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1、不同积水处理下乌拉苔草蒸腾速率日变化及其与环境因子的关系第33卷第6期2005年11月东北林业大学JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITYVo1.33No.6Nov.2o05不同积水处理下乌拉苔草蒸腾速率日变化及其与环境因子的关系杨艳清徐惠风金研铭刘兴土(长春大学,长春,130022)(吉林农业大学)(中国科学院东北地理与农业生态研究所)摘要在相同的光照,相对湿度,温度和风速等自然环境下,对相同土壤条件下的乌拉苔草湿地进行不同水分的处理,以桶(高50am,直径40am)中水分为基准,设为满水(干1),半水(干2),干旱(干3)3个处理,以自然状态下的土壤为对照.
2、对乌拉苔草叶片的蒸腾速率,气孔阻力,光合有效辐射,空气温度,叶片温度,相对湿度,风速及大气中CO的体积分数等指标进行了测定.结果表明:不同积水条件下,蒸腾速率的日变化与正弦曲线相似;气孔阻力的日变化呈现单峰形变化,但峰值不同,干2峰值最小,不同处理的峰值出现的时间相同.从时间上看,气孔阻力受水分的影响,与对照相比提前达到最大值.干l,干2,干3处理的蒸腾速率和气孔阻力呈显着的负相关,风速和蒸腾速率呈显着的正相关:干2,干3处理的光量子通量密度和大气温度呈显着的正相关;干3处理的蒸腾速率和光量子通量密度呈显着的正相关.关键词水分处理;乌拉苔草(Carexmeyeriana);蒸腾速率;日变化;环
3、境因子分类号Q948.112DiurnalVariationofTranspirationRateofCarexmeyerianaandItsRelationshipwithEnvironmentalFactorstin.derDifferentWaterConditions/YangYanqing(ChangchunUniversity,Changchunl3o022,P.R.China):XuHuifeng,JinYanming(JilinAgricuhuralUniversity);LiuXingtu(NortheastInstituteofGeographyandAgricultura
4、lEcologY,ChineseAcademyofSciences)/JournalofNortheastForestryUniversity.一2O05,33(6).一5254DifferentwatertreatmentswereconductedtoCarexmeyerianawetlandwithsimilarsoilunderthesalnenaturalcondi.tionsoflight,relativehumidity,temperatureandwindspeed.Threetreatments,fuIIofwater(calledTlforshort),semifullof
5、water(T2),anddrought().weredesignedaccordingtothewatervolumeinabucket,andthewetlandundernaturalconditionwasusedascontro1.rhetranspirationrate,stomatalresistance,temperatureofleavesofCarexmeyerianaaswellasphotosyntheticallyavailableradiation(PAR),airtemperature,relativehumidity,windspeed.atmosphericC
6、O,concentrationweredetermined.ResultsshowedthatthediumalvariationoftranspirationratesofCarexmeyerianaunderdifferentwaterconditionsshowedaproximatesinusoid,andthediumalvariationofthestomatalresistancepresentedauni.modalcurve.Thepeakvalueswerenotequal,thatof12wasthelowest,whilethepeaksoccurredatthesam
7、etime.Watercontenthadacertaineffectonstomatalresistance.Thestomatalresistancereachedthemaximaaheadofthecontro1.Tran.spirafionratesofthesethreetreatmentsshowedasignificantlynegativecorrelationwithstomatalresistance,andwindspeedpresentedasignificantlypositivecorrelationwithtranspirationrate.Lightphoto
8、nfluxdensityforT2andT3waspositivelycorrelatedwithairtemperature.whilethatforT3showedasignificantpositivecorrelationwithtranspirationrate.KeywordsWatertreatment:Carexmeyeriana:Transpirationrates:Diumalvariations;Environmentalfactors蒸腾是水的汽化,是一个物理过程.蒸腾作用的强弱除受环境(如温度,湿度)的影响外,还受气孔开关的控制.乌拉苔草(Carexmeyeriana
9、)是典型的湿地植被,滋生在积水或季节性积水的沼泽湿地中,其特殊的生理生态过程目前尚不十分清楚.因此,研究乌拉苔草不同生境下蒸腾速率及其与环境的关系,对于揭示该种典型植被在生境中的物理过程具有重要的意义;同时,乌拉苔草对水分干湿度的适应性,可充分表明该植物的适应机制.为此,通过研究其适应性机能可以了解和掌握湿地植被对生境的生态适应.1研究区概况于2002年5月15日一30日,对松花江两岸,蛟河和敦化的乌拉苔草沼泽湿地进行了普查,其主要分布在平坦的沟谷中.毛果苔草(Carexlasiocarpa)群落的两侧坡麓地段,一般宽5070m,地面坡度5.一7.,地表为季节性积水.该种群以密丛型的乌拉苔草为
10、优势种,伴生植物种类较多,有18科23种.模拟区设在吉林省长春市吉林农业大学人工湖滨,护坡上生长很多植物,以泽泻(Allsmaorlentle),扯根菜(Penthorumchinense)和水蓼(Polygonumhydropper)为优势种,湖的周围长有很多高大的乔木,与乌拉苔草自然环境条件相仿.第一作者简介:杨艳清,女,1958年11月生,长春大学环境生态与工程学院,副教授.通讯作者:徐惠风.收稿13期:2005年7月413.责任编辑:李金荣.2试验设计与方法在同样的光照,相对湿度,温度和风速等自然环境下,在同样的土壤中进行不同水分的处理,以桶(高50am,直径40am)中水分为基准,设
11、为满水(干1),半水(干2),干旱(干3)3个处理,以自然状态下为对照(CK).满水是将桶灌满,保证每天补充蒸发和蒸腾等失去的水分;半桶是将塔头控制在接近叶片的部位,然后把桶钻出洞,水一旦超出就会自动流出;干旱控制是使水处于塔头之下,下雨时覆盖塑料布.地面每天浇水,晴天每隔2h浇一次,使相对湿度与自然湿地接近.每个处理重复3次,测定之后取其平均值.野外(敦化黄泥河大川)调查后把草丘挖出带回,在吉林农业大学校内的温室中栽植,缓苗后移植到用金属丝搭建的12mx12m的试验棚中,将盆栽的乌拉苔草埋在人工湖滨湿地土壤中,进行试验处理.5月份,对缓苗后的乌拉苔草进行不同光照处理,用遮荫网处理的不同光强(
12、100%,70%,50%,25%)的自然光进行照射.7月份,选择晴朗的天气进行日测定.测试时随机选取叶片,对植物的完全展开叶片进行活体测定,重复3次,然后取其平均值.用IA一1600型稳态气孔仪进行测定.时间为06:O0一l8:o0,每2h测定一次.测定项目包括乌拉草叶片的蒸腾速率(.moL/m?s),气孔阻力(R,mol/m?s),光合有效辐射(R,Iunol/m?s),空气温度(,),叶片温度(,),相对湿度(%),风速(m/s),大气CO体积分数等指标.第6期杨艳清等:不同积水处理下乌拉苔草蒸腾速率日变化及其与环境因子的关系533结果与分析3.1不同水分处理条件下乌拉苔草蒸腾速率的日变化
13、叶片蒸腾速率主要是通过气孔进行的,气孔的行为控制着蒸腾速率的强弱.从图1可知:不同水分处理条件下,蒸腾速率的变化趋势基本相同,呈现倒S型变化,在12:00最低.但在最高峰时,蒸腾速率最大值表现为干3>干2>干1>CK,说明水分越匮乏,蒸腾强度越大;相反,湿度越大时蒸腾作用反而越小.体现了湿地植物对水分亏缺的敏感性.20(m80604020_-ll_.卜l图1不同水分处理条件下蒸腾速率日变化3.2不同水分处理条件下乌拉苔草气孔阻力的日变化由图2可知:气孔阻力的13变化呈单峰曲线,但气孔阻力的峰值不同,干2的峰值小于干1和干3,但3个处理峰值出现的时间相同.水分处理的峰值出现在1
14、2:00,而对照出现在14:o0.说明水分极多或极少,各处理叶片的气孔阻力均大于CK,而居中的水分处理却小于CK.可见处理水分多和水分少都会使乌拉苔草的气孔阻力加大,而水分居中的时候,气孔阻力小于对照,即水分对气孔阻力有一定的影响.从时间上看,气孔阻力受水分的影响而提前达到最大.)08:oolO:ool2:00l4:ool6:00l8:oo时刻图2不同水分处理条件下气孔阻力的日变化3.3乌拉苔草蒸腾速率对水分处理的响应乌拉苔草干1处理下蒸腾速率对水分处理的响应:由乌拉苔草干1处理下蒸腾速率对环境因子的相关性分析(见表1)可知,蒸腾速率和气孔阻力呈显着的负相关;叶片温度和大气温度呈极显着的正相关
15、;风速和蒸腾速率呈显着的正相关.表1乌拉苔草干1处理下蒸腾速率对环境因子的相关性度呈显着的正相关;风速与蒸腾速率呈极显着的正相关,与气孔阻力呈显着的负相关.表2乌拉苔草干2处理下蒸腾速率和环境因子的相关性环境酐箍风速乌拉苔草干3处理下蒸腾速率对水分处理的响应:由干3处理下蒸腾速率和环境因子相关性分析(见表3)可知,蒸腾速率和气孔阻力呈显着的负相关;光量子通量密度和大气温度呈正相关;叶片温度和大气温度呈极显着的正相关,和光量子通量密度呈显着的正相关;风速和蒸腾速率呈极显着的正相关.表3干3处理下蒸腾速率和各环境因子的相关性环境酐鐾蕊风速蒸腾速率气孔阻力相对湿度大气温度光量子通量密度一0.1450
16、.5610.5980.766?1叶片温度一0.4780.709-0.6731.0.7611墨逢:!:=:堑=:丝=:塑=Q:堑=:堑13.4不同水分处理条件下环境因子的日变化不同水分处理下,通过叶片的光量子通量密度不同(见图3),虽然均呈现出单峰曲线变化,12:00达最大值,但是干1和干3基本相似,干3峰值平缓,均高于对照,可见水分处理加大了光量子的通量密度;相对湿度的变化,干2的变幅小于干1和干3(见图4),说明水分处理对相对湿度有一定的影响;叶片温度的变化基本一致,呈单峰曲线变化(见图5),可见水分处理对叶温的影响不大;气温呈现单峰曲线变化,未见水分处理对气温有明显的影响(见图6).E吾昌
17、i拯咖捌嘲子嚣鬻风速62硐棚秆腿黻舳蒸腾速率1气孔阻力一0.7591相对湿度一0.1900.0141大气温度一0.6320.760一0.2741光量子通量密度一0.6750.7080.4080.6821叶片温度一0.6330./59一0,2/21.0,68l1风速0.835一0.6780.5510.6110.3360.6121乌拉苔草干2处理下蒸腾速率对水分处理的响应:由乌拉苔草干2处理下蒸腾速率和环境因子相关性分析(见表2)可知,蒸腾速率与气孔阻力呈极显着的负相关;气温与气孔阻力呈极显着的正相关;光量子通量密度与大气温度呈显着的正相关;叶片温度与气温呈极显着的正相关,与光量子通量密06:00
18、08:001O:00l2:0014:oo16:0018:00时刻图4不同水分处理条件下相对湿度的日变化唰嘴OO1,lO一83nOO一斛724OOO一一一05050卯钾靶卯巡噬靛罂东北林业大学第33卷06:0008:0010:0012:0014:0016:O018:00时刻图5不同水分处理条件下叶片温度的13变化40.3o2506:00O8:o0l0:o0l2【x】I4【x】l6.【x】l8:00【lf划图6不同水分处理条件下气温的日变化4结论与讨论土壤含水量在一定范围内是影响蒸腾速率的重要因子,直接影响叶片的水分亏缺,通过气孔扩散阻力影响蒸腾速率n】.彭世章在对水稻水分处理研究中得出:蒸腾速率
19、受土壤含水率变化的影响,气孔阻力受水分的影响而提前达到最大值,本研究也得到了相同的结论.不同积水条件下,乌拉苔草的蒸腾速率和气孔阻力呈显着的负相关,干2处理呈极显着的负相关.土壤水分对植物生长和蒸腾均有较大的影响】.不同处理条件下,蒸腾速率的日变化与正弦曲线相似.温度对渍水下气孔阻力的影响较大,对干2的影响最大.风速对蒸腾速率的影响较大,其他环境因子对蒸腾速率的影响均呈不显着的负相关.光量子通过不同处理的叶片时表现为渍水下最大,干旱时日变化没有峰值,但是每个处理都高于对照,可能是由于逆境下乌拉苔草叶片气孔有利于接收光量子通过的缘故.参考文献1李黛,胡凯,谈锋.干旱条件下淡黄花百合叶片水分生理的
20、适应性变化.西南师范大学(自然科学版),2004,29(5):8528552彭世彰,丁加丽,徐俊增,等.晚稻蒸腾速率及其影响因素试验研究.节水灌溉,2005(1):143葛滢,常杰,刘珂,等.杭州石荠苎蒸腾的生理生态学研究.植物生态,1999,23(4):3203264王仁忠,高琼,李建东.松嫩草原两种碱茅群落水分生态的比较研究.生态,1998,18(1):107112(上接44页)那霉素的临界质量浓度应确定为30mg/L.通过生根敏感试验,最终确定选择生根培养基卡那霉素的临界质量浓度为20mg/L.本试验成功地建立了欧美杨108号转BtToxinC+蜘蛛杀虫肽基因的转化系统,为欧美杨108号
21、的进一步遗传转化研究提供了基础条件.参考文献1常玉广,刘桂丰,姜静,等.小黑杨抗虫基因的遗传转化.东北林业大学,2004,32(6):30312张蕾,崔建国,王洪魁.杨树Bt抗虫基因工程研究进展.中国森林病虫,2005,24(3):19223海燕,何宁,康明辉,等.抗虫杨的组织培养.河南林业科技,2004,24(4):13144BijvoetJPNapJ,StiekemaWJ.转基因植物中的卡那霉素抗性.生物技术通报,1998(1):29315王关林,方宏筠.植物基因工程原理与技术.北京:科学出版社,1998.4784806王瑶,林木兰,沈锡辉,等.农杆菌介导的木本植物遗传转化.生物技术通报,1999(6):23277徐春晖,夏光敏,贺晨霞.农杆菌转化系统研究.生命科学,2002,14(4):2232258候丙凯,陈正华.植物抗虫基因工程研究进展.植物学通报,2000,17(5):3853939赵鑫,詹立平,刘桂丰.杨树基因工程抗性育种研究进展.东北林业大学,2004,32(6):7678如船丝加p谜靼