈抛物线状 o方程如下 }
ΤΡ⁄ p s1tuvt Εςu n y1zv|u Ες n t1s|wu k Ρu s1|xuwl kxl
式中 oΤΡ⁄单位为 °²¯#°pu§pt ~ Ες单位为 °°#§pt ∀
由于水面蒸发的观测具有方便 !简单等优点 o因此采用日水面蒸发值估算杜仲蒸腾耗水量 o将具有
一定的可行性 ∀
yv 林 业 科 学 v{卷
w 结论
在晴朗和晴 p多云天气日 o叶片蒸腾强度日变化呈双峰型特征 o高峰值大约出现在 ts }ss ∗ tt }ss o
次峰出现在 tw }ss ∗ tx }ss ~在阴天天气日 o则呈单峰型特征 o峰值出现在 tu }ss左右 ∀气孔导度k γσl的
日变化趋势与蒸腾强度k ΤΡl基本一致 o二者呈 ψ αξβ 函数形式分布 o相关系数 Ρu s1|wsy ∀蒸腾强度
与光量子密度 !饱和水汽压差 !日水面蒸发的关系 o均呈 ψ αξu n βξ n χk α sl函数形式分布 o且具有
较好的相关关系 oΡu 分别可达 s1|usv !s1{|tu !s1|xuw ∀
鉴于水面蒸发的测定较方便 !简单 o因此 o利用日水面蒸发测定值去估算杜仲蒸腾耗水量 o将具有一
定的可行性 ∀
参 考 文 献
高丽萍 o张鹤英 q桃树叶片蒸腾速率的研究 q安徽农业大学学报 ot||x ouukvl }uzu ∗ uzy
郭俊荣 o杨培华 o谢 斌等 q银杏光合和蒸腾特性的研究 q西北植物学报 ot||z otzkwl }xsx ∗ xts
郭志华 o王伯荪 o张宏达 q银杏的蒸腾特性及其对遮荫的响应 q植物学报 ot||{ owskyl }xyz ∗ xzu
刘奉觉 o郑世锴 o巨关升等 q树木蒸腾耗水测算技术的比较研究 q林业科学 ot||z ovvkul }ttz ∗ tuu
谈 峰 o梁 莉 o周彦兵 q杜仲叶片蒸腾速率的因子分析 q西南师范大学学报 ot||y outkul }tyu ∗ tyz
王孟本 o李洪建 o柴宝峰 q柠条的水分生理生态学特性 q植物生态学报 ot||y ouskyl }w|w ∗ xst
王仲春 q水分胁迫对苹果蒸腾强度和气孔扩散阻力的影响 q山东农业大学学报 ot|{z o{kwl }vv ∗ ws
王仲春 o黄 镇 o罗新书 q几种果树蒸腾强度和气孔阻力的日变化与抗旱性的关系 q山东农业大学学报 ot|{{ ot|ktl }v| ∗ wy
≤¤¶³¤µ¬ • oµ¨ ±¨ ≥ o∞§º¤µ§¶• ετ αλq×µ¤±¶³¬µ¤·¬²±²©º¨¯ 2¯º¤·¨µ¨§¤±§º¤·¨µ2¶·µ¨¶¶¨§¶¬¤± ³¨¤µ·µ¨ ¶¨¤¶§¨·¨µ°¬±¨ §¥¼ ¼¶¬° ·¨µ¼ ¤¨·2³∏¯¶¨
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zv 第 v期 张劲松等 }杜仲蒸腾强度和气孔行为的初步研究