黃土高原2種典型灌木地土壤水分有效性及其影響因素*

裴艷武 黃來(lái)明 賈小旭 邵明安，3，4? 張應(yīng)龍

（1 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀(guān)測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101）

（2 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院， 陜西楊凌 712100）

（3 中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100）

（4 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100049）

（5 陜西省神木縣生態(tài)協(xié)會(huì)，陜西神木 719399）

土壤水分有效性是制約干旱半干旱地區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的一個(gè)重要限制因素。在我國(guó)黃土高原地區(qū)，土壤水分是限制植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因素，研究土壤水分有效性可為黃土高原區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)、植被恢復(fù)與重建及科學(xué)高效用水提供理論依據(jù)[1］。關(guān)于土壤水分有效性的研究有“等效”和“非等效”兩種基本觀(guān)點(diǎn)，其中，“非等效”學(xué)說(shuō)又可分為極易有效和有效遞減學(xué)說(shuō)，前者表示在土壤含水量由田間持水量降低至凋萎含水量的過(guò)程中土壤水分有效性持續(xù)降低，而后者表示在土壤含水量低于臨界含水量之前等同有效，低于此水量后，隨著土壤含水量的降低而逐漸降低，該臨界含水量稱(chēng)為土壤水分閾值[2-3］。目前，黃土高原地區(qū)土壤水分對(duì)植物的有效性研究已取得重要進(jìn)展，邵明安等[4］采用土壤水分有效性來(lái)解釋黃土區(qū)天氣少雨而作物高產(chǎn)的現(xiàn)象，并指出黃土高原土壤水分對(duì)植物的有效性存在兩個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）在田間持水量附近隨著土壤含水率的下降而迅速下降；（2）當(dāng)土壤含水量在40%～80%田間持水量的范圍內(nèi)時(shí)，土壤水分有效性基本保持不變。在此基礎(chǔ)上，郭慶榮和李玉山[5］采用數(shù)學(xué)模型量化了黃土高原南部地區(qū)土壤水分對(duì)植物有效性的動(dòng)態(tài)規(guī)律，并指出植物水分有效性在田間持水量的55%～95%范圍內(nèi)隨土壤水分含量的降低呈拋物線(xiàn)規(guī)律遞減。此后，張光燦等[6］研究了黃土高原半干旱區(qū)刺槐和側(cè)柏土壤水分有效性，結(jié)果表明，當(dāng)土壤含水率低于4.5%和高于19.0%時(shí)均為“無(wú)效水”，并將土壤水分劃分為“低產(chǎn)低效水”、“中產(chǎn)高效水”、“高效中產(chǎn)水”和“中產(chǎn)低效水”。Sadars和Milroy[7］總結(jié)前人研究指出，土壤水分閾值依植物類(lèi)型、選用指標(biāo)、土壤質(zhì)地等因子的變化而不同，并且相同植物屬不同基因型的植物表現(xiàn)出不同的土壤水分閾值[8］。Yan等[9-10］采用不同指標(biāo)研究了刺槐、紫穗槐、苜蓿等黃土區(qū)典型植物土壤水分有效性，結(jié)果表明，木本植物土壤水分有效性閾值低于草本植物，并進(jìn)一步研究指出，植物經(jīng)重復(fù)干旱脅迫后，土壤水分有效性閾值會(huì)有不同程度的提高。吳元芝和黃明斌[11］對(duì)不同質(zhì)地土壤下玉米各生理指標(biāo)水分有效性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，土壤質(zhì)地顯著影響玉米不同生理指標(biāo)水分有效性，總體表現(xiàn)為由大到小依次為砂壤土、中壤土、重壤土，并進(jìn)一步指出不同生理指標(biāo)水分有效性也存在差異。以往的研究針對(duì)黃土高原地區(qū)單一作物或單一林、草植物的土壤水分有效性進(jìn)行了深入研究，并取得了重要進(jìn)展[3-6,9-11］，但不同質(zhì)地土壤下同一植物或不同植物水分有效性是否存在差異目前研究較少。黃土高原土壤質(zhì)地空間變異較大，人工植被分布廣泛[12-15］，研究不同質(zhì)地土壤下典型植物土壤水分有效性差異可為黃土高原因地制宜進(jìn)行植被建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

長(zhǎng)柄扁桃（Amygdalus pedunculataPall）和沙柳（Salix psammophila）是黃土高原優(yōu)良的防風(fēng)固沙樹(shù)種，廣泛分布于陜西北部及內(nèi)蒙古沙地[16-20］。近年來(lái)，國(guó)家和地方政府為加快荒漠化治理，在黃土高原北部大面積推廣和種植長(zhǎng)柄扁桃與沙柳。然而，干旱缺水是限制該地區(qū)植被大規(guī)模建設(shè)的關(guān)鍵因子，揭示不同質(zhì)地土壤下長(zhǎng)柄扁桃和沙柳土壤水分有效性對(duì)于植被合理布局與可持續(xù)建設(shè)具有重要意義?；诖?，本研究選取旱生植物長(zhǎng)柄扁桃和沙柳作為研究對(duì)象，以砂土和壤土為生長(zhǎng)基質(zhì)，用不同生理參數(shù)包括相對(duì)凈光合速率（RPn）、相對(duì)氣孔導(dǎo)度（RGs）、相對(duì)胞間CO2濃度（RCi）、相對(duì)日蒸騰速率（RTd）以及相對(duì)水分利用效率（RWUE）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究土壤質(zhì)地對(duì)長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗不同生理指標(biāo)水分有效性的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

本試驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所侵蝕與環(huán)境實(shí)驗(yàn)站（陜西省神木市）進(jìn)行，該站位于神木市以西14 km處的六道溝小流域（38°46′N(xiāo)～38°51′N(xiāo)，110°21′E～110°23′E），地處黃土高原與毛烏素沙地過(guò)渡地帶，屬于黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶。平均海拔高度約為1 178 m。年均氣溫8.4 ℃，年降水量442 mm，降水集中分布在7—9月份，暴雨相對(duì)集中，占全年降水量的70%～80%。流域地貌類(lèi)型為片沙覆蓋的黃土丘陵，土壤顆粒組成差異較大，主要土壤類(lèi)型為黃土正常新成土和干旱砂質(zhì)新成土，按質(zhì)地可分為砂土、壤質(zhì)砂土、砂質(zhì)壤土、粉砂壤土。流域內(nèi)土壤顆粒組成以粉砂粒為主，其中，粉砂壤土面積約為39.3%，砂質(zhì)壤土約為27.8%，壤質(zhì)砂土約為16.2%，砂土約為11.9%[21］。流域內(nèi)自然植被破壞嚴(yán)重，自退耕還林還草以來(lái)，植被條件逐漸得到改善，目前以人工林為主，主要植被類(lèi)型包括山杏、沙柳、長(zhǎng)柄扁桃、檸條、苜蓿、紫穗槐、長(zhǎng)茅草等[22］。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選取流域內(nèi)生長(zhǎng)1年的長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗，采集該流域內(nèi)黃土正常新成土（以下簡(jiǎn)稱(chēng)壤土）和干旱砂質(zhì)新成土（以下簡(jiǎn)稱(chēng)砂土）（基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1），待風(fēng)干后過(guò)篩（10目）。稱(chēng)取等量壤土和砂土分裝于盆栽所用的鐵皮桶中（桶高30 cm，直徑25 cm），加水至飽和，靜置1～2天，將長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗移栽于鐵皮桶中，定期管理，待其生長(zhǎng)穩(wěn)定后選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的幼苗盆栽作為供試植株，每盆定株3棵，試驗(yàn)開(kāi)始前一個(gè)月內(nèi)水分供養(yǎng)充足（土壤水分控制在田間持水量的80%～100%），保證其全部成活，盆栽隨機(jī)擺放，所有試驗(yàn)均在室外移動(dòng)遮雨棚下進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)置四種組合方式（砂土—長(zhǎng)柄扁桃、壤土―長(zhǎng)柄扁桃、砂土—沙柳、壤土―沙柳），每種組合方式五次重復(fù)。盆栽表面均勻覆蓋碎石（碎石直徑0.5 ～1.5 cm，覆蓋厚度2 cm）抑制土壤水分蒸發(fā)。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)維持各處理土壤含水量在田間持水量的100%±2%，試驗(yàn)開(kāi)始后，各處理停止供水，土壤水分自由蒸發(fā)，每隔2天對(duì)盆栽依次稱(chēng)重，當(dāng)土壤含水量由田間持水量（壤土田間持水量為273.4 g·kg-1，砂土田間持水量為146.7 g·kg-1）的100% ± 2%分別下降至田間持水量的90%±2%、80%±2%、60%±2%、40%±2%和20%±2%（對(duì)應(yīng)的土壤質(zhì)量含水量壤土分別為246.0±5.5 g·kg-1、218.7±5.5 g·kg-1、164.0±5.5 g·kg-1、109.4±5.5 g·kg-1和54.67±5.5 g·kg-1，砂土分別為132.1±3.9 g·kg-1、117.4±3.9 g·kg-1、88.03±3.9 g·kg-1、58.69±3.9 g·kg-1和29.35±3.9 g·kg-1）并維持3 ～ 5天后，對(duì)長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗的光合特性（凈光合速率Pn、氣孔導(dǎo)度Gs、胞間CO2濃度Ci）、水分利用效率WUE及葉片水勢(shì)Ψw進(jìn)行全天候觀(guān)測(cè)（8:00～18:00，每小時(shí)1次）。維持期間通過(guò)稱(chēng)重適當(dāng)補(bǔ)充少量水分，以保證各階段含水量處于穩(wěn)定狀態(tài)，使各盆栽植株充分適應(yīng)某一含水量處理后進(jìn)行各生理指標(biāo)的測(cè)定。

表1 土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physi-chemical properties of the studied soils

1.3 數(shù)據(jù)采集與處理

盆栽每隔2天用高靈敏電子秤（最小感應(yīng)1 g）進(jìn)行一次稱(chēng)重并記錄相關(guān)數(shù)值，利用本次稱(chēng)重質(zhì)量與初始稱(chēng)重質(zhì)量之差計(jì)算土壤水分減少量，根據(jù)水量平衡計(jì)算各處理累積日蒸騰量（Td）。用光合儀（手持式光合作用測(cè)量系統(tǒng)CL—340，美國(guó)）測(cè)定葉片氣體交換參數(shù)：凈光合速率Pn、氣孔導(dǎo)度Gs、胞間CO2濃度Ci、蒸騰速率Tr。采用露點(diǎn)水勢(shì)儀（Psypro露點(diǎn)水勢(shì)測(cè)量系統(tǒng)，美國(guó)）測(cè)量各水分處理下葉片水勢(shì)。過(guò)去對(duì)于植物生理指標(biāo)與土壤含水率的關(guān)系研究多采用分段線(xiàn)性函數(shù)和連續(xù)非線(xiàn)性函數(shù)描述[23-24］，本研究對(duì)比了兩種方法的擬合效果，發(fā)現(xiàn)連續(xù)非線(xiàn)性函數(shù)擬合效果更好，因此，本文采用連續(xù)非線(xiàn)性函數(shù)來(lái)擬合土壤水分有效性的動(dòng)態(tài)變化曲線(xiàn)，曲線(xiàn)的拐點(diǎn)為各指標(biāo)水分閾值（W0）。為減少不同時(shí)期觀(guān)測(cè)指標(biāo)變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的影響，本試驗(yàn)參照Ray和Sinclair[25］提出的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)方程將盆栽試驗(yàn)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即盆栽中不同土壤水分處理下觀(guān)測(cè)值的平均值與最高水分處理下對(duì)應(yīng)的平均值之比作為相對(duì)指標(biāo)，

式中，Rx為相對(duì)指標(biāo)，如：相對(duì)凈光合速率RPn、相對(duì)氣孔導(dǎo)度RGs、相對(duì)胞間CO2濃度RCi、相對(duì)葉片日蒸騰速率RTd；x為盆栽各水分條件下的某一指標(biāo)觀(guān)測(cè)值的平均值，xFC為最高水分條件下對(duì)應(yīng)的平均值，即田間持水量（FC）為100% FC時(shí)對(duì)應(yīng)的平均值。本文中水分利用效率為葉片水分利用效率即凈光合速率與蒸騰速率的比值，日蒸騰速率為單株全天的蒸騰量（g·d-1）。

田間持水量通過(guò)環(huán)刀法進(jìn)行測(cè)定，即將采好的環(huán)刀樣品放入盛有清水的容器中（清水沒(méi)過(guò)環(huán)刀上邊緣約1～2 cm）靜置約12 h，以保證環(huán)刀樣品充分飽和，將飽和后的環(huán)刀（環(huán)刀底部墊濾紙）放于干燥常溫的石英砂表面（為保證充分接觸，環(huán)刀上部可適當(dāng)放置重物）約8 h，取出稱(chēng)重（減去空環(huán)刀質(zhì)量），記錄為m1，然后將稱(chēng)好的環(huán)刀在105℃下烘干稱(chēng)重（減去空環(huán)刀質(zhì)量），記錄為m2，具體如下公式（2）：

式中，F(xiàn)C為田間持水量，g·kg-1。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Origin9.0進(jìn)行作圖，采用SPSS16.0進(jìn)行回歸分析，并采用最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（P= 0.05）。

2 結(jié) 果

2.1 不同質(zhì)地土壤中各生理指標(biāo)水分有效性動(dòng)態(tài)變化模擬

表2為2種質(zhì)地土壤中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳各項(xiàng)生理指標(biāo)的土壤水分有效性動(dòng)態(tài)變化模擬結(jié)果。由表2可以看出，不同土壤質(zhì)地間長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗水分有效性動(dòng)態(tài)變化存在明顯差異，且連續(xù)非線(xiàn)性函數(shù)對(duì)土壤水分有效性動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)的擬合效果較好，決定系數(shù)R2在0.890 5～0.986 4之間（表2），表明連續(xù)非線(xiàn)性函數(shù)可用來(lái)模擬土壤水分有效性動(dòng)態(tài)變化。

2.2 土壤質(zhì)地對(duì)光合特性水分有效性的影響

2種質(zhì)地土壤中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳瞬時(shí)氣體交換指標(biāo)（RPn、RGs和RCi）水分有效性動(dòng)態(tài)變化如圖1。由圖1可以看出，隨著土壤含水率的持續(xù)降低，長(zhǎng)柄扁桃和沙柳相對(duì)氣體瞬時(shí)交換指標(biāo)（RCi除外）的土壤水分有效性呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，即在高于土壤水分閾值時(shí)基本保持不變，而后迅速下降，且不同指標(biāo)間存在一定差異。壤土中長(zhǎng)柄扁桃RPn和RGs土壤水分閾值分別為0.61和0.58，低于砂土中相應(yīng)的土壤水分閾值（0.70和0.63），壤土中沙柳各指標(biāo)（RPn和RGs）所對(duì)應(yīng)的土壤水分閾值分別為0.61和0.68，高于砂土中對(duì)應(yīng)的土壤水分閾值（0.58和0.62）。與壤土相比，砂土中長(zhǎng)柄扁桃光合特性各生理指標(biāo)（RCi除外）水分有效性隨著土壤含水率的降低，首先達(dá)到土壤水分閾值，之后出現(xiàn)較大幅度的下降，但降幅低于壤土中各指標(biāo)水分有效性降幅，因此，砂土中長(zhǎng)柄扁桃光合特性各指標(biāo)（RCi除外）水分有效性高于壤土中各指標(biāo)水分有效性。不同質(zhì)地土壤中兩種植物光合特性各指標(biāo)（RCi除外）水分有效性變化一致。與壤土相比，雖然砂土中沙柳光合各指標(biāo)（RCi除外）對(duì)應(yīng)的土壤水分閾值較先出現(xiàn)，但在快速下降階段，壤土中沙柳各生理指標(biāo)（RCi除外）水分有效性下降速率明顯高于砂土，砂土中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳對(duì)應(yīng)的水分有效性降幅分別為30%和36%，壤土中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳對(duì)應(yīng)的水分有效性降幅分別為40%和45%，因此，砂土中沙柳光合特性各生理指標(biāo)（RCi除外）土壤水分有效性高于壤土。長(zhǎng)柄扁桃光合特性各指標(biāo)（RCi除外）水分有效性在快速下降階段降幅低于沙柳各指標(biāo)（RCi除外）水分有效性降幅。長(zhǎng)柄扁桃和沙柳胞間CO2濃度RCi隨著土壤含水率的降低呈上升趨勢(shì)，這與光合指標(biāo)（RPn和RGs）水分有效性動(dòng)態(tài)變化相反，因此，RCi是否可作為土壤水分有效性的評(píng)價(jià)指標(biāo)需進(jìn)一步研究。

2.3 土壤質(zhì)地對(duì)葉片水勢(shì)和水分利用效率水分有效性的影響

圖2表示2種質(zhì)地土壤中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗水分利用效率和葉片水勢(shì)水分有效性動(dòng)態(tài)變化。從圖2可以看出，水分利用效率可作為反映植物水分有效性的一個(gè)指標(biāo)。隨著土壤含水量的不斷降低，長(zhǎng)柄扁桃和沙柳水分利用效率對(duì)應(yīng)的土壤水分有效性隨著土壤含水率的降低在未達(dá)到土壤水分閾值之前相對(duì)保持穩(wěn)定，而后出現(xiàn)較大幅度的下降。然而，壤土中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳水分利用效率優(yōu)先于砂土達(dá)到土壤水分閾值，而后在土壤水分有效性快速下降階段壤土水分有效性降幅高于砂土水分有效性降幅，分別降低38%和49%，因此，以水分利用效率為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，壤土土壤水分有效性高于砂土，這與瞬時(shí)氣體交換指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的土壤水分有效性結(jié)果相反。長(zhǎng)柄扁桃和沙柳葉片水勢(shì)隨著土壤含水率的降低呈直線(xiàn)降低，因此，葉片水勢(shì)不適宜作為反映土壤水分有效性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表2 土壤水分對(duì)不同質(zhì)地土壤植物各生理指標(biāo)有效性動(dòng)態(tài)變化曲線(xiàn)回歸分析結(jié)果Table 2 Regression analysis of the dynamic curves of soil water availability relative to soil texture, plant species and physiological index used in evaluation

2.4 土壤質(zhì)地對(duì)蒸騰特性水分有效性的影響

圖3表示2種質(zhì)地土壤中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳相對(duì)日蒸騰速率（RTd）和相對(duì)累積蒸騰速率（RTc）水分有效性動(dòng)態(tài)變化。從圖3可以看出，長(zhǎng)柄扁桃以相對(duì)日蒸騰速率（RTd）作為評(píng)價(jià)土壤水分有效性指標(biāo)時(shí)，土壤水分有效性表現(xiàn)為壤土高于砂土，而沙柳土壤水分有效性質(zhì)地間差異較小。長(zhǎng)柄扁桃和沙柳相對(duì)累積日蒸騰速率（RTc）質(zhì)地間存在差異，而從時(shí)間尺度上看，壤土中長(zhǎng)柄扁桃累積蒸騰速率水分有效性隨土壤含水率的降低始終高于砂土水分有效性，而沙柳累積蒸騰速率水分有效性在土壤含水率低至0.6之前未表現(xiàn)出差異，而后隨著土壤含水率的持續(xù)降低，砂土中沙柳累積蒸騰速率水分有效性略高于壤土，表明長(zhǎng)柄扁桃對(duì)土壤水分虧缺性的敏感程度略高于沙柳。

圖1 2種質(zhì)地土壤中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗光合特性水分有效性動(dòng)態(tài)變化Fig. 1 Variation of soil water availability based on photosynthesis indices of Amygdalus pedunculata Pall and Salix psammophila relative to type of the soil

圖2 2種質(zhì)地土壤中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗水分利用效率（RWUE）和葉片水勢(shì)（RΨw）水分有效性動(dòng)態(tài)變化Fig. 2 Variation of soil water availability based on water use efficiency (RWUE) and relative leaf water potential (RΨw) of Amygdalus pedunculata Pall and Salix psammophila relative to type of the soil

以上生理指標(biāo)中，長(zhǎng)柄扁桃和沙柳瞬時(shí)氣體交換指標(biāo)（RPn和RGs）不同質(zhì)地間土壤水分有效性表現(xiàn)不同：以瞬時(shí)氣體交換指標(biāo)（相對(duì)凈光合速率RPn和相對(duì)氣孔導(dǎo)度RGs）為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，砂土水分有效性高于壤土；以相對(duì)水分利用效率RWUE為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，壤土水分有效性高于砂土。瞬時(shí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的水分閾值略高于相對(duì)蒸騰日變化速率（RTd）和累積日變化速率（RTc）所對(duì)應(yīng)的水分閾值，表明土壤質(zhì)地和時(shí)間尺度均會(huì)影響長(zhǎng)柄扁桃和沙柳對(duì)土壤水分有效性的響應(yīng)。

圖3 2種土壤質(zhì)地中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗相對(duì)日蒸騰速率（RTd）和相對(duì)累積蒸騰速率（RTc）水分有效性動(dòng)態(tài)變化Fig. 3 Variation of soil water availability based on daily average transpiration rate (RTd) and cumulative transpiration (RTc) of Amygdalus pedunculata Pall and Salix psammophila relative to type of the soil

3 討 論

在干旱和半干旱地區(qū)，土壤水分是限制植物生長(zhǎng)發(fā)育和作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因子，尤其在生態(tài)環(huán)境脆弱、水土流失嚴(yán)重的黃土高原地區(qū)，如何提高黃土高原水資源利用效率對(duì)黃土高原植被恢復(fù)與科學(xué)高效用水有著重要作用。本研究通過(guò)盆栽試驗(yàn)，揭示了不同質(zhì)地土壤下旱生植物長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗各生理指標(biāo)水分有效性動(dòng)態(tài)變化特征，對(duì)黃土高原植被恢復(fù)與可持續(xù)建設(shè)具有重要意義。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著土壤含水量的持續(xù)降低，不同質(zhì)地土壤中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳各生理指標(biāo)（RCi和RΨw除外）在未達(dá)到土壤水分閾值之前基本保持不變，而后隨土壤含水量的降低迅速下降，這與郭慶榮和李玉山[5］得到的結(jié)果相同。不同質(zhì)地土壤中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳各生理指標(biāo)土壤水分閾值略有差異，當(dāng)以瞬時(shí)氣體交換指標(biāo)為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，砂土中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳的RPn、RGs對(duì)應(yīng)的土壤水分閾值較壤土先達(dá)到此閾值，而低于此閾值時(shí)，壤土中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳的RPn、RGs隨著土壤含水率的下降其下降幅度（降幅約為40%和45%）超過(guò)砂土中水分有效性降幅（降幅約為30%和36%）。吳元芝和黃明斌[11］對(duì)不同質(zhì)地土壤下玉米各生理指標(biāo)水分有效性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，土壤質(zhì)地顯著影響玉米不同生理指標(biāo)水分有效性，總體表現(xiàn)為由大到小依次為砂壤土、中壤土、重壤土。本研究表明，以長(zhǎng)柄扁桃和沙柳為研究對(duì)象，選取不同生理指標(biāo)作為土壤水分有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，其結(jié)論也存在一定差異，具體表現(xiàn)為：當(dāng)以RPn為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，砂土中長(zhǎng)柄扁桃的水分閾值高于壤土中長(zhǎng)柄扁桃水分閾值，而砂土中沙柳水分閾值低于壤土中沙柳水分閾值；當(dāng)以RGs為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，砂土中長(zhǎng)柄扁桃水分閾值高于壤土中水分閾值，而砂土中沙柳水分閾值同樣低于壤土中沙柳水分閾值，其中，當(dāng)以RPn為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)其對(duì)應(yīng)的水分閾值高于RGs對(duì)應(yīng)的水分閾值，當(dāng)以RWUE和RTd為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，砂土中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳的水分閾值低于壤土中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳的水分閾值，這與張喜英和裴冬[26］的研究結(jié)論相似，表明植物不同生理指標(biāo)的差異對(duì)土壤水分有效性閾值具有明顯的影響。張喜英等[26］比較了生長(zhǎng)盛期的谷子、高粱、冬小麥土壤水分閾值，結(jié)果表明，植物不同生理指標(biāo)水分有效性存在差異。Wery[27］總結(jié)比較了大量豆類(lèi)作物土壤水分，指出瞬時(shí)指標(biāo)（RPn和RGs）水分有效性略低于累積蒸騰速率（RTd）水分有效性。本研究中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳瞬時(shí)氣體交換指標(biāo)（RPn和RGs）以及水分利用效率對(duì)應(yīng)的水分閾值略高于日尺度指標(biāo)（RTd）對(duì)應(yīng)的水分閾值，且不同質(zhì)地間存在差異，如長(zhǎng)柄扁桃的RPn和沙柳的RGs對(duì)應(yīng)的水分閾值高于日尺度指標(biāo)（RTd）對(duì)應(yīng)的水分閾值，而沙柳的RPn和長(zhǎng)柄扁桃的RGs對(duì)應(yīng)的土壤水分閾值因質(zhì)地的不同而略有差異。上述結(jié)果表明，土壤質(zhì)地和時(shí)間尺度均會(huì)影響植物水分有效性。

綜上所述，長(zhǎng)柄扁桃和沙柳水分有效性因選取的生理指標(biāo)不同而不同，同時(shí)，土壤質(zhì)地和時(shí)間尺度也會(huì)對(duì)土壤水分有效性產(chǎn)生影響。因此，在黃土高原進(jìn)行植被恢復(fù)與生態(tài)建設(shè)時(shí)應(yīng)考慮土壤質(zhì)地對(duì)植物水分有效性的影響。

4 結(jié) 論

不同質(zhì)地土壤中長(zhǎng)柄扁桃和沙柳幼苗各生理指標(biāo)相對(duì)值在相對(duì)含水率降低至土壤水分閾值之前保持相對(duì)穩(wěn)定，低于此閾值時(shí)，隨相對(duì)含水率的降低而迅速下降，且均可用非線(xiàn)性連續(xù)函數(shù)來(lái)擬合。土壤質(zhì)地和時(shí)間尺度均會(huì)影響長(zhǎng)柄扁桃和沙柳各生理指標(biāo)對(duì)土壤水分有效性的響應(yīng)。因此，在黃土高原進(jìn)行植被恢復(fù)與生態(tài)建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮土壤質(zhì)地差異和時(shí)間尺度不同對(duì)植物水分有效性所造成的影響。