阿拉善荒漠區(qū)主要鹽生植物水勢(shì)日變化

韓文軍，春 亮，王育青

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所 農(nóng)業(yè)部草原資源與生態(tài)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

阿拉善荒漠區(qū)主要鹽生植物水勢(shì)日變化

韓文軍，春 亮，王育青

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所 農(nóng)業(yè)部草原資源與生態(tài)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

以內(nèi)蒙古阿拉善盟荒漠區(qū)的代表性鹽生植物胡楊(Populuseuphratica)、檉柳(Tamarixramosissima)、梭梭(Haloxylonammodendron)、沙棗(Elaeagnusangustifolia)和小葉楊(P.simonii)等5種優(yōu)勢(shì)植物為研究對(duì)象，對(duì)其葉片水勢(shì)的日變化進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明，植物葉形、植物種和植物生態(tài)分布影響葉片水勢(shì)的日變化。水勢(shì)從小到大的排序?yàn)?，肉質(zhì)圓柱形葉<闊葉植物葉，檉柳<梭梭<小葉楊<沙棗<胡楊，胡楊卵圓形葉<胡楊披針形葉，雅布賴鹽池的檉柳和梭梭<吉蘭泰鹽池的檉柳和梭梭<額濟(jì)納旗河岸的檉柳和梭梭。

阿拉善；鹽生植物；水勢(shì)

全世界的內(nèi)陸鹽堿地的面積約為40億hm2，次生鹽堿地和濱海鹽堿地分別為4.5億hm2和0.3億hm2[1]。這些相當(dāng)于農(nóng)業(yè)可利用面積的10%，并且?guī)缀醵挤植加谌照肇S富、地下水位高的地區(qū)[2]。目前，隨著氣候變化與人為影響的加劇，內(nèi)蒙古阿拉善中西部的湖盆區(qū)原有的成片分布的芨芨草甸(Form.Achnatherumsplendens)、蘆葦草甸(Form.Phragmitescommunis)如今已消失殆盡，恢復(fù)與重建鹽濕地植被對(duì)維護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、減少對(duì)南部農(nóng)區(qū)的影響都有重要意義。鹽土植物是荒漠地區(qū)及草原地區(qū)非常重要的植被類型[3]。在荒漠地區(qū)，水分是影響植被分布的重要因素，研究不同優(yōu)勢(shì)種在荒漠地區(qū)生存條件下的水分生理特性，有利于了解荒漠區(qū)植物資源的生理特點(diǎn)，使生長(zhǎng)在鹽堿條件下的植物提高生產(chǎn)效率，對(duì)綠洲及荒漠地區(qū)植被的恢復(fù)與重建有重要理論和實(shí)踐意義。為此，選擇了內(nèi)蒙古阿拉善荒漠區(qū)高度鹽堿化的雅布賴、吉蘭泰和額濟(jì)納為試點(diǎn)，通過對(duì)優(yōu)勢(shì)植物水勢(shì)的測(cè)定，研究其水分生理特性。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)域 阿拉善盟位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部(97°10′～106°52′ E， 37°21′～42°47′ N)，屬于溫帶荒漠干旱區(qū)，典型的大陸性氣候，冬季寒冷，夏季炎熱，干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈。四季氣候特征明顯，晝夜溫差大。年均氣溫6.0～8.5 ℃，1月平均氣溫-9～14 ℃。極端最低氣溫-36.4 ℃；7月平均氣溫22.0～26.4 ℃，極端最高氣溫達(dá)41.7 ℃。年平均無(wú)霜期130～165 d。年降水量從東南部的200多mm，向西北部遞減為40 mm以下；而蒸發(fā)量則由東南部的2 400 mm向西北部遞增到4 200 mm。年日照時(shí)數(shù)2 600 ～3 500 h。多西北風(fēng)，平均風(fēng)速2.9～5.0 m/s，年均風(fēng)日70 d左右。著名的巴丹吉林、騰格里、烏蘭布三大沙漠便位于這一地區(qū)。

1.2試驗(yàn)方法 試驗(yàn)于2009年5月15-30日在阿拉善左旗的吉蘭泰鹽池(39°47′24″ N， 105°41′54″ E)、阿拉善右旗的雅布賴鹽池(39°22′59″ N， 102°48′14″ E)、額濟(jì)納旗東部胡楊林自然保護(hù)區(qū)(41°59′04″ N， 101°05′28″ E)進(jìn)行。測(cè)試材料選用了胡楊(Populuseuphratica)、 檉柳(Tamarixramosissima)、梭梭(Haloxylonammodendron)、沙棗(Elaeagnusangustifolia)和小葉楊(P.simonii)等植物。

每間隔2 h，選取健康生長(zhǎng)的植物葉片及同化枝3片(枝)進(jìn)行水勢(shì)測(cè)量，測(cè)量時(shí)間為6:00-18:00。植物水勢(shì)用WP4(Decagon Devices，Inc．USA)測(cè)定。植物水勢(shì)測(cè)定的同時(shí)，采集土樣測(cè)定土壤含水率、電導(dǎo)率(EC,土水比為1∶5)及pH值(土水比為1∶2.5)[4]。

2 結(jié)果與分析

3個(gè)鹽濕低地的土壤含水量分別為21.46%、11.34%和7.24%，平均高于典型草原區(qū)土壤水分含量(表1)，而典型草原區(qū)土壤水分含量約為10%[5]。但是土壤EC值大于4 dS/m，土壤pH值約為8.5，屬于典型的荒漠濕性鹽土類型，只有耐鹽性較強(qiáng)的鹽生植物才能在這樣的生境中正常生長(zhǎng)。

表1 調(diào)查地的土壤特性

水勢(shì)是植物水分狀況的重要指標(biāo)之一，它的高低表明植物從土壤或相鄰細(xì)胞中吸收水分的能力，代表植物水分運(yùn)動(dòng)的能量水平，是組織水分狀況的直接表現(xiàn)，反映植物受環(huán)境水分條件制約的程度[6-7]。清晨水勢(shì)可以反映植物水分的恢復(fù)狀況，從而可以用來(lái)判斷植物水分虧缺的程度[8-9]。例如屬于海洋性氣候的濕潤(rùn)地區(qū)日本的植物黎明葉水勢(shì)一般為-0.5～0 MPa,基本上不受水分脅迫[10]。而屬于干旱區(qū)的內(nèi)蒙古西部荒漠區(qū)的鹽生植物在黎明時(shí)一般具有較低的水勢(shì)，植物水分虧缺的程度較為嚴(yán)重,以確保其進(jìn)行正常的生理活動(dòng)的水分獲得,中午及午后的葉水勢(shì)會(huì)變得更低。

胡楊、沙棗、小葉楊等闊葉植物葉片早晨水勢(shì)較高,約為-2.3 MPa，隨后降低，正午12:00時(shí)后降到最低點(diǎn)約為-3.5 MPa，下午開始緩慢升高，日變化大體呈“V”型(圖1)。因12:00時(shí)以后小葉楊的葉水勢(shì)恢復(fù)比胡楊緩慢，可以推測(cè)小葉楊受水分脅迫的程度，耗水量要高于鄉(xiāng)土樹種的胡楊。另外，胡楊的葉型變化較大，總體來(lái)看胡楊萌條葉的水勢(shì)比胡楊成熟葉的水勢(shì)略微偏低，但是，午后14:00時(shí)略有波動(dòng)，可以初步認(rèn)為胡楊萌條葉受水分脅迫的程度高于胡楊成熟葉。

圖1 闊葉植物葉片水勢(shì)日變化

泌鹽鹽生植物檉柳在黎明6:00時(shí)的葉水勢(shì)較低為-5.63 MPa，14:00時(shí)最高，為-3.78 MPa，午后又開始降低，呈倒“V”型規(guī)律，而聚鹽鹽生植物梭梭的葉水勢(shì)在-3.84～-2.92 MPa波動(dòng)，無(wú)明顯的規(guī)律性(圖2)。

圖2 圓柱形植物葉片水勢(shì)日變化

從植物水勢(shì)與環(huán)境變化分析，植物種間及種內(nèi)對(duì)環(huán)境條件反應(yīng)有所不同，鹽生植物梭梭和檉柳3種生態(tài)型的葉水勢(shì)的日變化的差異很大，其中檉柳在黎明時(shí)的葉水勢(shì)在-3 MPa以下，表明植物受到較重的水鹽脅迫(圖3、4)。特別是檉柳早晚水勢(shì)變化范圍最大，最低可達(dá)到-17.43 MPa，具有較高的可塑性。梭梭在黎明時(shí)的葉水勢(shì)也在-3.00 MPa以下,最低可達(dá)到-6.08 MPa,但這2種圓柱形葉植物的葉水勢(shì)的變化和闊葉植物相比有很大的區(qū)別。土壤含鹽量較高的雅布賴鹽池周邊分布的檉柳和梭梭的水勢(shì)明顯低于阿拉善左旗吉蘭泰鹽池和額濟(jì)納旗河岸濕地的檉柳和梭梭。隨土壤含鹽量增高，植物水勢(shì)呈降低趨勢(shì)。

對(duì)不同植物水勢(shì)的比較分析表明，不同植物種間葉水勢(shì)存在較大差異，山中典和[10]對(duì)黃土高原7種鄉(xiāng)土樹種葉水勢(shì)研究表明，不僅種間差異顯著，而且灌木葉水勢(shì)低于喬木葉水勢(shì)，在本研究區(qū)也發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。植物葉水勢(shì)的變化不僅受外界環(huán)境條件，不同植物種，植物葉形，生態(tài)地理分布等影響植物葉片水勢(shì)變化, 同時(shí)也受植物生理型的影響，泌鹽植物與聚鹽植物葉水勢(shì)也有很大不同。

圖3 3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)檉柳同化枝的水勢(shì)日變化

圖4 3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)梭梭同化枝的水勢(shì)日變化

3 小結(jié)

1)同種植物分布在不同鹽漬化地區(qū)，其葉水勢(shì)出現(xiàn)明顯的差異，雅布賴鹽池的檉柳和梭梭<吉蘭泰鹽池的檉柳和梭梭<額濟(jì)納旗河岸的檉柳和梭梭，可推測(cè)為同種植物對(duì)不同鹽漬化土壤的適應(yīng)過程中產(chǎn)生一定程度的生態(tài)地理分化。

2)植物種間及種內(nèi)因葉型，生活型及耐鹽生理型的不同，其葉水勢(shì)出現(xiàn)明顯的差異，肉質(zhì)圓柱形葉水勢(shì)<闊葉植物葉水勢(shì)，胡楊卵圓形葉<胡楊披針形葉，檉柳<梭梭<小葉楊<沙棗<胡楊，泌鹽植物(檉柳)<聚鹽植物(梭梭)，對(duì)鹽漬化環(huán)境中植物種間及種內(nèi)葉水勢(shì)的分析表明，荒漠區(qū)鹽生植物的抗旱是多途徑的，植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)都會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生形態(tài)，生理等方面的變化。

3)從植物生理生態(tài)學(xué)的角度出發(fā)，探討不同環(huán)境條件下的植物水勢(shì)變化特點(diǎn)，對(duì)揭示我國(guó)西部地區(qū)荒漠植被的生態(tài)需水提供科學(xué)依據(jù)。

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ThedailywaterpotentialdynamicofmainhalophytesintheAlaxiadesertregion

HAN Wen-jun, CHUN Liang, WANG Yu-qing

(Grassland Research Institute of CAAS, Key Laboratory of Grassland Resources & Ecology, MOA, Inner Mongolia Huhhot 010010, China)

The daily water potential dynamic ofPopuluseuphratica,Tamarixramosissima,Haloxylonammodendron,ElaeagnusangustifoliaandPopulussimoniiin the Alaxia desert region of Inner Mongolia were determined in this study. The results of this study showed that the shapes of leaves, plant species and plant distributing influenced the daily water potential dynamics. The water potential among shapes of leaves was columniform-leaf

Alaxia region； halophytes； water potential

S154.4；Q945.78

A

1001-0629(2011)01-0110-03

2010-03-09 接受日期：2010-06-25

中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所20070905)

韓文軍(1967-)，男，蒙古族，副研究員，博士，研究方向?yàn)樯锃h(huán)境科學(xué)。

E-mail:hanwjcn@yahoo.com.cn