寧夏河?xùn)|沙區(qū)檸條植株葉片蒸騰對干旱脅迫的響應(yīng)

韓磊，孫兆軍，展秀麗，焦炳忠，董良

1. 寧夏大學(xué)新技術(shù)應(yīng)用研究開發(fā)中心，寧夏 銀川 750021；2. 寧夏大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，寧夏 銀川 750021；3. 寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021

寧夏河?xùn)|沙區(qū)檸條植株葉片蒸騰對干旱脅迫的響應(yīng)

韓磊1，孫兆軍1，展秀麗2，焦炳忠3，董良1

1. 寧夏大學(xué)新技術(shù)應(yīng)用研究開發(fā)中心，寧夏 銀川 750021；2. 寧夏大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，寧夏 銀川 750021；3. 寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021

以寧夏河?xùn)|沙地沙生灌木檸條（Caragana korshinskii Kom.）為材料，采用采用盆栽方法分析不同土壤水分條件下的檸條植株葉片蒸騰日變化特征及其與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系，研究干旱脅迫下檸條蒸騰對主要環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子的響應(yīng)機(jī)制，為區(qū)域植被恢復(fù)與重建及林分結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，（1）充分供水條件下的檸條蒸騰速率是土壤水分嚴(yán)重脅迫下的3.43倍，隨著水分脅迫的加劇，蒸騰速率峰值前移，且日蒸騰過程在較為干旱時(shí)表現(xiàn)為雙峰型；各水分梯度下檸條蒸騰速率日過程與氣孔導(dǎo)度具有相同的變化規(guī)律，呈極顯著的線性相關(guān)。（2）隨著土壤含水量的逐漸降低，檸條苗木葉片蒸騰速率先增加后緩慢下降，過高的土壤含水量同樣會(huì)抑制植物的蒸騰，該臨界值為 15.78%，即土壤質(zhì)量含水量為田間持水量的74.1%。（3）低光強(qiáng)檸條葉片蒸騰作用的光響應(yīng)曲線差別不大，都表現(xiàn)出隨著光合有效輻射強(qiáng)度增加而緩慢上升的趨勢，但啟動(dòng)速度隨著土壤含水量的減少而降低；在土壤水分受到限制時(shí)（土壤質(zhì)量含水量≤40%田間持水量），進(jìn)一步增強(qiáng)光合有效輻射量（≥1 000 μmol·m-2·s-1）并沒有使蒸騰速率提高，嚴(yán)重水分脅迫下，增加光輻射強(qiáng)度反而導(dǎo)致蒸騰速率降低。（4）檸條蒸騰速率的主要影響因子偏相關(guān)分析表明：充分供水下，光合有效輻射（PAR）是主要影響因子，貢獻(xiàn)率為54.4%；隨著土壤含水量的下降，氣孔對PAR的敏感性下降，葉片內(nèi)外水汽壓飽和虧缺成為調(diào)節(jié)檸條蒸騰過程的主導(dǎo)因素。

檸條；蒸騰；水分脅迫；河?xùn)|沙地

蒸騰是植物耗水特征的主要方式，在“土壤-植物-大氣連續(xù)體”水熱傳輸過程中占有極為重要的地位，蒸騰效率是一個(gè)涉及氣孔導(dǎo)度、葉片水勢和水力導(dǎo)度與環(huán)境因子相互作用的集合特征，有關(guān)調(diào)控森林蒸騰的多因子交互作用的研究已有報(bào)道（Wallace和McJannet，2010；Fernández等，2009；奚如春等，2006），但未取得一致結(jié)論。氣孔導(dǎo)度決定植物的蒸騰效率，它對驅(qū)動(dòng)水汽移動(dòng)的水汽應(yīng)力的響應(yīng)受外界環(huán)境因子的影響，包括物理學(xué)機(jī)理和葉片生物學(xué)特性的過程，蒸騰強(qiáng)度主要取決于土壤的可利用水、液態(tài)水轉(zhuǎn)化為水蒸汽所必需的能量以及葉片內(nèi)部與外界之間的水汽壓梯度（趙平，2011）。

不同地區(qū)不同樹種的蒸騰耗水規(guī)律存在著明顯的差異，當(dāng)土壤水分供應(yīng)明顯下降時(shí)，植物蒸騰對環(huán)境因子響應(yīng)的敏感性差異較大（常學(xué)向和趙文智，2009；Han等，2012），在極端干旱的沙漠地區(qū)，植物的蒸騰速率隨著葉片氣孔導(dǎo)度的變化呈現(xiàn)出周期性的波動(dòng)（Whitley等，2009；司建華等，2008），對于降水量稀少且無效蒸發(fā)大的寧夏河?xùn)|沙地，人工林的營造改變了沙地水分的再分配。檸條（Caragana korshinskii Kom.）作為治理水土流失和退化沙化草場的先鋒植物，其對干旱的適應(yīng)機(jī)制、光合和呼吸特征等研究已有不少積累（徐當(dāng)會(huì)等，2012；余峰等，2011；李清河等，2006），但土壤水分脅迫嚴(yán)重時(shí)，苗木葉片氣孔水汽交換及其對土壤水分利用策略可能會(huì)有差異，這種差異與哪些環(huán)境因子有關(guān)，這些問題有待于進(jìn)一步研究。因此，研究檸條蒸騰速率在不同土壤水分條件下對環(huán)境主要驅(qū)動(dòng)因子響應(yīng)的敏感性，對分析干旱脅迫下環(huán)境因子對林木水分利用的影響機(jī)理，在全球變暖加速地球系統(tǒng)水循環(huán)的背景下顯得尤為重要。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于寧夏河?xùn)|沙區(qū)南緣的同心縣，地理坐標(biāo)為北緯36°52′06″，東經(jīng)105°59′7″，海拔1568 m，在氣候區(qū)上屬于溫帶大陸性氣候，干旱少雨、風(fēng)大沙多。年平均氣溫 8.7 ℃，極端最高氣溫38.5 ℃，極端最低氣溫為-27.3 ℃，≥10 ℃年平均積溫為2963.1 ℃，無霜期165～183 d；多年平均降雨量251 mm，降水多集中在7─9月份，占年降水量的72.4%。多年平均蒸發(fā)量為2340 mm，年日照時(shí)數(shù)多年平均為2900～3055 h。試驗(yàn)區(qū)土壤類型為灰鈣土區(qū)的沙化土壤，田間最大持水量21.3%，表層土壤平均容重1.47 g·cm-3。

1.2 研究方法

在試驗(yàn)區(qū)選取3年生檸條植株，于2014年4月植入試驗(yàn)花盆（高33 cm×上口徑35 cm×下口徑29 cm），試驗(yàn)盆土壤采自試驗(yàn)區(qū)大田，栽植后放置于試驗(yàn)地的溫室內(nèi)并充分補(bǔ)水，使之成活并正常生長。7月份人工控制土壤水分含量（SWC）分別為田間最大持水量(w)的80%～100%（T1：充分供水），60%～80%（T2：輕度水分脅迫），40%～60%（T3：中度水分脅迫）和20%～40%（T4：重度水分脅迫），即土壤含水量為 T1：17.0%～21.3%，T2：12.8%～17.0%，T3：8.5%～12.8%，T4：4.3%～8.5%，每處理3個(gè)重復(fù)，待長勢穩(wěn)定后，于2014年8月開始觀測不同水分梯度下苗木蒸騰速率變化節(jié)律及其影響因子。

1.2.1 植物葉片蒸騰速率

采用Li-6400（Li-Cor Inc., Lincoln, USA）觀測，選擇苗木中上部向陽面生長良好的葉片，在生長季典型晴天，從7:00至19:00每隔2 h測定一次，每個(gè)葉片每次連續(xù)采取6個(gè)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，取平均值。測定內(nèi)容有蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gc）、葉溫（Tl）等。

1.2.2 蒸騰-光響應(yīng)曲線

利用 Li-6400-02B紅藍(lán)光源（Li-Cor Inc., Lincoln, USA）設(shè)定模擬光輻射強(qiáng)度，模擬光輻射強(qiáng)度的梯度設(shè)置為：0、50、100、200、400、600、800、1000、1200、1500、1800、2000和2200 μmol·m-2·s-1，觀測苗木蒸騰速率對光輻射強(qiáng)度的響應(yīng)。

1.2.3 蒸騰速率對土壤水分脅迫的響應(yīng)

7月份選擇長勢良好的盆栽苗木，進(jìn)行萎蔫試驗(yàn)。在干旱處理前充分澆水，使土壤水分達(dá)到田間持水量水平，從第6天開始不再澆水，使其自然干燥。干旱過程中每隔3 d對土壤含水量和葉片蒸騰速率進(jìn)行觀測，同時(shí)用 ML3X土壤水分速測儀（Delta-T Inc., UK）測定盆栽土壤含水量（體積），每次測定3個(gè)重復(fù)，直至苗木最后萎蔫枯死。土壤水分速測儀測定前用烘干法標(biāo)定，搭建透光防雨棚減小降水對試驗(yàn)的影響。

1.2.4 氣象因子

采用美國Vantage pro 2自動(dòng)氣象站（Davis Inc., USA），每10 min記錄一次氣溫、相對濕度（2 m處）、光量子通量密度、降雨量等氣象因子。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件（SPSS Inc, USA）對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析、單因素方差分析、多變量偏相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

圖1 不同水分條件下蒸騰速率日變化Fig. 1 Diurnal changes of leaf transpiration of Caragana korshinskii Kom. in different soil water content

圖2 不同水分條件下葉片氣孔導(dǎo)度日變化Fig. 2 Diurnal changes of leaf stomatal conductance of Caragana korshinskii Kom. in different soil water content

2.1 不同土壤水分下檸條葉片蒸騰速率日變化節(jié)律

圖1和圖2為不同土壤水分條件下檸條葉片蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度變化的日過程，可看出各水分梯度下蒸騰速率日過程與氣孔導(dǎo)度具有相同的變化規(guī)律，但峰值出現(xiàn)的時(shí)間存在差異。日出后，隨著光照增強(qiáng)，氣溫升高，植物氣孔開放，蒸騰作用逐漸增強(qiáng)；中午由于光照強(qiáng)度大、氣溫高、空氣濕度低，植物為減少過度蒸騰失水，葉片氣孔開度會(huì)減小或關(guān)閉，蒸騰強(qiáng)度隨之大幅下降；蒸騰的減弱使葉細(xì)胞的含水量在午后（15:00）得到一定程度的恢復(fù)（T2，T3），蒸騰有所回升，此時(shí)檸條葉片蒸騰速率變化呈現(xiàn)雙峰型，最后隨著光照強(qiáng)度的減弱和日落前后氣孔的逐步關(guān)閉，蒸騰作用逐漸下降。高土壤含水量下苗木具有較高的蒸騰速率，日均值分別為（T1：(7.959±2.080) mmol·m-2·s-1；T2：(5.214±2.398) mmol·m-2·s-1）；在低水平的土壤含水量時(shí)，苗木葉片蒸騰速率的日變化相差不大，都維持在較低的水平，日均值分別為（T3：(4.027±1.817) mmol·m-2·s-1；T4：(2.332±0.761) mmol·m-2·s-1），充分供水條件下的檸條苗木蒸騰速率是土壤水分嚴(yán)重脅迫下的3.43倍，這是因?yàn)楫?dāng)根向葉片供水能力小于因各項(xiàng)生理活動(dòng)的耗水速率時(shí)，檸條葉片氣孔開度降低或部分關(guān)閉以防止水分向外散失；且隨著水分脅迫的加劇（T3，T4），葉部水分虧缺提早出現(xiàn)，使得蒸騰速率峰值前移，反映了其控制失水和維持體內(nèi)水分平衡能力較強(qiáng)，是適應(yīng)干旱的一種方式（張衛(wèi)強(qiáng)等，2007）。檸條葉片蒸騰和氣孔導(dǎo)度的日變化規(guī)律表明，蒸騰速率的日變化和葉片氣孔導(dǎo)度、土壤水分、環(huán)境因子的變化有密切聯(lián)系。氣孔的運(yùn)動(dòng)直接調(diào)控著蒸騰速率的變化（圖3），檸條氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率具有相同的變化規(guī)律且二者呈極顯著的線性相關(guān)（r2=0.628，P<0.001）。

圖3 檸條葉片蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度的關(guān)系Fig. 3 Relationship between leaf transpiration and stomatal conductance of Caragana korshinskii Kom.

2.2 檸條葉片蒸騰速率對土壤水分脅迫的響應(yīng)

在干旱條件下，水分是最重要的限制因子，當(dāng)土壤水分出現(xiàn)脅迫時(shí)，將引起蒸騰速率的下降。如圖4所示，較高的土壤含水量并未獲得較高的蒸騰速率，隨著土壤含水量的逐漸降低，檸條苗木葉片蒸騰速率先迅速增加后增幅變緩，隨著土壤含水量的進(jìn)一步減少，蒸騰速率則開始緩慢下降。二者之間的關(guān)系經(jīng)回歸分析可以用 3次曲線進(jìn)行描述（ r2=0.861, P=0.000, n=58）： Tr=-0.001(SWC)3+0.0142(SWC)2+0.1779(SWC)+1.0357，蒸騰速率隨土壤含水量的變率為：dTr/dSWC＝3a(SWC)2+2b(SWC)+c。令dTr/dSWC＝0，得出檸條葉片蒸騰速率最高時(shí)所對應(yīng)的土壤含水量為15.78%，即當(dāng)土壤質(zhì)量含水量≤田間持水量的74.1%時(shí)，檸條蒸騰速率隨土壤供水量的增大而增大；高于此值，蒸騰速率降低。

圖4 檸條葉片蒸騰速率對土壤水分脅迫的響應(yīng)Fig. 4 Leaf transpiration response to soil water stress of Caragana korshinskii Kom.

圖5 不同SWC下檸條葉片蒸騰速率對光輻射強(qiáng)度的響應(yīng)Fig. 5 Leaf transpiration response to solar radiation of Caragana korshinskii Kom. in different SWC

2.3 不同土壤水分條件下檸條葉片蒸騰速率對光合有效輻射的響應(yīng)

光合有效輻射為植物蒸騰提供了能量，它不僅影響樹木自身的生理活動(dòng)，同時(shí)也是大氣溫度、大氣相對濕度、土壤溫度等環(huán)境因子的直接控制因子（周海光等，2008）。通過設(shè)定模擬光輻射強(qiáng)度梯度，來觀測苗木蒸騰速率對光輻射強(qiáng)度的響應(yīng)，由圖 5和圖6可以看出，不同土壤水分條件下檸條葉片蒸騰速率（Tr）對光照強(qiáng)度的響應(yīng)在啟動(dòng)階段即0

表1 不同SWC下檸條葉片蒸騰速率光響應(yīng)模型Table 1 Regression equation of leaf transpiration response to solar radiation in defiffent SWC

圖6是低光照強(qiáng)度（PAR<400 μmol·m-2·s-1）下檸條葉片蒸騰作用的光響應(yīng)過程。4種水分處理下，蒸騰速率隨光輻射強(qiáng)度的增加而增加（y=kx+c），但啟動(dòng)速度不同，依次為 T1（k=0.0043, r2=0.772*, P=0.032）>T2（k=0.0039, r2=0.803*, P=0.025）>T3（k=0.0023, r2=0.892**, P=0.010）>T4（k=0.0016, r2=0.861*, P=0.015）。這說明在相同光照條件下，隨著土壤含水量的降低，植物根系吸水速率越來越小，甚至滿足不了葉片蒸騰失水的需要；當(dāng)土壤水分受到限制時(shí)，植物保持較低的蒸騰速率以避免水汽過度散失導(dǎo)致的萎蔫。

圖6 弱光下不同SWC檸條葉片蒸騰速率光響應(yīng)Fig. 6 Light response of leaf transpiration under low PAR of Caragana korshinskii Kom. in different SWC

表2 不同水分條件下檸條葉片蒸騰與氣象因子的相關(guān)分析Table 2 The correlation coefficients between leaf stomatal transpiration and meteorology conditions in different SWC

表3 不同水分條件下檸條葉片蒸騰與主要?dú)庀笠蜃拥幕貧w模型Table 3 Regression models of leaf stomatal transpiration and main environmental factors

2.4 不同土壤水分條件下檸條葉片蒸騰速率與主要?dú)庀笠蜃拥南嚓P(guān)性分析

檸條葉片蒸騰速率（Tr）與光輻射強(qiáng)度（PAR）、大氣溫度(Ta)、大氣相對濕度（RH）及水汽壓飽和虧缺（VPD）之間有顯著的相關(guān)關(guān)系，表2和表3對各因素與葉片蒸騰速率的關(guān)系作了深入分析，不同土壤水分條件下，影響蒸騰速率的主要?dú)庀笠蜃用黠@不同。Pearson相關(guān)分析（表2）得出，T1充分供水條件下，檸條蒸騰速率與 PAR極顯著相關(guān)，PAR對蒸騰速率的貢獻(xiàn)率（決定系數(shù)r2）為54.4%（P=0.000），其他氣象因子的影響不顯著；對于輕度水分脅迫（T2），除PAR外，其他氣象因子對蒸騰速率的影響顯著，但相關(guān)性不高，經(jīng)偏相關(guān)分析得出（表4），檸條蒸騰速率的主要影響因子依次為：PAR（偏相關(guān)系數(shù)r=0.777，P=0.000）>VPD（偏相關(guān)系數(shù)r=0.527，P=0.004）>Ta（偏相關(guān)系數(shù)r=0.400，P=0.035）。對于中度水分脅迫（T3）下，影響檸條葉片蒸騰速率的主要?dú)庀笠蜃訛镻AR和RH，偏相關(guān)系數(shù)分別為0.665（P=0.000）、-0.078（P=0.693），說明中度脅迫下，光合有效輻射強(qiáng)度是影響檸條葉片蒸騰速率的主要?dú)庀笠蜃?。?yán)重水分脅迫下（T4），蒸騰速率主要影響因子為RH、Ta和VPD，根據(jù)偏相關(guān)系數(shù)絕對值的大小可知它們對檸條葉片蒸騰速率的作用從大到小依次為：VPD（r=-0.952，P=0.000）>Ta（r=0.929，P=0.000）>RH（r=0.557，P=0.000），其貢獻(xiàn)率分別為90.6%，86.3%和 31.0%，而水汽壓虧缺（VPD）是溫度（Ta）和濕度（RH）綜合作用的結(jié)果，說明重度脅迫下葉片內(nèi)外水汽壓虧缺成為調(diào)節(jié)檸條蒸騰的主導(dǎo)因素。由于水分脅迫明顯降低了植物的蒸騰速率（圖5），黃剛等人（2008）在對科爾沁沙地植物水分脅迫響應(yīng)的研究表明，干旱會(huì)使植物體內(nèi)水分含量降低，葉水勢下降，氣孔阻力加大，降低光合速率和蒸騰速率，因此研究發(fā)現(xiàn)干旱會(huì)引起植物出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象，對PAR的敏感性顯著降低。

表4 不同水分處理下檸條葉片蒸騰速率與主要環(huán)境影響因子的偏相關(guān)分析Table 4 Analysis of partial correlations between leaf stomatal transpiration and effective factors of C. korshinskii Kom. in different SWC

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

蒸騰作用是一個(gè)復(fù)雜的植物生理過程和水分運(yùn)動(dòng)的物理過程，不僅與植物本身的生理需水特性有關(guān)，而且與土壤有效水供給能力有關(guān)（王進(jìn)鑫等，2005）。充分供水條件下的檸條苗木蒸騰速率是土壤水分嚴(yán)重脅迫下的 3.43倍，隨著水分脅迫的加劇，葉部水分虧缺提早出現(xiàn)，使得蒸騰速率峰值前移，且日蒸騰過程在較為干旱時(shí)表現(xiàn)為雙峰型，反映了其控制失水和維持體內(nèi)水分平衡能力較強(qiáng)，是適應(yīng)干旱的一種方式（張衛(wèi)強(qiáng)等，2007）。

氣孔的運(yùn)動(dòng)直接調(diào)控著蒸騰速率的變化，檸條氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率具有相同的變化規(guī)律且二者成正比關(guān)系，這與前人對沙地植物蒸騰耗水規(guī)律的研究一致（阮成江和李代瓊，2007；趙明等，2003；鄧?yán)^峰等，2014）。光合有效輻射是影響苗木蒸騰速率的主導(dǎo)因子，為植物的蒸騰提供了能量（李小磊等，2005）。不同土壤含水量下，低光強(qiáng)檸條葉片蒸騰作用的光響應(yīng)曲線差別不大，都表現(xiàn)出隨著光合有效輻射強(qiáng)度增加而緩慢上升的趨勢，但啟動(dòng)速度隨著土壤含水量的減少而降低。不同土壤水分條件下，檸條蒸騰速率的主要影響因子不盡相同。充分供水下，光合有效輻射（PAR）是主要影響因子，對檸條蒸騰速率的貢獻(xiàn)率為54.4%；輕度水分脅迫，檸條蒸騰速率的主要影響因子依次為：PAR>VPD>Ta，其貢獻(xiàn)率分別為 60.4%，27.8%和16.0%，PAR是影響檸條蒸騰作用的主導(dǎo)因子；對于中度水分脅迫，影響檸條葉片蒸騰速率的主要?dú)庀笠蜃訛镻AR和RH，但光合有效輻射強(qiáng)度（貢獻(xiàn)率為44.2%）仍是影響檸條葉片蒸騰速率的主導(dǎo)氣象因子。嚴(yán)重水分脅迫下，蒸騰速率主要影響因子為VPD>Ta>RH，其貢獻(xiàn)率分別為90.6%，86.3%和31.0%，而水汽壓虧缺（VPD）是溫度（Ta）和濕度（RH）綜合作用的結(jié)果，說明檸條蒸騰速率對干旱脅迫的響應(yīng)，通過光誘導(dǎo)氣孔開放，光輻射是描述檸條蒸騰過程氣孔行為的重要環(huán)境因子；隨著土壤含水量的下降，氣孔對PAR的敏感性降低，通過水汽壓虧缺驅(qū)動(dòng)氣孔導(dǎo)度的變化，葉片內(nèi)外水汽壓虧缺成為調(diào)節(jié)檸條蒸騰的主導(dǎo)因素。

3.2 結(jié)論

（1）隨著土壤水分脅迫的加劇，檸條苗木葉片蒸騰速率先增加后緩慢下降，該臨界值為15.78%，即當(dāng)土壤質(zhì)量含水量≤田間持水量的74.1%時(shí)，檸條蒸騰速率隨土壤供水量的降低而減小；高于此值，蒸騰速率同樣會(huì)受到抑制。

（2）在土壤水分受到限制時(shí)（土壤質(zhì)量含水量≤40%田間持水量），進(jìn)一步增加光合有效輻射量（≥1000 μmol·m-2·s-1）并沒有使蒸騰速率提高，嚴(yán)重水分脅迫下，增加光輻射強(qiáng)度反而導(dǎo)致蒸騰速率降低，此時(shí)植物保持較低的蒸騰速率以避免水汽過度散失。

（3）檸條蒸騰速率對干旱脅迫的響應(yīng)，通過光誘導(dǎo)氣孔開放，光輻射是描述檸條蒸騰過程氣孔行為的重要環(huán)境因子；隨著土壤含水量的下降，氣孔對PAR的敏感性降低，通過水汽壓虧缺驅(qū)動(dòng)氣孔導(dǎo)度的變化，葉片內(nèi)外水汽壓虧缺成為調(diào)節(jié)檸條蒸騰的主導(dǎo)因素。

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Research on Leaf Transpiration Response to Soil Water Stress of Caragana korshinskii Kom. in Hedong Sandy Land of Ningxia

HAN Lei1*, SUN Zhaojun1, ZHAN Xiuli2, JIAO Bingzhong3, DONG Liang1
1. Research Center of New Technology Application and Development, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 2. School of Recourses and Environment, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 3. School of Civil engineering and water conservancy, Ningxia University, Yinchuan 750021, China

Caragana korshinskii Kom., a type of psammophilic shrub growing in Hedong sandy land of Ningxia was transplanted in pots in a greenhouse and treated with progressive water stress. The leaf transpiration characteristics under different soil water condition were studied to reveal the response mechanism of plant leaf transpiration to main environmental factors. It is expected that the study will provide the scientific basis for optimizing forest structure allocation of regional vegetation restoration and reconstruction in arid region. It was shown that: (1) The transpiration rate of C. korshinskii Kom. under the adequate soil water supply is exactly 3.43 times than that in severe water stress. The transpiration peak moved forward while increasing of soil water stress, and the daily transpiration rate varied in a double-peak curve under the severe drought stress. There was a linear correlation between leaf transpiration (Tr) and stomatal conductance, both were the same dynamics under different soil water condition. (2) As the soil water content reduction, the transpiration rate of C. korshinskii Kom., after reaching its peak figure, will slowly decrease. The critical value of soil water content (SWC) was 15.78% (that was 74.1% of field moisture capacity). (3) Light response curves of leaf transpiration under low photosynthetically available radiation (PAR) in different SWC made little different. The leaf transpirations under low solar radiation were up with linear while increasing of PAR. However, the start-up speeds of Trwere decrease with soil water content reduction. Under the soil water stress (SWC≤40% of field moisture capacity), any further increase in PAR (≥1 000 μmol·m-2·s-1), however, was not helpful to improve Tr. Meanwhile, it was arguable that increase the light radiation intensity led to decreased transpiration rate under the severe soil water stress. And (4) after analysis of partial correlations, the PAR was the major factor influencing changes of Trunder the adequate soil water supply, contributing 54.4% of the variation Tr. But with the decline in soil moisture, the sensitivity of stomata decreased to PAR. The vapour pressure deficit between air and leaf became the dominant factor in regulating transpiration process of C. korshinskii Kom..

Caragana korshinskii Kom.; leaf transpiration; soil water stress; sandy land

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.05.005

Q945.78

A

1674-5906（2015）05-0756-06

韓磊，孫兆軍，展秀麗，焦炳忠，董良. 寧夏河?xùn)|沙區(qū)檸條植株葉片蒸騰對干旱脅迫的響應(yīng)[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2015, 24(5): 756-761.

HAN Lei, SUN Zhaojun, ZHAN Xiuli, JIAO Bingzhong, DONG Liang. Research on Leaf Transpiration Response to Soil Water Stress of Caragana korshinskii Kom. in Hedong Sandy Land of Ningxia [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(5): 756-761.

寧夏自然科學(xué)基金項(xiàng)目（NZ13025）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31460220；31340018；41201087）

韓磊（1985年生），男，博士，副研究員，主要從事水土保持與荒漠化防治、林業(yè)生態(tài)工程研究。E-mail：layhan@163.com

2015-02-06