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《北京林业大学》 2007年
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黄土半干旱区侧柏苗木水分生态研究

杨娜  
【摘要】: 黄土高原半干旱区是我国典型的干旱半干旱地区。该区具有光照温度充足、水资源匮乏,且降水量分布不均等特点,由于土壤含水量长时间处于不足状态,因此水分是当地植被恢复和林业发展过程中关键性限制因子。侧柏作为黄土高原主要造林树种之一,且具有良好的抗性,研究侧柏水分生理对于提高黄土高原的造林成活率,进行水分管理具有重要意义。因此,本文对栽植在黄土高原的侧柏,进行蒸腾、光合特性等方面的测定,在叶片尺度上确定其水分利用效率,以及不同土壤水分含量下的侧柏的耗水特性,为黄土高原区侧柏水分生理的进一步研究奠定理论基础。 本次研究设在山西省方山县国营苗圃内,选取长势良好,个体差异不大,无病虫害的2年生侧柏盆栽苗作为实验材料,利用TDR人为控制盆内土壤水分梯度(体积含水量范围分别为5%、10%、15%、20%、25%左右),每个梯度设置3个重复。从2005年5月~10月进行追踪观测,利用licor-1600和licor-6200测定系统在叶片尺度上研究侧柏不同季节、不同土壤含水量条件下,蒸腾速率(Tr)、光合速率(Pn)和水分利用效率(WUE)变化规律及其主要影响因子,并使用SR64000精密天平对盆栽侧柏整株耗水量进行研究。 本次研究通过大量实测数据分析研究表明: 1、不同土壤含水量条件下,侧柏Tr和Pn日变化大致分为单峰曲线、双峰曲线和不规则曲线三种变化形式。其中在土壤含水量较高的条件下Tr、Pn日变化曲线多呈单峰型;中度水分胁迫条件下时,多呈现为双峰曲线;严重水分胁迫多呈现出不规则动态变化。但是在不同季节,不同SWC条件下,侧柏Tr和Pn的日变化规律存在较大差异。 2、不同SWC条件下侧柏Tr和Pn季节变化规律相似。当SWC大于10%梯度时,侧柏Tr和Pn季节变化均为单峰曲线,最大值均出现在7月份,9、10月份Tr和Pn著低于其它月份;当SWC处于5%梯度时,侧柏Tr和Pn季节变化趋势与其它土壤水分条件下季节变化趋势明显不同,此时的季节变化曲线较平缓,近似一条直线。 3、侧柏Tr和Pn对SWC的变化存在阈值反应。其中Tr的阈值为18.15%,当SWC低于18.15%时,Tr随SWC的增加近似线性增长,当SWC大于18.15%时,Tr随SWC升高增加逐渐降低。不同季节条件下,影响侧柏Pn的SWC阈值并不相同,5~10月份分别为24.12%、24.41%、28.40%、20.25%和18.79%。由此也反应出生长季侧柏对土壤水分的需求,春夏普遍较高,秋季逐渐降低。 4、在气象因子中,太阳辐射是侧柏Tr和Pn最重要的影响因子,其次为Ta、RH。然而在不同SWC条件下,侧柏Tr和Pn与气象因子的相关性不同。SWC越低气象因子与侧柏Tr、Pn的相关性越低,随着SWC的升高,这种影响也逐步增强。侧柏Tr与Rn、Ta和RH气象因子之间的关系符合通式Tr=a+b_1Rn+b_2Ta+b_3RH。 5、气孔是叶片与外界进行CO_2和H_2O交换的门户。研究表明Tr与叶片气孔阻力(Rs)符合幂函数(Power)关系:Tr=24.606Rs~(-1.038),其相关性R~2为0.7274;叶片Pn与气孔导度(Gs)符合二项式关系:Pn=-566.4Gs~2+185.37Gs-2.8566,相关性R~2为0.7438。随着SWC的升高侧柏Tr和Pn与气孔的相关性也逐步增强。 6、不同季节、不同土壤含水量条件下,WUE日变化具有较大差异。总体来说其变化类型可分为“U”型、“W”型和不规则型。经过分析得知Pn和Tr对WUE的影响程度并不相同,Pn与WUE的关系似乎更大些。侧柏WUE对SWC的变化也存在阈值反应,阈值范围大约在10%~15%之间。在这个阈值内,WUE变化较小且维持在较高水平上,无论SWC高于还是低于这个阈值时,侧柏WUE均会不同程度的降低。计算得出SWC在13.16%条件下侧柏WUE最大,这充分说明适度干旱可以有效提高侧柏WUE。 7、SWC对侧柏苗木耗水季节分配有重要的影响,其中10月份侧柏耗水量占总耗水量的比率最低,6~8月份耗水量较大,5、9月份相差不大。并且土壤含水量对侧柏苗高和地径的生长具有显著的影响,在侧柏的整个生长季(5~10月)来看,在SWC为25%梯度时,苗木总增长量最大。在整个生长季中侧柏苗木高度和地径增加主要集中在5~7月份,9月份以后苗高、地径增长缓慢。
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