不同土壤水分條件下文冠果階段性耗水規(guī)律

馬 新，李 銘，董 鵬，朱耀軍，姜繼元*

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091)

不同土壤水分條件下文冠果階段性耗水規(guī)律

馬 新1，李 銘1，董 鵬1，朱耀軍2，姜繼元1*

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091)

為探究文冠果在不同土壤水分條件下的耗水規(guī)律，以2年生盆栽文冠果為研究對(duì)象，用稱重法研究了文冠果在2015年7-9月的耗水狀況。結(jié)果表明：不同土壤水分處理下，文冠果的日耗水量和月耗水量總體表現(xiàn)的趨勢(shì)是T1(適宜水分)>T2(輕度干旱)>T3(中度干旱)>T4(重度干旱)，耗水量在各月的分配規(guī)律為：7月>8月>9月。日耗水量與氣象因子的相關(guān)分析表明：不同土壤水分處理下文冠果日耗水量與日平均氣溫呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與日平均相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，但與平均風(fēng)速相關(guān)性不明顯。土壤水分含量對(duì)文冠果水分利用效率影響較大，T2(輕度干旱)處理可顯著提高水分利用效率(P<0.05)，如與T1相比，可提高55.8 %，而T3和T1處理間差異不顯著，T4處理下文冠果的水分利用效率顯著低于其它3個(gè)處理(P<0.05)。

文冠果；耗水規(guī)律；氣象因子；水分利用效率

文冠果(Xanthocerassorbifolia)又名木瓜、文登閣、僧燈毛道，隸屬無(wú)患子科文冠果屬，為單果屬[1]。文冠果在我國(guó)北方分布廣泛，是山區(qū)綠化、退耕還林、防風(fēng)固沙的首選生態(tài)經(jīng)濟(jì)樹種[2]，具有巨大的開發(fā)和利用潛力[3]。

本研究區(qū)位于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)，屬典型的干旱、半干旱地區(qū)，其氣候條件與地理位置的獨(dú)特性決定了該地區(qū)水資源匱乏，而水分是影響樹木生長(zhǎng)發(fā)育的主要環(huán)境因子，也是營(yíng)林實(shí)踐中決定樹種選擇的限制因子[4-6]；研究發(fā)現(xiàn)，文冠果具有較強(qiáng)的耐旱潛力，能在干旱生境下正常生長(zhǎng)發(fā)育[7]，然而文冠果到底能承受多大程度的干旱脅迫，已成為本研究區(qū)大面積栽培需要解決的迫切問題。因此，本研究用盆栽模擬的方法，對(duì)文冠果的耗水規(guī)律及水分利用效率進(jìn)行了研究，并定量分析了耗水量與主要?dú)庀笠蜃拥年P(guān)系，旨在探明文冠果的需水規(guī)律及水分利用特點(diǎn)，以期為文冠果在干旱地區(qū)引種及大面積培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年在新疆農(nóng)墾科學(xué)院林園所試驗(yàn)田進(jìn)行，位于新疆石河子市，地處天山北麓中段，古爾班通古特大沙漠南緣，地理位置為東經(jīng)84°58′～86°24′，北緯43°26′～45°20′，是典型的干旱半干旱地區(qū)。年平均氣溫6.5 ℃，年平均最高氣溫13 ℃，年平均最低氣溫0 ℃，無(wú)霜期為168～171 d，日照2300～2700 h，年平均降水量125～207.7 mm，年蒸發(fā)量1000～1500 mm，蒸發(fā)量是降雨量的5倍以上。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用1年生文冠果幼苗為供試材料。選擇大小一致的幼苗于2015年5月份移栽至上口徑40 cm，下口徑25 cm，高40 cm的塑料盆內(nèi)，進(jìn)行不同水分處理盆栽試驗(yàn)，盆中裝入用風(fēng)積沙、草炭和生物菌肥按照1∶1∶1的比例配成的基質(zhì)12 kg，其有機(jī)質(zhì)含量為16.7 g/kg，全氮含量1.13 g/kg，速效磷23.87 mg/kg，有效鉀246.8 mg/kg。苗木移栽后先期進(jìn)行正常的水分管理，7月1日開始按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行水分處理，試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)水分處理：T1，適宜水分(田間最大持水量的80 %)、T2，輕度干旱(60 %)、T3，中度干旱(40 %)、T4，重度干旱(20 %)，各處理重復(fù)21次，共84盆，每盆1株，并分別設(shè)置沒有種植文冠果的對(duì)照盆，晴天正常照光，雨天及時(shí)用防雨布遮擋。

1.3 試驗(yàn)方法及測(cè)試指標(biāo)

盆栽每天早晨8:00用稱重法(奧豪斯儀器廠生產(chǎn)的EX35001ZH天平，最大稱量為35 kg，最小精度為0.1 kg)控制土壤含水量的恒定，精度在0.1 g，加水補(bǔ)充其耗水損失，加水量減去對(duì)照土壤蒸發(fā)量即為樹體日蒸騰耗水量，月耗水量為當(dāng)月每日耗水量總和，氣象數(shù)據(jù)采集至石河子氣象站，試驗(yàn)從7月1日持續(xù)至9月30日。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，按根、莖、葉不同器官采集植株樣本，105 ℃殺青 30 min 后，75 ℃ 烘干至恒重，測(cè)定干物質(zhì)量。

水分利用效率(WUE)的測(cè)定[8]：WUE=新增苗木干重/耗水量，其中耗水量為生長(zhǎng)期(7-9月)每日耗水量累計(jì)之和，新增苗木干重用烘干稱重法求得數(shù)減去移栽前干重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和繪圖，SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和不同處理間顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤水分條件下文冠果日耗水動(dòng)態(tài)變化

通過對(duì)4種土壤含水量條件下文冠果日耗水量的測(cè)定，可繪出文冠果在各月的日耗水變化圖(圖1)，由圖1可知，日耗水量在各月的分布與實(shí)際波動(dòng)幅度，文冠果日耗水量隨著土壤水分的減少呈下降的趨勢(shì)，總體表現(xiàn)為T1(適宜水分)> T2(輕度干旱)> T3(中度干旱)>T4(重度干旱)，說明土壤含水量的高低對(duì)文冠果日耗水量影響很大，7月上中旬各個(gè)水分處理下文冠果日耗水量較低，在7月1號(hào)至7月19號(hào)各處理日耗水量始終處于較低水平，而在7月下旬至8月上旬各處理日耗水量處于最高水平，此后各處理文冠果日耗水量呈下降的趨勢(shì)，9月下旬，各處理的日耗水量均達(dá)到最低值。

圖1 不同土壤水分條件下文冠果7-9月日耗水動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Change of water consumptions of X. sorbifolia from July to October under different soil water contents

2.2 不同土壤水分條件下文冠果月耗水狀況

由圖2可知，不同土壤水分條件下，文冠果的月耗水量變化為曲線，同一處理呈現(xiàn)出7月>8月>9月的趨勢(shì)，如T1處理9月耗水量為5.14 kg，較7月和8月分別下降了51.4 %和32.8 %。月耗水量隨著土壤水分的減少呈下降的趨勢(shì)，總體表現(xiàn)為T1(適宜水分)> T2(輕度干旱)> T3(中度干旱)>T4(重度干旱)，如T1(適宜水分)處理8月耗水量為7.65 kg，較T2(輕度干旱)、T3(中度干旱)和T4(重度干旱)分別增加了14.2 %、27.1 %和47.6 %。

2.3 不同土壤水分條件下文冠果日耗水量與氣象因子的相關(guān)性分析

耗水量的大小除受自身特性的影響外，各種環(huán)境因子也是影響其耗水量的重要方面，眾多的研究表明，大氣溫度、相對(duì)濕度及風(fēng)速等是影響植物耗水的主要的環(huán)境影響因子[9]，表1是選擇7-9月文冠果在4種土壤含水量下的日耗水量與同步監(jiān)測(cè)的環(huán)境因子之間的皮爾遜相關(guān)，可知日平均氣溫與不同土壤水分處理下文冠果日耗水量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，如在7月份，日平均氣溫與T1(適宜水分)、T2(輕度干旱)、T3(中度干旱)和T4(重度干旱)處理的皮爾遜系數(shù)分別為0.926**、0.922**、0.903**和0.901**。日平均相對(duì)濕度與不同土壤水分處理下文冠果日耗水量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，如在8月份，日平均相對(duì)濕度與T1(適宜水分)、T2(輕度干旱)、T3(中度干旱)和T4(重度干旱)處理的皮爾遜系數(shù)分別為-0.766**、-0.739**、-0.756**和-0.784**。但平均風(fēng)速與文冠果日耗水量相關(guān)性不明顯。因此，日平均氣溫和日平均相對(duì)濕度是影響文冠果日耗水量的主導(dǎo)因子。

圖2 不同土壤水分條件下文冠果月耗水狀況Fig.2 Changes of monthly water consumption of X. sorbifolia under different soil water contents

2.4 不同土壤水分條件下文冠果的水分利用效率

由表2可以看出，文冠果總耗水量呈現(xiàn)的趨勢(shì)為T1(適宜水分)> T2(輕度干旱)> T3(中度干旱)>T4(重度干旱)，且各處理間差異顯著(P<0.05)，即隨著土壤水分的減少，總耗水量降低，但水分利用效率T2(輕度干旱)顯著高于T1(適宜水分)(P<0.05)，與T1(適宜水分)相比可提高55.8 %，而T3(中度干旱)和T1(適宜水分)處理間差異不顯著，T4(重度干旱)處理下文冠果的水分利用效率顯著低于T1(適宜水分)、T2(輕度干旱)和T3(中度干旱)處理(P<0.05)，說明土壤水分含量對(duì)文冠果水分利用效率的影響不同。

表1 不同土壤水分條件下文冠果日耗水量與氣象因子的皮爾遜相關(guān)

注：**表示相關(guān)性達(dá)極顯著(P<0.01)，n=86。

Note:** mean highly significant correlation (P<0.01).

表2 不同土壤水分條件下文冠果的水分利用效率

注：數(shù)據(jù)后相同字母表示差異不顯著；不同字母表示差異達(dá)到P<0.05水平。

Note:The same letter indicates insignificant;The different letter means significance(P<0.05).

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)不同土壤水分條件下，文冠果的日耗水量依次是適宜水分>輕度干旱>中度干旱>重度干旱。這一結(jié)論和王海珍等人在胡楊、灰葉胡楊[10]、程福厚等人在梨樹[11]以及李麗霞等人在沙棘[12]上的研究結(jié)果相似，說明土壤水分含量是決定樹木耗水量的主要因素[13]，土壤水分含量與樹種的耗水量呈正比關(guān)系，土壤水分含量高，耗水量就高，反之耗水量就小。從文冠果7-9月的月耗水量來看，7月耗水量最大，9月耗水量最低，這可能是因?yàn)?月份平均溫度高，光照強(qiáng)度大，植株蒸騰作用強(qiáng)，因此耗水多，反之9月份，進(jìn)入秋季，氣溫較低，葉片生理功能衰退，植株蒸騰速率降低，耗水量減少。

文冠果在不同土壤水分下水分利用效率有很大差異，T2(輕度干旱)處理下文冠果水分利用效率最高，而T1(適宜水分)處理下耗水量最大，且生長(zhǎng)量較小，所以水分利用效率也很低。T4(重度干旱)處理下植株生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，干物質(zhì)積累少，因此水分利用效率很低，說明土壤水分含量對(duì)文冠果水分利用效率的影響不同。因此，本文建議在文冠果造林時(shí)可以控制其土壤水分含量在T2 (輕度干旱)水平，以減少耗水，達(dá)到最高水分利用效率。

4 結(jié) 論

(1) 文冠果的日耗水量和月耗水量總體表現(xiàn)的趨勢(shì)是T1(適宜水分)> T2(輕度干旱)> T3(中度干旱)>T4(重度干旱)，耗水量在各月的分配規(guī)律為：7月>8月>9月，與T1(適宜水分)相比，T2(輕度干旱)處理可顯著提高文冠果水分利用效率(P<0.05)。

(2) 文冠果日耗水量與日平均氣溫呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與日平均相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，但與平均風(fēng)速相關(guān)性不明顯。

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(責(zé)任編輯 李山云)

Stage Rules of Water Consumption ofXanthocerassorbifoliaSeedlings under Different Soil Moisture Conditions

MA Xin1, LI Ming1, DONG Peng1, ZHU Yao-jun2, JIANG Ji-yuan1*

(1.Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Sciences, Xinjiang Shihezi 832000, China;2.Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China.)

In order to study the water consumption characteristics ofXanthocerassorbifoliain different soil moisture conditions, the water consumption of different soil water status was studied by weighting method. The results showed:the daily water consumption and monthly consumptive use were T1 (suitable soil water content) >T2 (mild soil drought stress) >T3 (moderate soil drought stress) >T4 (severe soil drought stress), and the distribution rule of water consumption in different months is July>August>September. The correlation coefficient between the consumption amount and the climatic element indicated that there was distinguished positive correlation between the daily water consumption and average air temperature (P<0.01), distinguished negative correlation between the water consumption and air humidity (P<0.01), but there was no obvious correlation between the water consumption and average wind speed. Soil moisture content had a greater influence on water use efficiency ofX.sorbifolia. T2 (mild soil drought stress) treatment can significantly increase water use efficiency (P<0.05) by 55.8 % compared with T1, while there was no significant difference between T3 and T1 treatment. The water use efficiency ofX.sorbifoliain T4 treatment was significantly lower than that of other three treatments (P<0.05).

Xanthocerassorbifolia; Water consumption; Climatic element; Water use efficiency

1001-4829(2016)10-2441-04

10.16213/j.cnki.scjas.2016.10.035

2015-12-03

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201404712)；兵團(tuán)科技攻關(guān)項(xiàng)目(2015AD024)(2015AD019)

馬 新(1989-)，男，研究生，助理研究員，主要研究方向?yàn)榱謽I(yè)生態(tài)，E-mail: mx501393782@126.com，*為通訊作者：E-mail: jiangjy8201@sina.com。

Q945.17

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