干旱胁迫和不同株高基径条件下的白刺液流速率特征差异.pdf

第3 0卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 6-2 9 修回日期:2 0 2 2-0 7-2 1 资助项 目:中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费(B L X 2 0 2 0 0 5);国 家 重 点 研 发 计 划 政 府 间 国 际 创 新 合 作 专 项 中 国 和 美 国 政 府 间 合 作 项 目(2 0 1 9 Y F E 0 1 1 6 5 0 0)第一作者:王一心(1 9 9 6),女,辽宁丹东人,硕士研究生,主要研究方向:林业生态工程。E-m a i l:1 8 8 4 3 1 8 2 6 5 91 6 3.c o m 通信作者:冯天骄(1 9 9 1),男,内蒙古通辽人,博士,讲师,主要研究方向:生态系统水文过程研究。E-m a i l:f e n g t i a n j i a o 1 9 9 1b j f u.e d u.c nh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 5.0 3 9.王一心,冯天骄,肖辉杰,等.干旱胁迫和不同株高基径条件下的白刺液流速率特征差异J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(5):2 3 4-2 4 0,2 4 9.WAN GY i x i n,F E N GT i a n j i a o,X I AOH u i j i e,e t a l.C h a r a c t e r i s t i c so f S a pF l o wR a t eo fN i t r a r i a t a n g u t o r u mU n d e rD r o u g h tS t r e s s a n dD i f f e r e n tP l a n tH e i g h t a n dB a s a lD i a m e t e rJ.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,3 0(5):2 3 4-2 4 0,2 4 9.干旱胁迫和不同株高基径条件下的白刺液流速率特征差异王一心1,冯天骄1,肖辉杰1,李永华2,辛智鸣3,刘莉苑1,王旭佳1(1.北京林业大学 水土保持学院,北京1 1 8 3 0 0;2.中国林业科学研究院生态保护与修复研究所,北京1 0 0 0 9 1;3.内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站,内蒙古 磴口0 1 5 2 0 0)摘 要:目的 揭示内蒙古荒漠环境中不同株高基径的白刺液流差异,阐明不同形态白刺对干旱环境的适应情况,为干旱区荒漠绿洲植被恢复的白刺种植提供参考。方法 在乌兰布和沙漠选择高株高组(H S)和粗基径组(B D)的典型白刺,并模拟防止水分横向流失的隔水处理条件(C G),采用野外定点观测的方法监测和分析白刺生长季液流速率变化情况及其与环境因子的关系。结果(1)白刺液流速率在月尺度上的大小顺序为8月7月6月9月5月,隔水组(WS)白刺液流速率较正常组(NW)变化幅度大,液流速率中值分别为1.0 2 1g/h,0.3 8 7g/h;基径大植株矮组(L S)白刺液流速率较基径小植株高组(S H)变化幅度大,液流速率中值分别为0.4 7 2g/h,0.2 6 1g/h。(2)在土壤水分长期匮缺的条件下,液流速率与气温(T a)、风速(WV E L)呈显著正相关,与光合有效辐射(P A R)呈显著负相关,与空气湿度(R H)相关性不明显,环境因子对液流速率影响程度依次为:P A RT aV P DWV E LR H;3 01 5 0c m深度土层土壤含水率对白刺液流速率均呈显著的正相关关系。(3)白刺液流速率与环境因子的回归方程表明,L S组较S H组液流速率受气象因子的影响更大,W S组白刺液流速率仅受3 05 0c m土层土壤含水率的影响。结论 大基径矮植株白刺较小基径高植株的白刺更能适应当地干旱的气候条件,粗矮形态的白刺更适应在缺水环境下生存。关键词:农业工程;干旱胁迫;茎干液流;白刺;植被形态中图分类号:S 7 2 8.4 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 5-0 2 3 4-0 7C h a r a c t e r i s t i c so fS a pF l o wR a t eo fN i t r a r i at a n g u t o r u mU n d e rD r o u g h t S t r e s sa n dD i f f e r e n tP l a n tH e i g h t a n dB a s a lD i a m e t e rWANGY i x i n1,F E NGT i a n j i a o1,X I AO H u i j i e1,L IY o n g h u a2,X I NZ h i m i n g3,L I UL i y u a n1,WANGX u j i a1(1.S c h o o l o fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,B e i j i n gF o r e s t r yU n i v e r s i t y,B e i j i n g1 0 0 0 8 3,C h i n a;2.R e s e a r c hI n s t i t u t eo fE c o l o g i c a lP r o t e c t i o na n dR e s t o r a t i o n,C h i n e s eA c a d e m yo fF o r e s t r y,B e i j i n g1 0 0 0 9 1,C h i n a;3.I n n e rM o n g o l i aD e n g k o uD e s e r tE c o s y s t e m N a t i o n a lO b s e r v a t i o nR e s e a r c hS t a t i o n,N a t i o n a lF o r e s t r ya n dG r a s s l a n dA d m i n i s t r a t i o n,D e n g k o u,I n n e rM o n g o l i a0 1 5 2 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ed i f f e r e n c e s i nt h es a pf l o wo fN i t r a r i at a n g u t o r u mi nd i f f e r e n tp l a n th e i g h tb a s ed i a m e t e r s i n t h ed e s e r t e n v i r o n m e n t o f I n n e rM o n g o l i aw e r e r e v e a l e d,a n d t h e a d a p t a t i o no f d i f f e r e n t f o r m s o fN i t r a r i at a n g u t o r u mt oa r i de n v i r o n m e n tw a s e l u c i d a t e d,a n d t h ep l a n t i n go fN i t r a r i a t a n g u t o r u mi nd e s e r to a s i sv e g e t a t i o nr e s t o r a t i o ni na r i da r e aw a sp r o v i d e d.M e t h o d sN i t r a r i at a n g u t o r u mo ft h et a l lp l a n th e i g h tg r o u p(H S)a n dc o a r s eb a s a l d i a m e t e rg r o u p(B D)w e r e s e l e c t e d i nWu l a n b u h ed e s e r t,a n dw a t e r s e p-a r a t i o nt r e a t m e n t(C G)w a s s i m u l a t e d,i n s i t uo b s e r v a t i o nw a su s e d t om e a s u r e a n da n a l y z e t h e c h a n g eo f s a pf l o wr a t ea n d i t s r e l a t i o n s h i pw i t he n v i r o n m e n t a l f a c t o r sd u r i n gg r o w i n gs e a s o n.R e s u l t s(1)T h es a pf l o wr a t eo fN i t r a r i at a n g u t o r u mw a si nt h eo r d e r:A u g u s tJ u l yJ u n eS e p t e m b e rM a yo nt h em o n t h l ys c a l e,a n dt h e s a p f l o wr a t eo fN i t r a r i a t a n g u t o r u mi nw a t e r s e p a r a t i o n t r e a t m e n t(WS)w a s l a r g e r t h a n t h a ti nn o nw a t e r t i g h t t r e a t m e n t(NW),t h em e a nv a l u e so f s a pf l o wr a t ew e r e1.0 2 1g/h a n d0.3 8 7g/h,r e s p e c-t i v e l y.T h es a pf l o wr a t eo fN i t r a r i at a n g u t o r u m(L S)w i t hl a r g eb a s a ld i a m e t e rw a s l a r g e rt h a nt h a tw i t hs m a l lb a s a l d i a m e t e ra n dh i g hp l a n t(S H),t h em e a nf l o wr a t e sw e r e0.4 7 2g/ha n d0.2 6 1g/h,r e s p e c t i v e l y.(2)U n d e rt h ec o n d i t i o no fl o n g-t e r ms o i lm o i s t u r ed e f i c i e n c y,t h es a pf l o wr a t ew a sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t ha i r t e m p e r a t u r e(T a)a n dw i n dv e l o c i t y(WV E L),a n dn e g a t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hp h o t o s y n t h e t i ce f f e c-t i v er a d i a t i o n(P A R),b u tn o t s i g n i f i c a n t l yc o r r e l a t e dw i t ha i rh u m i d i t y(R h),t h e i n f l u e n c ed e g r e eo fe n v i-r o n m e n t a l f a c t o r so ns a pf l o wr a t e f o l l o w e dt h eo r d e r:P A RT a V P DWV E LR h,a n ds o i lw a t e rc o n-t e n t i nt h ed e p t ho f 3 01 5 0c mh a ds i g n i f i c a n tp o s i t i v ec o r r e l a t i o nw i t hs a pf l o wr a t eo fN i t r a r i at a n g u t o-r u m.(3)T h er e g r e s s i o ne q u a t i o nb e t w e e nt h es a pf l o wr a t eo fN i t r a r i at a n g u t o r u ma n de n v i r o n m e n t a l f a c-t o r ss h o w e dt h a t t h es a pf l o wr a t eo fL Sg r o u pw a sm o r ea f f e c t e db ym e t e o r o l o g i c a l f a c t o r s t h a nt h a to fS Hg r o u p,a n d t h e l i q u i d f l o wr a t eo fWSg r o u pw a so n l ya f f e c t e db y t h e s o i lm o i s t u r e c o n t e n t o f 3 05 0c ms o i ll a y e r.C o n c l u s i o nD w a r fN i t r a r i at a n g u t o r u mw i t hl a r g eb a s ed i a m e t e r i sm o r es u i t a b l ef o r l o c a l a r i dc l i-m a t i cc o n d i t i o n st h a nh i g hN i t r a r i at a n g u t o r u mw i t hs m a l l e rb a s ed i a m e t e r,a n dN i t r a r i at a n g u t o r u mi nl a r g eb a s ed i a m e t e ra n dd w a r f f o r mi sm o r es u i t a b l e f o rs u r v i v a l i nw a t e r-s c a r c ee n v i r o n m e n t s.K e y w o r d s:H e t a o i r r i g a t i o na r e a;N i t r a r i at a n g u t o r u m;s a pf l o w;d r o u g h t s t r e s s;v e g e t a t i o nm o r p h o l o g y 内蒙古河套灌区地处我国北方干旱半干旱地区,属大陆季风气候,受气候变化和人类活动的影响,荒漠化面积不断扩大,水土流失灾害日益严重。在2 0世纪7 0年代,国家开始在该区开展一系列的改善生态环境,减少自然灾害的工程。白刺是内蒙古的重要建群种,且为典型的荒漠绿洲植被恢复物种,属于旱生、超旱生灌木或小灌木,具备耐干旱、耐盐、耐碱、耐风蚀沙埋、生长快、易繁殖等特点,在荒漠地区中起到非常重要的治沙固沙作用。以往研究表明,植物在长期生长过程中由于依赖和适应外界环境变化,其蒸腾耗水特点的变化具有明显的节律性。多名学者曾在阿拉善、民勤沙区、乌兰布和沙漠等地先后开展与白刺及其他干旱地区灌木相关的液流速率的研究,并取得了一定的进展1-3。植被蒸腾耗水特征主要受气象因素、土壤水分因素和生物学结构因素的影响4。乌日娜等发现影响沙木蓼液流速率的主要气象因子有太阳辐射、风速、空气湿度和温度5。目前对太阳光辐射、空气湿度、空气温度等环境因子与植物蒸腾相关性的研究多聚焦在日尺度上。除受气象因子影响外,植物蒸腾也在一定程度上受土壤温度、湿度及土层水分分布度的影响6-7,而影响程度大小也与植物种类有关8。当土壤含水量较小的时候,尤其是在干旱地区,气象因素对植物液流速率的影响程度会受土壤水分的影响。多名学者证实,植被蒸腾与土壤含水率皆呈正相关关系9-1 0,但也有部分研究表明,植物的蒸腾与土壤水分没有明显的相关性1 1。除了土壤含水率,土壤温度也对液流活动产生重要影响,但对植物蒸腾没有直接影响1 2。而有学者在较长时间尺度上研究土壤水分对植物蒸腾水平的影响,通过对比发现,由于雨季导致土壤含水率增高,植物在雨季液流速率明显高于旱季1 3。植物液流速率与环境因子间的关系随时间尺度的变化而变化1 4:液流速率在较小的时间尺度上容易受气象因子的影响,而随着时间尺度的增大,液流速率的主要影响因素逐渐从气象因子向生态学特性上转移1 5-1 6。有学者通过比较不同地径的白刺蒸腾,发现白刺的蒸腾量随着地径不同,表现出显著差异,蒸腾量随地径变大而增大1。有学者分别研究了干旱区梭梭、枸杞、沙棘的基径与液流速率的关系,均得出植物基径与液流速率呈正相关,而且均为强相关关系的结论1 7-2 0。目前在内蒙古磴口县的白刺蒸腾的研究多在日时间尺度上白刺的蒸腾规律、与环境因子变化之间的关系等方面,对结合白刺形态特征、环境变化的液流速率变化规律研究较少,关于时间尺度的白刺植被液流速率和环境因子的相互关系的研究有待进一步加强。为研究白刺沙包植被液流特点并进行更合理白刺种植管理,本研究在研究区开展白刺液流和环境因532第5期 王一心等:干旱胁迫和不同株高基径条件下的白刺液流速率特征差异子监测,比较同水分条件下植被耗水状况与环境因子的关系,以期揭示其环境适应性和耐受性,为研究区探究植被耗水提供参考依据。1 材料与方法1.1 研究区域与样地概况研究区位于内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位研究站,主要研究区位于中国林业科学研究院沙漠林业试验中心第二试验场内,地理坐标为(1 0 6 3 5 1 0 6 5 9 E,4 0 1 7 4 0 2 9 N),海拔10 4 0m。研究区地表为沙包和沙生植物覆盖,为温带大陆性季风气候,全年日照时长超过33 0 0h,年均蒸发量23 9 7.6mm,而年均降雨量仅有1 4 4.5mm,年均气温7.6,生长期昼夜温差1 4.5。日照充足,年日照时间约31 0 033 0 0h。大风天气主要出现在45月,年均风速3.7m/s。1.2 研究方法1.2.1 试验设计 于2 0 1 8年9月底在试验地内根据样地白刺植株生长情况条件挑选6个白刺沙包,每个沙包各选取1个代表性植株,为防止水分横向流失,根据基径和株高处于均值的2个沙包使用高1.5m的塑料膜 包 围,作 横 向 隔 水 处 理(w a t e rs e p a r a t i o nt r e a t m e n t,W S);其余4个沙包与W S的形态特征比较后分为小基径高株高(s m a l lb a s a ld i a m e t e ra n dh i g hp l a n th e i g h t,S H)、大基径矮株高(l a r g eb a s a ld i a m e-t e ra n ds h o r tp l a n th e i g h t,L S),在 不 隔 水 处 理 的白刺中选择基径株高与隔水组相似的植株,取均值作为不隔 水 处 理(n o n w a t e r t i g h tt r e a t m e n t,NW)的对照组,观察在自然降雨条件下的植物茎流变化情况(图1)。注:NW表示不隔水处理白刺组;WS表示隔水处理白刺组;S H表示高株高小基径白刺组;L S表示矮株高大基径白刺组,下同。图1 样地选择及布设示意图在生长期内,每个沙包按东、南、西、北和沙包顶部选取5个5 0c m5 0c m的样方,用游标卡尺在距地表5 c m高度测量样株基径,精度0.0 1mm,并测量安装茎流计的枝条基径横截面积,利用卷尺测量白刺灌丛的高度、冠幅,沙包高度、沙包大小,测量结果如表1所示。表1 白刺形态及所在沙包形态的基本信息样地白刺株高/c m白刺基径/c m沙包大小/c m沙包高度/c m分组13 61.9 68 6 2*1 1 7 01 3 6WS23 71.9 77 1 2*9 5 69 9WS38 42.1 18 4 7*1 0 5 31 1 8S H43 03.8 64 8 2*7 9 61 1 2L S53 24.8 13 9 4*4 7 41 1 2L S68 02.7 15 4 9*7 4 19 6S H1.2.2 测定方法(1)茎干液流测定。使用F l o w 3 2 A-1K包裹式茎流计(D y n a g a g e,D y n a m a xI n c.,H o u s t o n,美国)连续测量白刺茎干液流数据,监测时间为2 0 1 9年51 0月,D y n a g a g e液流测量系统的详细安装步骤参考文献2 1。表1中每棵白刺植株安装1个茎流计探头,每个类型各设置6个重复,共计1 8个探头。仪器安装完成后,每1 0m i n自动记录1次茎流速率平均值。通过数据采集器(C R 1 0 0 0,C a m p b e l lS c i e n-t i f i c,美国)采集并储存数据。(2)环境因子测定。在测定白刺液流的时期内,统计同时期站内小型自动气象站(U 3 0-N R C-S Y S-P R O,HO B O,美国)监测距地面2m内光合有效辐射(P A R)、空气温度(T a,)、空气相对湿度(R H,%),风速(WV E L,m/s)等环境数据,数据采集间隔1 0m i n。将T R I ME-FM管式T D R(时域反射仪,I MKO,德国)埋入试验样地内,持续监测01 0c m(S W C0-1 0,%),1 03 0c m(S W C1 0-3 0,%),3 05 0c m(S W C3 0-5 0,%),5 08 0c m(S W C5 0-8 0,%),8 01 2 0c m(S W C8 0-1 2 0,%),1 2 01 5 0c m(S W C1 2 0-1 5 0,%)土壤含水率,通过数据采集器(C R 10 0 0,C a m p b e l l S c i e n t i f i c,美国)每1 0m i n采集1次数据。1.2.3 数据采集与处理 自2 0 2 0年5月起,定期对仪器进行维护,并下载植物液流速率、土壤含水率及气象等数据到计算机中,进行进一步的数据处理和分析。用C a m p b e l l公式计算饱和水汽压差(V P D)2 2:V P D=ae(bT aT a+c)(1-RH)式中:T a,RH分别为空气温度与相对湿度;a,b,c为常数,分别为0.6 1 1k P a,1 7.5 0 2,2 4 0.9 7。使用L o g g e r N e t 4.5对采集到的液流数据进行处理和分析,使用E x c e l对所有数据进行整理,运用S P S S2 2.0对液流速率与环境变量进行相关性分析,并利用逐632 水 土 保 持 研 究 第3 0卷步回归分析方法建立4种分组白刺的液流速率与主要环境因子间的回归方程。使用O r i g i n9.0作图。2 结果与分析2.1 生长季内环境因素的变化特征研 究 区 在 观 测 期 间 的 风 速(w i n d v e l o c i t y,WV E L/m/s)、光合有效辐射(p h o t o s y n t h e t i ce f f e c-t i v er a d i a t i o n,P A R/%)、空 气 温 度(a i rt e m p e r a-t u r e,T a/%)、空 气 湿 度(a i rr e l a t i v e h u m i d i t y,RH/%)、饱 和 水 气 压 差(w a t e rv a p o rp r e s s u r e,V P D/%)日均值及降雨量(p r e c i p i t a t i o n,P/mm)日变化如图2所示。其中,风速在56月较大,79月较小,2 0 2 0年WV E L范围为1 5.2m/s。由图2 A可以看出,59月总降雨量为1 6 9.3 2 5mm,降雨事件发生频率由大到小依次为8月 7月 9月 6月 5月,日最大降雨发生在9月2 8日,降雨量为3 0.6mm。从整体来看,P A R在雨季较小,在旱季较大;由于2 0 2 0年雨季降雨次数较少且降雨量小,P A R受降雨的影响而产生的变化规律并不明显,变化范围为4 4.5 1 29 0 8.8 8m o l/(m2s)。图2 B表明,T a变化范围为1 1.13 0.6,高温天气主要集中在78月,2 0 2 0年59月T a日均值最大值在7月2 9日,为3 0.6。RH变化范围为1.3 2%2 6.9 2%,在月尺度范围内没有明显的变化规律,在降雨事件发生时会有小幅度的提升。V P D变化幅度为0.1 2 50.7 7 3h P a,在7月、8月较高,在5月、6月、9月较低。注:P A R:光合有效辐射;T a:空气温度;RH:空气湿度;V P D:饱和水汽压差,下同。图2 2 0 2 0年研究区生长季气象因子变化 使用等值线图描述了2 0 2 0年白刺生长季土壤含水率在59月间的变化规律(图3)。从整体来看,8 01 5 0c m深度的土壤含水率较高,08 0c m土层土壤含水率常年处于低含水率的状态。2 0 2 0年雨季08 0c m土壤含水率增加,8 01 5 0c m土壤含水率有较小的回升,08 0c m土壤含水率浮动范围为0.0 4 7%1 0.5 6 2%,由此可见,8 0c m以下深度土壤含水率较高且较为稳定,浅层土壤长期呈干旱状况且易受降雨影响。2.2 白刺液流速率日均值变化特征2.2.1 不同水分处理白刺液流速率比较 59月NW和WS组白刺液流速率对比的结果如图4所示。由折线图可得,所有水分处理的白刺液流速率在56月均较低,在78月液流速率总体最高,在9月各组液流速率均有所下降,WS组和NW组白刺液流速率最大值分别出现在8月1日和8月1 5日。从提琴图和折线图中均可以看出,WS组液流速率变化幅度较大,范围为0.2 6 32.2 5 0g/h,中值为1.0 2 1g/h,NW组相对来说液流速率变化较为平缓,变化范围为0.0 5 10.8 3 1g/h,中值为0.3 8 7g/h,低于WS组。2.2.2 不同株高基径特征的白刺液流速率比较 59月S H和L S组白刺液流速率的对比结果如图5所732第5期 王一心等:干旱胁迫和不同株高基径条件下的白刺液流速率特征差异示。由折线图可得,所有水分处理的白刺液流速率变化规律同图4,在56月均较低,在78月有所提升,液流速率日均值在9月有所下降,L S组和S H组白刺液流速率最大值分别出现在8月3 0日和8月1 5日。从提琴图可以看出,L S组液流速率变化范围为0.0 9 6 1.1 9 9g/h,中值为0.4 7 2g/h,液流速率整体高于S H组,且在每次降雨事件发生后波动较明显。S H组相对来说液流速率变化较为平缓,变化范围为0.0 0 6 0.7 9 2g/h,中值为0.2 6 1g/h,低于L S组液流速率。2.3 白刺茎干液流对环境因素的响应特征将不同分组白刺液流速率均值和气象因子、01 5 0c m土层土壤含水率进行P e a r s o n相关性分析(表2),从整体来看,白刺液流速率较3 0c m以下深度土壤含水率的影响较大,风速、空气湿度、饱和水气压差和光合有效辐射在不同程度上抑制了白刺的液流速率,空气温度、1 01 5 0c m土层土壤含水率对所有白刺的蒸腾都有较强的显著正相关关系;风速、饱和水气压差与白刺液流速率间呈显著的负相关关系,空气湿度对白刺液流速率相关性不明显。通过逐步回归分析,建立了液流速率与主要环境因子的回归方程。WV E L,P A R,V P D,T a及各土层土壤含水率均参与构建模型,所得结果如表3所示。图3 土壤含水率等值线图4 不同控制处理白刺液流速率比较图5 不同形态白刺液流速率比较 回归方程的相关系数和回归系数t检验表明,p0.0 0 1,回归方程能更好地反映4种分类白刺液流速率与环境因子的关系。从表3可以看出,所有组的白刺液流速率受土壤832 水 土 保 持 研 究 第3 0卷含水率影响较大,而受气象因子影响较小。R H,T a,S WC1 2 0-1 5 0,S WC1 0-3 0可以解释NW组液流速率6 9.8%的变化,对液流速率影响最大的是S WC1 2 0-1 5 0;R H,S WC1 0-3 0可以解释W S组6 2.3%的变化;S WC1 2 0-1 5 0,S WC1 0-3 0,R H可以解释8 0.3%的S H组液流速率,对液流速率影响最大的是S WC1 2 0-1 5 0;对于L S组而言,S WC3 0-5 0对液流速率影响最大,可以解释7 2.0%的液流速率变化。表2 白刺液流速率与环境因子的P e a r s o n相关性分析参数WV E LT aRHV P DP ARSWC1 0-3 0SWC3 0-5 0SWC5 0-8 0SWC8 0-1 2 0SWC1 2 0-1 5 0NW相关性-0.2 1 9*0.3 0 3*-0.0 2 40.2 7 4*-0.5 1 3*0.2 6 6*0.8 0 2*0.7 0 7*0.7 7 4*0.7 9 7*显著性0.0 0 60.0 0 00.7 7 00.0 0 10.0 0 00.0 0 10.0 0 00.0 0 00.0 0 00.0 0 0WS相关性-0.2 5 1*0.2 7 9*-0.1 0 60.2 6 3*-0.3 7 4*0.1 3 80.6 0 2*0.5 6 7*0.5 6 2*0.5 9 8*显著性0.0 0 20.0 0 00.1 9 30.0 0 10.0 0 00.0 8 90.0 0 00.0 0 00.0 0 00.0 0 0S H相关性-0.2 1 7*0.2 6 6*-0.0 6 40.2 4 1*-0.4 8 6*0.2 9 5*0.7 4 3*0.6 3 8*0.7 4 3*0.7 7 0*显著性0.0 0 70.0 0 10.4 3 20.0 0 30.0 0 00.0 0 00.0 0 00.0 0 00.0 0 00.0 0 0L S相关性-0.1 8 8*0.2 8 1*0.0 0 70.2 5 4*-0.4 5 3*0.2 0 6*0.7 2 0*0.6 4 6*0.6 7 7*0.6 9 4*显著性0.0 2 00.0 0 00.9 3 20.0 0 20.0 0 00.0 1 10.0 0 00.0 0 00.0 0 00.0 0 0注:*代表显著相关(p0.0 5);*代表极显著相关(p7月6月9月5月,这与赵晨光在阿拉善对白刺的研究结果相同1,但总体来说,液流速率变化都受季节降水的影响,在生长初期的旱季,液流速率较小,在雨季白刺生长旺盛,液流速率也随之增大,且在降雨事件后液流速率往往有大幅度的波动。有研究证实,植物会通过增加蒸腾作用以适应干旱的环境条件2 3,而降雨后的水蒸气阻隔可以致使大气温度、光合有效辐射短时间内降低。有学者通过对比沙柳在旱季和雨季的液流变化情况,发现春季和夏季的干旱对液流都有抑制作用,而夏季后期降雨增多,茎干液流量也保持在较高的状态2 4。这可能是由于当环境水分较低时,白刺通过关闭气孔等方式降低液流速率,减少自身需水量,提高水分利用率,从而适应环境的干旱胁迫2 5。其中,在自然环境中的L S组液流速率较同生境S H组的更高,且变化幅度更大,说明L S组表现出更好的环境适应性。3.2 环境因子对白刺液流速率的影响在本研究中,影响茎干液流速率的主要环境因子有风速、太阳辐射、空气温度、空气湿度、和土壤含水率等,其中3 01 5 0c m土层含水率对所有白刺的液流速率都有较显著的正相关关系。郝少荣研究了民勤绿洲荒漠过渡带上沙柳的蒸腾,发现在月尺度下土壤温度和土壤湿度是影响蒸腾的主要因子2 6,与本文结论相同。除了土壤含水率,空气湿度也对白刺液流速率有所影响。以往学者在研究干旱地区灌木对干旱胁迫的适应性时,多分析气象因素和蒸腾耗水的关系,而在降水稀少的地区,灌木的水分来源主要在土壤。有学者研究发现,当土壤水分含量较低时,油蒿可以通过节约用水适应干旱环境,且土壤水分控制油蒿液流对生物物理因子日变化的响应2 6。本研究的结果表明,土壤含水率与白刺液流速率有很强的相关性,而气象因子对液流速率的影响不大,说明土壤含水率是影响研究区白刺液流速率的主要因素。在长期干旱胁迫条件下,有些旱生植物会通过减少水分流失、保持水分吸收的方式应对干旱胁迫,这种抗旱机理为“高水势延迟脱水”2 7。值得注意的是,P A R与液流速率成反比,这是因为当水分条件较低时,白刺会通过尽可能地降低蒸腾来提高自身水分利用率,因而使液流速率降低2 8。本研究中,W S组液流速率与环境因子间的相关性低于NW组,相较于正常组白刺液流速率与环境因子的相关性更低,且回归方程也表现出同种规律,但液流速率中值和变化幅度明显高于正常组白刺,这可能是由于W S组处理能更有效的拦蓄降雨,使降雨后NW组内土壤水分短暂升高,使其液流速率有短时间内的大幅度变化,而水分条件一直相对较低的NW组白刺通过关闭更多气孔的方式降低了植物蒸腾2 9,并提高贮水、输水能力,保证最基本的代谢2 7。本研究表明,虽932第5期 王一心等:干旱胁迫和不同株高基径条件下的白刺液流速率特征差异然白刺抗干旱胁迫能力较强,但长期干旱仍有影响白刺正常生长发育的可能。3.3 株高基径差异对白刺液流速率的影响已有研究证实,植被蒸腾耗水规律受自身形态学特征和环境条件的影响1,2 9,李浩在对比了干旱区不同生境的梭梭液流后,发现即使是同种植物,在不同环水分环境中的耗水量、耗水日过程等方面也会有明显差异1 7。有学者对比了白刺、沙棘基径和蒸腾之间的关系,发现基径越大,蒸腾量越大,且日变化越剧烈1,1 7,在梭梭和柽柳上也发现了类似的结论2。本研究对比自然环境下两组白刺液流速率日均值,发现L S较S H组整体液流速率变化幅度更剧烈,且这种变化往往出现在降雨事件后。而S H组白刺则一直维持较低的日液流速率值,且液流速率变化较L S组平稳。结果表明植株较矮基径较大的白刺植株对水分条件要求较低,可以适应更干旱的气候条件,而基径较小植株较高的白刺则更容易受水分条件的影响,且在干旱胁迫条件下更不容易恢复。4 结 论(1)白刺植株月尺度上的液流速率大小顺序为8月7月6月9月5月,在缺水条件下的白刺液流速率较正常水分条件白刺变化幅度更大。基径大植株矮的白刺比基径小植株高的白刺植株液流速率变化幅度大,且整体液流速率较高。(2)白刺液流速率与空气温度、1 01 5 0c m土层土