| 题名 | 干旱地区植物水分关系的试验研究 |
| 作者 | 刘发民 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2004 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 仵彦卿 |
| 关键词 | 干早反应 水力结构 植物—土壤水分关系 水分关系 木质部空穴 抗旱性 气孔导度 蒸腾 水分利用效率 水分胁迫 液流量 水气压亏缺（VPD） 热脉冲方法 水分动态 |
| 其他题名 | Experimental Study on Water Relations of Plants in Water-Controlled Ecosystem of the Arid Regions |
| 中文摘要 | 在陆地表面的大多数区域，水分的缺乏是限制植物生产力的主要因子。地球上有一半的区域年潜在蒸发量超过了年降雨量，植物的生产力随着平均年降雨量或实际蒸散量的增加而线型增加。陆地植物的许多进化史实际上是植物越来越增加了成功地获得水分的能力，使植物的器官能够在远离水源的条件下生存，而且能够在干旱的环境条件下实现繁殖。现在的植物对土壤水分的利用能力不仅受当地的气候条件和土壤环境的影响，也依赖于植物根系系统的深度、水平伸展范围、植物的维管结构和地上与地下部分之间的平衡。因此，分析土壤——植物的水力导度能够用来解释和预测植物在具体土壤和大气环境条件下的水分利用格局，以及不同植物种或品种之间的差异。这一直是过去40多年土壤—植物—大气连续体的研究目标（SPAC）。本论文以植物水分关系研究为主线，系统总结了本人多年对干旱地区的几种植物水分关系的研究成果： 本论文的田间试验工作分两部分，一部分是在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所临泽试验站完成的，另一部分是在以色列农业研究组织水土研究所完成的，研究的植物有梭梭、怪柳、阿勒颇松、玫瑰和辣椒等。梭梭和怪柳固沙林土壤水分研究是建立固定标准地长期测定土壤O-200 cm深度土壤含水量动态变化，在一次降雨量达22mm时测定了梭梭植物树冠对降雨量的再分配、以及这种分配对土壤肥力的效应，并在沙丘部位挖掘梭梭植物根系，分析根系的分布特点；梭梭苗子的水分关系研究是在临泽试验站采用盆栽方法，系统观测苗木在不同土壤水分含量条件下的生理和形态变化；玫瑰、辣椒和阿勒颇松的研究是在以色列完成的，主要测定植物的蒸腾用水与环境条件之间的关系。使用热脉冲仪、光合测定仪、气孔计、水势仪、叶面积仪、电子秤等仪器，结合用微气候设备测定的环境温度、湿度、光合辐射等数据，分析植物在不同环境条件下的水分利用特．点。获得的主要结论是：1、通过对梭梭固沙林地和怪柳固沙林地的土壤水分动态的研究表明：梭梭和怪柳林地土壤剖面的含水量与裸沙地含水量显著不同，裸沙地土壤含水量涟深度增加而增加，林地在30-12Ocm范围内有较高的含水量；林地O-30cm的上层土壤含水量受降雨及蒸发的剧烈影响外，30-200cm范围内的林地土壤各测量层平均含水量与其标准差有二次函数的关系；降雨对每月的0-200cm的土壤贮水量没有明显的影响，说明降雨多数在当月就被蒸散和深层渗漏所消耗；认为梭梭和怪柳人工固沙林这种脆弱生态系统能够在严酷的环境条件下存在．其根系对土壤水和地下水有吸水和释水的再分配功能是重要的因素之一。梭唆固沙林的“肥岛效应”和根系分布的初步调查结果认为，梭梭由树冠截留的泽雨形成的树干径流将营养物质运送至根颈周围的土壤中，在根颈周围形成“吧岛”，增加该区域土壤的养分含量和水分含量，增强了适应干旱环境的能力。讨梭梭根系的研究发现，梭梭以垂直根系为主，深度超过了7m。2、通过对黑河流域荒漠地区水分肋迫对梭梭苗木影响的试验研究，结果表明：当土壤水分含量大于11％时，梭梭苗有高的蒸腾量；土壤水分含量低于6％时，苗木就不能从土壤中吸取水分；很好供水的苗木的蒸腾量与潜在蒸发量成线型相关。研究证实梭梭这种灌木并不是节水型的，而是对水分条件有较宽的适应范围，在干旱时保持低的蒸腾、在供水充足时加速蒸腾，从而适应水寸环境的变化而存活。气体交换测定发现，随着土壤水分含量的下降，造成了不同程度的气孔导度、叶蒸腾强度和光合作用的下降。对同一苗木而言，由于这个地区有高的水气压亏缺（VPD），很好和中度供水的苗木在气孔反应方面有较宽的范围，气孔在决定光合作用方面起着较小的作用，二者没有明显的线型相关关系。虽然水分胁迫使蒸腾速率比光合速率下降的更快，提高了水分利用效率，而较高的蒸发需求增加了蒸腾量，限制了光合作用，但是总的趋势是光合作用和蒸腾强度成线型相关。3、系统论述了热脉冲技术测定植物液流量的方法、原理和实际应用，应用该技术测定阿勒颇松树的液流量，发现树干横断面上的液流速度的总趋势是随进入树干的深度的增加而减小，但也发现液流速度次层（树干8-16 mm深处）高于外层（树干O-8mm深处）的清况。在土壤可利用水量最多时期，树木蒸腾用水量与大气蒸发量成线型相关，其比率也趋于相对稳定，在0.5-0.6之间，当土壤含水量严重限制树木蒸腾用水时，则树木蒸腾量与大气蒸发量的比值也相应降低，并且，此时木材含水量也降低，引起热扩散系数的增加。另外对测定玫瑰和辣椒的液流量的结果进行了分析和讨论，发现在无土栽培环境条件下，玫瑰植物耐盐分的能力提高，辣椒灌溉频率的增加，植株的蒸腾量增加，这些结果对玫瑰和辣椒植物的灌溉管理具有重要的指导意义。4、测定了水气压亏缺（VPD）对无土栽培玫瑰花茎水分关系的影响，玫瑰花茎对VPD升高的适应对策是减小叶面积，增加了单位叶面积的液流量，但是相同直径花茎的液流量不受VPD的影响。在这项研究中，玫瑰植物的蒸腾用水量是用单位花茎的液流量和单位叶面积的液流量表示的。对许多植物种，VPD对单位叶面积的蒸腾量的影响有许多研究文献报道。已经发现植物冠层的蒸腾主要受太阳辐射、VPD和叶面积指数的影响。然而，我们发现由于在不同VPD环境条件下有相似直径的玫瑰花茎的叶面积有显著差异，结果是VPD没有影响它们的用水量。这个发现对研究植物生态系统对不同的VPD的反应有重要的意义。目前多数研究大气温度升高和COZ浓度升高对植物水分利用能力的影响时，采用单位叶面积的蒸腾量来进行对比研究的，忽视了整株的对比研究，因此得出的结论就值得置疑。植物的生长直接受低的水势的限制，低的水势限制了植物的光合作用、细胞分裂和生长，因此植物的水力导度或水力阻力限制植物的蒸腾作用、光合作用和生长。植物的导水力（既单位时间和单位压力差条件下植物内部的水流速率）在植物和植物之间、不同的环境条件下变化很大。主要影响因子是：（a）整个植物水力导度和叶面积的尺度关系；（b）叶水平的气体交换关系和单位叶木质水力导度之间的关系；（c）在充足土壤供水条件下植物水力导度的短期生理调节；（d）长期木质部水力导度对变化的环境条件的结构环境适应。我们对不同VPD温室玫瑰水力导度的日变化测定发现，温室环境条件没有造成玫瑰花茎水力导度的显著差异，随着水势的增加，植物的蒸腾量增加。但是，长期的观察发现，温室环境条件影响了玫瑰的质量。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 99 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/22024]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘发民. 干旱地区植物水分关系的试验研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2004. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论