黃河故道不同灌水方式刺槐人工林幼樹水分利用效率和生長特性

陳金平， 蘭再平， 楊慎驕， 張笑培， 孫尚偉， 武鵬舉

1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所, 新鄉(xiāng)　453002 2 河南商丘農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站, 商丘　476000 3 中國林業(yè)科學(xué)研究院華北林業(yè)實驗中心, 北京　102300

黃河故道不同灌水方式刺槐人工林幼樹水分利用效率和生長特性

陳金平1,2,*， 蘭再平3， 楊慎驕1,2， 張笑培1,2， 孫尚偉3， 武鵬舉1,2

1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所, 新鄉(xiāng)453002 2 河南商丘農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站, 商丘476000 3 中國林業(yè)科學(xué)研究院華北林業(yè)實驗中心, 北京102300

干旱一直是限制黃河故道沙區(qū)樹木生長的重要因素之一，而刺槐(Robiniapseudoacacia)以其較強(qiáng)的耐旱性、較高的成活率在造林時備受重視。適宜的灌水方式不但可以提高當(dāng)?shù)厮Y源的高效利用，而且可以促進(jìn)刺槐迅速生長，改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境生態(tài)。因此，在2011至2012年間，對黃河故道沙地進(jìn)行刺槐人工林的建設(shè)與培育，開展滴灌(DI)、溝灌(FI)和軟管噴灌(HSI)3種灌水方式對刺槐人工林幼樹水分利用效率(WUE)和生長特性影響的研究。結(jié)果表明，在不同的水文年份，滴灌刺槐的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)高于軟管噴灌，軟管噴灌高于溝灌。水分利用效率受年份影響較大，但均表現(xiàn)為前期下降，8月份前后降到最低值，隨后緩慢回升。不同灌水方式葉綠素含量(CC)差異顯著，滴灌條件下刺槐葉綠素含量最高，其次為軟管噴灌，溝灌最低。不同樹齡，不同灌水方式刺槐株高、地徑和胸徑差異顯著。一年生林，滴灌刺槐的株高、地徑和胸徑分別比軟管噴灌高出23.4、0.27 cm和0.14 cm；二年生林，滴灌刺槐的株高、地徑和胸徑分別比軟管噴灌高53.7 cm、0.61 cm和0.54 cm。滴灌刺槐的株高、地徑和胸徑的年度生長量分別為軟管噴灌的112.1%、107.1%和111.8%，同時分別為溝灌的121.8%、191.8%和343.6%。不同灌水方式刺槐幼樹水分利用效率受年際間氣象因素影響較大，滴灌可以顯著地改善刺槐幼樹的光合生理特性，促進(jìn)其快速生長。

刺槐; 灌水方式; 水分利用效率; 生長特性; 黃河故道

刺槐為豆科蝶形花亞科刺槐屬木本植物。在我國，目前刺槐的人工栽培面積已達(dá)150萬hm2以上，是深受喜愛的“鄉(xiāng)土化”樹種，并出現(xiàn)了很多栽培類型。作為水土治理的優(yōu)良樹種，具有生長迅速、耐旱性強(qiáng)和氮庫增容的特性[1-3],更具生態(tài)意義的是其強(qiáng)大的碳匯作用[4]。刺槐同時也是很好的綠化苗木品種、良好的蜜源植物、優(yōu)良材源的重要補(bǔ)充，其種籽資源、生態(tài)生理特性等的研究，一直受到國內(nèi)外學(xué)者的重視[5-15]。

黃河故道處于黃、淮之間，由西向東綿延數(shù)百公里，故道兩側(cè)十余公里，主要為高灘沙地、中低產(chǎn)鹽堿地和低洼積水易澇漬地3種土地類型。多年以來，隨著國家的大力治理與開發(fā)，故道環(huán)境生態(tài)已經(jīng)得到了顯著的改善，并產(chǎn)生了重要的社會和經(jīng)濟(jì)價值。刺槐作為水土保持、改良土壤環(huán)境的主要種植樹種，被廣泛地栽培在故道區(qū)域，形成了面積大小不一、林農(nóng)交錯的刺槐林帶。目前成林、出材的刺槐多為二、三十年前種植，品種老化、生長勢弱，甚至停止生長。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，以及人們生活、居住環(huán)境的提高，對于各種優(yōu)質(zhì)木材的需求有著顯著的增加，而國際上東南亞、日本、印度等對我國優(yōu)質(zhì)木材的出口限制，以及國內(nèi)優(yōu)質(zhì)樹種材源的枯竭，都對國內(nèi)優(yōu)質(zhì)良材樹種的栽培提出了迫切的要求。刺槐從材質(zhì)、用途等方面均是我國優(yōu)質(zhì)材源的重要補(bǔ)充，同時對于黃河故道區(qū)域的社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及環(huán)境生態(tài)的進(jìn)一步改善都具有重要的作用。

但是，干旱一直是限制刺槐生長的重要因素之一，年平均蒸散量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降雨量，水資源短缺的問題日益突出。因此，灌溉成為保證刺槐人工林栽培的必要措施。采取適宜的灌水方式，提高水分利用效率，促進(jìn)水資源高效利用和刺槐迅速生長，成為當(dāng)?shù)丶毙杞鉀Q的問題。本研究以黃河故道區(qū)域為地理背景，開展了不同灌水方式對刺槐人工林幼樹水分利用效率和生長特性的影響研究，旨在為相關(guān)區(qū)域刺槐人工林建設(shè)和培育過程中的灌水技術(shù)應(yīng)用提供必要的理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗區(qū)自然條件

試驗區(qū)位于河南省民權(quán)縣黃河故道北側(cè)高灘沙地申甘林帶(115°06′34″E，34°42′46″N)，海拔68 m，屬暖溫帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫14.1 ℃，無霜期213 d，全年太陽輻射量為4727.92—5104.18 MJ/m2，有效輻射量為2301.20—2510.40 MJ/m2，年平均降水量為652—874 mm，雨日27—34 d，年平均蒸發(fā)量1800 mm左右，干旱指數(shù)1.43。2011年和2012年刺槐主要生育期的日平均氣溫、平均地表溫度、日光合有效輻射和降雨量見圖1。

圖1　試驗區(qū)刺槐生長期平均氣溫、平均地表溫度、日光合有效輻射和降雨量變化特征Fig.1　Variation characteristics of daily mean temperature, daily mean surface temperature, daily photosynthetic active radiation and precipitation during growth period of black locust

1.2試驗材料和試驗設(shè)計

試驗于2011年4月上旬進(jìn)行土地整理，4月中、下旬開展項目區(qū)20 hm2刺槐造林工作，刺槐品種選擇窄冠刺槐，采取截干造林的方法，種植前刺槐苗木留干15 cm。靠近井部水源處，分別建設(shè)滴灌區(qū)、溝灌區(qū)和軟管噴灌區(qū)，每個灌溉試驗區(qū)均為1334 m2，株行距為3 m×4 m。根據(jù)試驗區(qū)土壤水分條件，連續(xù)2a，分別于5月上旬、6月中旬、7月上旬和8月上旬進(jìn)行灌水試驗，灌水定額均為80 mm。

1.3測定方法

于刺槐生長期的不同月份，使用LI-6400便攜式光合儀(美國LI-COR公司)測定不同灌水方式區(qū)刺槐冠層中部南側(cè)功能葉片的凈光合速率(Pn，μmol m-2s-1)、蒸騰速率(Tr，mmol m-2s-1)，并據(jù)此計算瞬時水分利用效率，WUE=Pn/Tr。

同時使用TYS-A葉綠素測定儀(浙江TOP公司)測定葉綠素含量，葉片選取位置與光合相同。并于每年刺槐生長結(jié)束后(11月中、下旬)使用折尺測量株高，游標(biāo)卡尺測量地徑、胸徑，每個處理小區(qū)測量株數(shù)為120株。年度生長量為當(dāng)年的株高、地徑和胸徑與上一年度株高、地徑和胸徑的差值。

1.4數(shù)據(jù)分析

用SPSS Statistics 17.0(SPSS for Windows, version 17.0, Chicago, Illinois)進(jìn)行方差分析，比較各參數(shù)在不同灌水方式下的差異，具有顯著差異的進(jìn)行多重比較并進(jìn)行字母標(biāo)記。用Microsoft Excel 2003 軟件進(jìn)行制表和繪圖，圖、表中的數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差(mean±SD)表示。

2　結(jié)果與分析

2.1不同灌水方式刺槐幼樹水分利用效率

刺槐葉片水平瞬時水分利用效率不僅受到林地土壤水分條件的影響，還受到林間冠層氣象要素的限制。圖2為2011、2012年6—10月間，滴灌、溝灌和軟管噴灌刺槐的凈光合速率、蒸騰速率和水分利用效率?？梢钥闯?，對于不同的水文年份，3種不同灌水方式刺槐的凈光合速率、蒸騰速率和水分利用效率，在年度內(nèi)生育期的變化趨勢基本保持一致。其中凈光合速率、蒸騰速率表現(xiàn)為逐步增加，8—10月份達(dá)到最大值，隨后下降。水分利用效率則表現(xiàn)為逐步下降，8月份前后降到最低值，隨后緩慢回升。這說明，雖然不同年份水文條件有所差異，但總體年內(nèi)氣候變化趨勢相似，因此決定了3種不同灌水方式刺槐不同年份間瞬時水分利用效率變化趨勢的一致性。

2011年生育期內(nèi)，滴灌刺槐凈光合速率、蒸騰速率明顯高于溝灌和軟管噴灌，具體表現(xiàn)為滴灌>軟管噴灌>溝灌，但軟管噴灌與溝灌之間差別較小，同時3種灌水方式的水分利用效率差別不明顯。2012年度生育期內(nèi)，3種灌水方式的凈光合速率、蒸騰速率大小表現(xiàn)規(guī)律與2011年保持一致，但從數(shù)值上看，軟管噴灌的凈光合速率、蒸騰速率更接近于滴灌，并明顯大于溝灌。8月份以前，3種灌水方式的水分利用效率隨著生育進(jìn)程迅速下降，具體表現(xiàn)為滴灌>軟管噴灌>溝灌，8月份以后，不同灌水方式的水分利用效率緩慢回升，并最終表現(xiàn)為軟管噴灌和溝灌的水分利用效率略高于滴灌?？梢姡谙鄬ι儆昶档拇耗┫某鯐r段，不同灌水方式的刺槐水分利用效率均表現(xiàn)較高，但隨著雨水的逐步增多，則呈下降趨勢；越是在缺雨偏旱的時期，滴灌刺槐越表現(xiàn)為較高的水分利用效率，隨著雨水的增多和根區(qū)土層貯水量的增加，其水分利用效率反而不及軟管噴灌和溝灌刺槐。

2.2不同灌水方式刺槐幼樹葉綠素含量

葉綠素含量是綠色植物生長狀況的指標(biāo)性參數(shù)，適宜的生長環(huán)境、高效的水肥管理措施均能促進(jìn)葉綠素含量的提高。表1顯示，不同灌水方式顯著影響了刺槐葉綠素含量。在6、8月份，滴灌刺槐葉綠素含量顯著高于溝灌和軟管噴灌，溝灌和軟管噴灌之間差異不顯著；在9、10月份，滴灌和軟管噴灌刺槐葉綠素含量顯著大于溝灌，但滴灌和軟管噴灌刺槐葉綠素含量之間的差異不顯著。由此說明，在年度內(nèi)刺槐生長的不同階段，氣候因素、水文條件和葉齡影響了葉綠素的變化趨勢，同時不同的灌水方式則影響了葉綠素含量的高低。滴灌和軟管噴灌能夠在較長的生育階段，使刺槐葉片的葉綠素含量維持在較高的水平，從而更有利于樹木快速生長。

對于年度內(nèi)不同生育期，3種灌水方式刺槐葉綠素含量均表現(xiàn)為隨著生育進(jìn)程逐步升高，9月份達(dá)到一年中的最大值，隨后明顯下降。

表1　不同灌水方式對刺槐幼樹葉綠素含量的影響Table 1　Effects of different irrigation methods on the chlorophyll content of black locust young trees

表中數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同灌水方式間差異顯著(P<0.05)， 不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)

2.3不同灌水方式刺槐幼樹生長量

刺槐幼樹的生長勢，是苗木質(zhì)量、環(huán)境因素和后期水肥管理水平的綜合體現(xiàn)。表2表明，在不同年份，滴灌、溝灌和軟管噴灌刺槐的株高、地徑和胸徑均有顯著差異。具體表現(xiàn)為滴灌刺槐的株高、地徑和胸徑顯著高于軟管噴灌、軟管噴灌顯著高于溝灌。2011年，滴灌刺槐的株高、地徑和胸徑分別比軟管噴灌高出23.4、0.27 cm和0.14 cm；2012年，滴灌刺槐的株高、地徑和胸徑分別比軟管噴灌高53.7、0.61 cm和0.54 cm。刺槐幼樹的年度生長量，則更多表現(xiàn)為后期水肥管理水平的高低。3種不同灌水方式刺槐年度生長量也具有顯著差異。不同灌水方式下，刺槐株高、地徑和胸徑的年度生長量均表現(xiàn)為滴灌顯著大于軟管噴灌，軟管噴灌顯著大于溝灌。具體表現(xiàn)為滴灌刺槐的株高、地徑和胸徑的年度生長量分別為軟管噴灌的112.1%、107.1%和111.8%，同時分別為溝灌的121.8%、191.8%和343.6%。由此可見，試驗中在肥料水平保持一致的條件下，刺槐幼樹的年度生長量差異主要是因為灌水方式的不同。在3種不同的灌水方式中，滴灌顯著地促進(jìn)了刺槐的年度生長量。

圖2　不同年份不同灌水方式對刺槐幼樹水分利用效率的影響Fig.2　Effects of different irrigation methods on the water use efficiency of young trees of black locust in different years

表2　不同灌水方式對刺槐幼樹生長和年度生長量的影響Table 2　Effects of different irrigation methods on the growth and annual growth of black locust young trees

3　討論

不同的灌水方式，對刺槐幼樹的光合、蒸騰、水分利用效率、葉綠素含量以及生長量產(chǎn)生顯著的差異。究其原因，在于不同的灌水系統(tǒng)首先影響了水分在樹木根區(qū)的分布與再分布。滴灌、溝灌和軟管噴灌的水分入土方式不同[16-20]，因此營造了不同的根區(qū)土壤水分環(huán)境，并從而影響了根系的吸水與運輸效率。如鄭強(qiáng)卿[16]研究指出，滴灌條件下沙地20 cm以上土層含水率受到降雨和灌水量的影響，因此變化幅度最大。停止灌水后水分發(fā)生再分布,水平方向水分主要分布在0—30 cm土壤。這樣的水分再分布特性，有利于植物根系的吸收與利用。軟管噴灌是更接近于刺槐種植行向的改良的噴灌方法，本項試驗研究中，采用的是多孔出流軟管置于兩行刺槐中間的噴灌方式。有研究指出，在噴灌條件下,0—40 cm土層土壤含水率明顯受到灌水量的影響,植物耗水量也隨著灌水量增加而增加。同時棵間蒸發(fā)量隨著灌水量的增大而增大,但棵間累積蒸發(fā)與耗水量之比則呈下降趨勢[17]。目前，在刺槐林木栽培的生產(chǎn)實踐中，大多還是采用莖部地表溝灌的方式。呂殿青[20]研究了溝灌條件下的水分再分布，指出在相同的土層，溝內(nèi)的含水率要大于平地畦灌；在相同的入滲水量時，溝內(nèi)的含水率也大于平地畦灌。本試驗中，每次溝灌水分均從莖部地表條形溝的小范圍區(qū)域快速下滲，而刺槐根系分布較廣，吸水功能較強(qiáng)的毛根等多分布于根區(qū)外側(cè)30—40 cm深的土層中，這可能是影響刺槐對溝灌水分利用的主要原因之一。另外，不同灌水方式的灌溉水在地表的初次分布差異，直接形成了樹木冠層溫度、濕度等小氣候的不同，并進(jìn)一步影響到葉片氣孔的氣體交換行為和對光合同化能力的差異。

相對于葉片水平的瞬時水分利用效率，以產(chǎn)量和耗水量計算得出的水分利用效率更能體現(xiàn)出不同灌水方式對促進(jìn)植物高效用水的作用，因為光合同化的產(chǎn)物在很大程度上并不能全部作為生長量的積累而存在，相當(dāng)一部分在呼吸作用和對衰老器官的補(bǔ)償中消耗掉。但是葉片水平瞬時水分利用效率很大程度上體現(xiàn)了植物對碳源的同化潛力，也從側(cè)面說明了植物生長環(huán)境的優(yōu)劣[21]。本試驗結(jié)果，充分證明了滴灌對刺槐幼樹光合潛力的促進(jìn)作用，而滴灌條件下葉綠素含量的增加，也證明了滴灌對刺槐幼樹生長的促進(jìn)作用。本試驗也同時說明，刺槐葉片水平的瞬時水分利用效率受年際間氣象因素的影響較大。目前，對于葉片水平瞬時水分利用效率的研究，更多的集中于對植物生理生態(tài)特性的研究中[21-24]。Gerampinis[21]指出，適度的水分脅迫，降低了葉綠素a和葉綠素b的含量，但增加了葉片磷、鈣、鎂、鋅等離子的濃度，瞬時水分利用效率有所提高。而對于產(chǎn)量水平水分利用效率的研究，則主要是集中在栽培因素對作物產(chǎn)量的影響方面[25-28]。Veeraputhiran[28]研究指出，地下滴灌灌溉施肥的甘蔗栽培措施，取得節(jié)水30.7%的試驗結(jié)果，同時產(chǎn)量水平水分利用效率為每公頃65.8 kg/mm,比傳統(tǒng)栽培水平的每公頃34.8 kg/mm具有顯著的提高。在本試驗中，由于刺槐正處于前2a的幼樹生長階段，因此采用了葉片瞬時水分利用效率指標(biāo)來進(jìn)行研究。

累積生長量是苗木質(zhì)量、土壤環(huán)境、水肥條件、氣候因素等對樹木生長的綜合反映，而年度生長量，則更多表現(xiàn)為后期栽培管理水平對樹木的影響。試驗中，滴灌刺槐的株高、地徑和胸徑的年度生長量分別為軟管噴灌的112.1%、107.1%和111.8%，同時分別為溝灌的121.8%、191.8%和343.6%，表明在其它栽培要素保持一致的情況下，滴灌顯著地促進(jìn)了刺槐幼樹的生長。因此，選擇適宜的灌水方式，對于刺槐生態(tài)林和刺槐用材林的快速建設(shè)與培育而言，均具有重要的促進(jìn)作用。

[1]Burner D M, Pote H, Ares A. Management effects on biomass and foliar nutritive value ofRobiniapseudoacaciaandGleditsiatriacanthosf. inermis in Arkansas, USA. Agroforest Systems, 2005, 65(3)：207-214.

[2]Wei G H, Chen W M, Zhu W F, Chen C, Young J P W, Bontemps C. InvasiveRobiniapseudoacaciain China is nodulated byMesorhizobiumandSinorhizobiumspecies that share similar nodulation genes with native American symbionts. FEMS Microbiology Ecology, 2009, 68(3)：320-328.

[3]Dini-Papanastasi O. Effects of clonal selection on biomass production and quality inRobiniapseudoacaciavar. monophylla Carr. Forest Ecology and Management, 2008, 256(4)：849-854.

[4]Zheng Y, Zhao Z, Zhou J J, Zhou H, Liang Z S, Luo Z B. The importance of slope aspect and stand age on the photosynthetic carbon fixation capacity of forest: a case study with black locust (Robiniapseudoacacia) plantations on the Loess Plateau. Acta Physiologiae Plantarum, 2011, 33(2)：419-429.

[5]Morimoto J, Kominami R, Koike T. Distribution and characteristics of the soil seed bank of the black locust (Robiniapseudoacacia) in a headwater basin in northern Japan. Landscape and Ecological Engineering, 2010, 6(2)：193-199.

[6]Ntayombya P, Gordon A M. Effects of black locust on productivity and nitrogen nutrition of intercropped barley. Agroforestry Systems, 1995, 29(3)：239-254.

[7]賀康寧, 田陽, 張光燦. 刺槐日蒸騰過程的Penman-Monteith方程模擬. 生態(tài)學(xué)報, 2003, 23(2)：251-258.

[8]鄭元, 趙忠, 周慧, 周靖靖. 刺槐樹冠光合作用的空間異質(zhì)性. 生態(tài)學(xué)報, 2010, 30(23)：6399-6408.

[9]譚曉紅, 劉詩琦, 馬履一, 彭祚登, 賈忠奎, 江麗媛, 王爽, 王璞. 豫西刺槐能源林的熱值動態(tài). 生態(tài)學(xué)報, 2012, 32(8)：2483-2490.

[10]徐飛, 郭衛(wèi)華, 徐偉紅, 王仁卿. 不同光環(huán)境對麻櫟和刺槐幼苗生長和光合特征的影響. 生態(tài)學(xué)報, 2010, 30(12)：3098-3107.

[11]Bond B J. Age-related changes in photosynthesis of woody plants. Trends in Plant Science, 2000, 5(8)：349-353.

[12]Kolb T E, Stone J E. Differences in leaf gas exchange and water relations among species and tree sizes in an Arizona pine-oak forest. Tree Physiology, 2000, 20(1)：1-12.

[13]Yoshid M, Ohta H, Okuyama T.Tensile growth stress and lignin distribution in the cell walls of black locust (Robiniapseudoacacia). Journal of Wood Science, 2002, 48(2)：99-105.

[14]Xu F, Guo W H, Wang R Q, Xu W H, Du N, Wang Y F. Leaf movement and photosynthetic plasticity of black locust (Robiniapseudoacacia) alleviate stress under different light and water conditions. Acta Physiologiae Plantarum, 2009, 31(3)：553-563.

[15]王艷萍, 王力, 衛(wèi)三平. Gash模型在黃土區(qū)人工刺槐林冠降雨截留研究中的應(yīng)用. 生態(tài)學(xué)報, 2012, 32(17)：5445-5453.

[16]鄭強(qiáng)卿, 李銘, 李鵬程, 姜繼元, 王晶晶. 滴灌條件下沙地肉蓯蓉土壤水分空間分布特性研究. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 39(30)：18548-18550.

[17]王琦, 張恩和, 龍瑞軍, 趙桂琴, 孫永勝. 不同灌溉方式對紫花苜蓿生長性能及水分利用效率的影響. 草業(yè)科學(xué), 2006, 23(9)：75-78.

[18]劉海軍, 龔時宏. 噴灌條件下土壤水分入滲的數(shù)學(xué)模擬. 灌溉排水學(xué)報, 2006, 25(2)：15-19.

[19]于利鵬, 黃冠華, 劉海軍, 王相平, 王明強(qiáng).噴灌冬小麥耗水與棵間蒸發(fā)試驗. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42(9)：3179-3186.

[20]呂殿青, 邵明安, 王全九. 壟溝耕作條件下的土壤水分分布試驗研究. 土壤學(xué)報, 2003, 40(1)：147-150.

[21]Gerampinis K, Therios I, Molassiotis A, Tsabarducas V, Patakas A. Response of three olive cultivars to water deficit conditions: photosynthesis, water use efficiency and mineral nutrient imbalance. Acta Horticulturae, 2012, 949：165-170.

[22]Cao X, Jia J B, Li H, Li M C, Luo J, Liang Z S, Liu T X, Liu W G, Peng C H, Luo Z B. Photosynthesis, water use efficiency and stable carbon isotope composition are associated with anatomical properties of leaf and xylem in six poplar species. Plant Biology, 2012, 14(4)：612-620.

[23]Garland K F, Burnett S E, Day M E, van lersel M W. Influence of substrate water content and daily light integral on photosynthesis, water use efficiency, and morphology ofHeucheraamericana. Journal of the American Society for Horticultural Science, 2012, 137(1)：57-67.

[24]Allen L H, Kakani V G, Vu J C, Boote K J. Elevated CO2increases water use efficiency by sustaining photosynthesis of water-limited maize and sorghum. Journal of Plant Physiology, 2011, 168(16)：1909-1918.

[25]Mojid M A, Wyseure G C L, Mustafa S M T. Water use efficiency and productivity of wheat as a function of clay amendment. Environment Control in Biology, 2012, 50(4)：347-362.

[26]Shekinah D E, Gupta C, Sundara B, Rakkiyappan P. Effect of drip irrigation, planting methods and fertigation on yield, quality and water use efficiency of sugarcane (saccharumspecies hybrid). International Journal of Agricultural and Statistical Sciences, 2012, 8(2)：691-696.

[27]Martiniello P, Annichiarico G, Claps S. Irrigation treatments, water use efficiency and crop sustainability in cereal-forage rotations in Mediterranean environment. Italian Journal of Agronomy, 2012, 7(4)：312-322.

[28]Veeraputhiran R, Balasubramanian R, Pandian B J, Chelladurai M, Tamilselvi R, Renganathan V G. Effect of subsurface drip fertigation on cane yield, water use efficiency and economics of sugarcane. The Madras Agricultural Journal, 2012, 99(4/6)：255-258.

Water use efficiency and growth characteristics of young trees ofRobiniapseudoacaciaplantation forest under different irrigation methods in old course of Yellow river area

CHEN Jinping1,2,*, LAN Zaiping3, YANG Shenjiao1,2, ZHANG Xiaopei1,2, SUN Shangwei3, WU Pengju1,2

1FarmlandIrrigationResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Xinxiang453002,China2NationalResearchandObservationStationofShangqiuAgro-ecologySystem,Shangqiu476000,China3ForestryExperimentCenterofNorthChina,ChineseAcademyofForestry,Beijing102300,China

Drought is one of the important factors that limits the growth of trees in the sand of old course of Yellow river area, so the black locust (Robiniapseudoacacia) has been getting attention in the last several years, for its stronger drought resistance and higher survival rate in forestation. Appropriate irrigation methods not only can promote the efficient utilization of local water resource and the growth of plants quickly, but also improve the local ecological environment. This project was held in 2012 and 2013 years, in order to find the optimal irrigation method for black locust young trees. Plants were subjected to three irrigation methods: drip irrigation (DI), furrow irrigation (FI) and hose sprinkler irrigation (HSI). The plot area of each treatment was 1334 m2, and the plant spacing was 3 m×4 m. The results showed that in different hydrological years, the net photosynthetic rate (Pn) and transpiration rate (Tr) of plants under DI both higher than that under HSI, as well as that under HSI than FI. Water use efficiency (WUE) was greatly influenced by the different hydrological years, characterized by early fall, down to the lowest in August and then slowly rose again. There were significant differences in the chlorophyll content (CC) of young trees between different treatments. The CC of plants under DI was highest, followed by which under HSI, and which under FI was minimal. For different ages, there were significant differences in plant height, ground diameter and diameter breast height of young trees between different irrigation methods. In 2011, the plant height, ground diameter and diameter breast height of young trees under DI were 23.4 cm, 0.27 cm and 0.14 cm higher than that under HSI, respectively. In 2012, the plant height, ground diameter and diameter breast height of young trees under DI were 53.7 cm, 0.61 cm and 0.54 cm separately higher than that under HSI. The annual growth of plant height, ground diameter and diameter breast height of young trees under DI were 112.1%, 107.1% and 111.8% of that under HSI, at the same time were 121.8%, 191.8% and 343.6% of that under FI, respectively. The WUE of young trees under different irrigation methods was greatly influenced by the meteorological factors of different years. DI can significantly improve photosynthetic physiological characteristics of black locust sapling, and promote the rapid growth of them.

Robiniapseudoacacia; irrigation method; water use efficiency; growth characteristics; old course of Yellow river

國家公益性行業(yè)(林業(yè))科研專項經(jīng)費項目(201104018)

2013-06-10;

日期:2014-05-16

10.5846/stxb201306101568

*通訊作者Corresponding author.E-mail: chenjp72@126.com

陳金平， 蘭再平， 楊慎驕， 張笑培， 孫尚偉， 武鵬舉.黃河故道不同灌水方式刺槐人工林幼樹水分利用效率和生長特性.生態(tài)學(xué)報,2015,35(8):2529-2536.

Chen J P, Lan Z P, Yang S J, Zhang X P, Sun S W, Wu P J.Water use efficiency and growth characteristics of young trees ofRobiniapseudoacaciaplantation forest under different irrigation methods in old course of Yellow river area.Acta Ecologica Sinica,2015,35(8):2529-2536.