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苗木水分各种形态 的比较

发布日期:2011-12-28

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一、苗木水分状况和环境的 比较

        供试苗木在不同研 究时期的叶水势、土壤含水率以及温度、相对湿度的测定结果见表l一2和图1~2.根据李吉跃等对 北方主要造林树种的研究,油松属于高水势延迟脱水耐旱树种,火炬树属于亚高水势延迟脱水耐旱树种,侧柏和黄栌是低水势延迟脱水耐旱树种.从各树种苗木水势值的测定结果看,随着苗木的生长,经过蒸腾耗水后,在研究的 中期和后期,侧柏、黄栌的叶水势下降幅度很大,可以认为它们分别达到了中等水分胁迫和严重水分胁迫;而油松和火炬树还保持较高的叶水势,处于中等水分胁追.这表明4个树种的耗水能力 大小、抗旱机理是不一样的.从土壤含水率的变化看.试验初期土壤含水率基本一致;随着干旱胁迫的发 展,由于各苗木的耗水量不同,因此土壤中剩余的水分也有差异,针叶树的土壤含水率高于阔叶树的土壤含水率.从温度和 相对湿度日变化的结果看,3个研究时期的外部 环境是基本一致的,经方差分析无显著差异(F(r)=2.03<P(0.05)=3.88,F(0.05)=3.75<F(0.05)=3.88),表明对苗木进行 的耗水量研究具有可比性.

表1

图2


二、树木耗水量日 变化的比较

        每盆苗木的耗水总 量是衡量该种苗木在该年龄阶段下所消耗水分的潜力大小.因此,通过这种办法可以比较同一树种在不同年龄阶段所消耗水分的能力以及不同树种之闻耗水能力的大小,从而可以选择出耗水量小、耐干旱的树种,也可为调控林木 的水分消耗提供一定的理论基础.

图3

图4

图5

图6


        从图3~6可以看出,在水分 正常的条件下,各树种苗木耗水量的日变化规 律呈“单峰型”变化,峰值出现在10:00-14:00之间,不同树种在 这个时间段中的耗水量有差异,侧柏、黄栌、火炬树 的耗水量之间经方差分析无显著差异(F=O.32<F(0.05)=3.47,n=8),而油松与前三个 树种间存在极显著差异(F=6.46>F(00¨=4.57,n=8)其中,侧柏、黄栌 和火炬树在10:00-12:00时间段的耗水量分 别是28.3、31.5和27.9g/h,在12:00—14:00时段为日变化最大 耗水量,分别是28 7、33.3和29.9 g/h;油松的日最大耗 水量出现在10:0卜12:00时间段,消耗水分 13.5帕,在12:00一14:00时段的耗水量为 12.9g/h同一树种间在两个 时间段的耗水量差异很小,而且,这两个时间段消耗的水分占全天蒸腾耗水量的50%左右,因此,树 种在1 d中消耗水分最大的 时间段是在lO:00-14:00之间.从1 d的耗水总量上看, 侧柏、黄栌、火炬树 、油松的耗水总量分别是234.7、228.O、201.2和108.1g,油松的耗水量只 占前3者的l/2,与它们存在极显 著的差异(F=5.59>,F(0.01)=4.57,n=8),前3个树种问无显著差 异(F=O.4<F(0.05)=3.47,n=8),这充分表明油松 的蒸腾耗水量在4个供试树种中是最 小的,属于低耗水树种.

        在受到水分胁迫后 ,林木的蒸腾随着干旱胁迫的发展而降低.耗水量通常会大幅度的下降,但下降程度并不呈线性关系.苗木耗水量日变化规律的单峰型并不明显,其耗水日变化甚至出现了双峰型.当苗木受到干旱胁迫时,其蒸腾耗水的最大值会 提前,如油松、侧柏的耗水量最大值出现在8:00—10:00,黄栌、火炬树 出 现在10:00—12:00,此后耗水量开始 下降,到中午(12:00—14:00)形成峰谷,然后又 有所上升,但日变幅较小,而且受旱程度越严重,日变幅越小.这与李吉跃用Li一1600稳态气孔计对太行 山主要造林树种的蒸腾速率日变化进行测定得到的规律是一致的.

        水分吸收来延迟脱 水的发生,保持高的植物水势;而具有低水势忍耐脱水耐旱机理的植物不但具有保持水分吸收和减少水分损失的能力,更重要的是具有很强的忍耐脱水的能力;亚高水势延迟脱水耐早树种同时兼有低承势忍耐脱水耐旱树种的某些 耐旱特性因此,高水势延迟脱水耐旱树种(油松)应以节水和保水为 主,通过减少蒸腾耗水来减少水分损失,保持较高的水势.但油松在此时的蒸腾耗水量却远大于低水势延迟脱水耐旱树种侧柏和黄栌,黄栌的日耗水量比正常水分供应条件下减少了90.8%。下降幅度最大 ,ld的耗水总量只有 21.O g;油松下降了 58.8%,下降幅度最小 ,日耗水总量为44.5g;火炬树和侧柏的 日耗水总量分别是43.7和27 5 g.笔者认为,这主 要是由于油松本身具有较低的蒸腾耗水特性,其在水分减少的过程中,土壤还能保持较高含水率,提供的水分比其它树种多,因此相对于其它树种还有较高的耗水量,而其它树种由于在开始阶段有较高的蒸腾耗水量,虽然受到干 旱胁迫后会下降,但消耗了较多的水分,土壤中所能供给的水分不多,此时进行的蒸腾耗水就较小.同期测定的各树种苗木土壤含水率及从初期到中期消耗水分的总量就说明了这一原因,油松的土壤含水率为(20.32±1.60)%,大于侧柏、火 炬树、黄栌的(18 80±1.03)%,(18.12±1 24)%,(16 08±0.84)%;各树种苗木从 初期到中期消耗水分的总量分别是:油松710g,侧柏730g,黄栌790g,火炬树780g.以上原因表明, 在干旱胁迫下,4个供试树种蒸腾耗 水量的大小不同与植物耐旱机理并不矛盾,只是由于它们所处的水分条件并不完全一致,因此产生了差异.这也进一步表明,对于树种耐旱机理的研究和蒸腾耗水能力的比较应当在条件相同的情况下进行.

        随着苗木进一步的蒸腾耗水 ,土壤中可供水分越来越少,植物通过关闭气孔来减少水分的损失,此时植物的蒸腾耗水主要通过皮孔蒸腾来完成,在试验的后期,油松、侧柏、火炬树、黄栌的日耗水总量分别为:14.0、9,4、9.2、7.3 g,每一树种的耗水 量只占充分供水条件下苗木耗水量的5%~10%.

三、树木耗水速率 日变化的比较

        由于每一树种及其 不同生长期其生物量之间(主要是叶面积 )有很大差异,在评 价树种间耗水能力大小上就不能完全用总量来衡量,应该用单位面积上的耗水量(即耗水速率  )来衡量不同树种的 蒸腾耗水能力.

        从表2可知,针叶树种 (侧柏、油松 )在干旱胁迫下其叶 面积基本相同,而阔叶树种(黄栌、火炬树 )在试验的后期,由 于干旱胁迫的加重,其叶面积急剧减少,只相当于在正常水分供应下的1,3~1,2.这是由于不同种 类的树木其适应干旱胁迫的方式是不一样的.当水分供应减少时,植物通过减少蒸腾耗水来适应干旱胁迫,针叶树种主要通过气孔关闭降低蒸腾,阔叶树种是以气孔关闭和落叶减少叶面积相结合的形式来减少耗水.在试验过程中 的观察表明,在中等水分胁迫下,火炬树、黄栌的叶片开始萎蔫卷曲,在重度胁迫下开始大量落叶,迅速降低其蒸腾作用以减少水分的进一步大量丧失,这是阔叶树种适应干旱的一种机御;而油松、侧柏在中等和重度胁迫下叶片 没有出现萎蔫现象.这是由于针叶树种具有发达的角质层和深陷的气孔,能有效地减少蒸腾耗水,它们在水分胁迫下主要通过关闭气孔来减少水分散失.

表3

        通过换算.得到不 同苗木在不同时间段单位面积上的耗水量(即耗水速率  ).从图7~10可以看出,不同树 种间其耗水速率(water comsumption rate,wcR)有很大的差异.无 论在水分正常或干旱胁迫的条件下,苗木的蒸腾耗水具有明显的日变化规律,这种日变化规律会因树种及其年龄的不同,以及环境条件的差异而发生一定的变化,但总的趋势是基本一致的在供水良好的条件下,4种苗木的耗水速率 最大值出现在10:oo一14:00之间,呈“单峰型”变化.侧柏、黄栌、火炬树 的耗水速率最大值出现在12:OO—14:00时间段,分别为 32.3、228.3和195.2g/(m2·h);油松的最大耗水 速率出现在10:00一12:00时间段,其值为 25.6一(m2·h).同一树种在 lO:00—12:00和12:00-14:oo两个时间段之间的 耗水速率差别不大,而且两个时间段的耗水速率之和占了日耗水速率总和的50%左右.在正常水 分供应条件下,苗木日平均耗水速率的大小为:黄栌>火炬树>侧柏>油松.阔叶树种的 日平均耗水速率(黄栌130.0g/(m2·h)、火炬树110.0/(m2·h))是针叶树种 (侧柏22.Og/(m2·h)、油松17.1 g/(m2·h))的5~7倍,这表明阔叶树 种的耗水速率远远大于针叶树种.

图7

图8

图9

图10

        随着干旱胁迫的发 展,苗木的耗水速率不断下降,不同树种下降的幅度有较大的差异.其中,在试验中期,侧柏、油松 、黄栌、火炬树 的耗水速率分别下降了87%、54%、90%、69%;在试验后期则 分别下降了96%、84%、91%、88%.4种苗木在不同干旱 胁迫下,其耗水速率之间也有明显的差异,在中期,以火炬树的耗水速率最大,最大耗水速率出现在10:00一12:00时间段,达 52g/(m2.h),侧柏的耗水速率 最小,只有4.4 g/(m2.h)(8:00一lO:00时间段);在试验后期,各 苗木日耗水速率最大值出现在12:00一14:00时间段,侧柏、油松 、黄栌、火炬树 的值分别为1.3、3.6、25.6、21.9 g/(m2·h).但日变化的幅度 已经很小.在干旱胁迫的条件下.各苗木的日平均耗水速率的大小为:火炬树>黄栌>油松>侧柏.中等胁迫下,侧柏、油松 、黄栌、火炬树 的日平均耗水速率分别为2.8、7.9、12.7、34.6g/(m2.h);随着干旱胁迫的 进一步加重,各苗术日平均耗水速率分别只有1.0、2.7、11.9、13.3g/(m2.h),只占水分正常条 件下的4.3%、15.7%、9.2%和12.1%,火炬树与黄栌 的日平均耗水速率基本相同,而油松的日平均耗水速率是侧柏的3倍,苗木在不同水 分胁迫下蒸腾耗水速率的变化规律与它们的耐旱性及耐旱机理有关,同时与土壤中的水分含量也有很大的关系.

 


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