不同土壤水分条件下文冠果阶段性耗水规律

马 新，李 铭，董 鹏，朱耀军，姜继元*

(1.新疆农垦科学院，新疆 石河子 832000；2.中国林业科学研究院，北京 100091)

不同土壤水分条件下文冠果阶段性耗水规律

马 新1，李 铭1，董 鹏1，朱耀军2，姜继元1*

(1.新疆农垦科学院，新疆 石河子 832000；2.中国林业科学研究院，北京 100091)

为探究文冠果在不同土壤水分条件下的耗水规律，以2年生盆栽文冠果为研究对象，用称重法研究了文冠果在2015年7-9月的耗水状况。结果表明：不同土壤水分处理下，文冠果的日耗水量和月耗水量总体表现的趋势是T1(适宜水分)>T2(轻度干旱)>T3(中度干旱)>T4(重度干旱)，耗水量在各月的分配规律为：7月>8月>9月。日耗水量与气象因子的相关分析表明：不同土壤水分处理下文冠果日耗水量与日平均气温呈极显著正相关关系(P<0.01)，与日平均相对湿度呈极显著负相关关系(P<0.01)，但与平均风速相关性不明显。土壤水分含量对文冠果水分利用效率影响较大，T2(轻度干旱)处理可显著提高水分利用效率(P<0.05)，如与T1相比，可提高55.8 %，而T3和T1处理间差异不显著，T4处理下文冠果的水分利用效率显著低于其它3个处理(P<0.05)。

文冠果；耗水规律；气象因子；水分利用效率

文冠果(Xanthocerassorbifolia)又名木瓜、文登阁、僧灯毛道，隶属无患子科文冠果属，为单果属[1]。文冠果在我国北方分布广泛，是山区绿化、退耕还林、防风固沙的首选生态经济树种[2]，具有巨大的开发和利用潜力[3]。

本研究区位于新疆生产建设兵团，属典型的干旱、半干旱地区，其气候条件与地理位置的独特性决定了该地区水资源匮乏，而水分是影响树木生长发育的主要环境因子，也是营林实践中决定树种选择的限制因子[4-6]；研究发现，文冠果具有较强的耐旱潜力，能在干旱生境下正常生长发育[7]，然而文冠果到底能承受多大程度的干旱胁迫，已成为本研究区大面积栽培需要解决的迫切问题。因此，本研究用盆栽模拟的方法，对文冠果的耗水规律及水分利用效率进行了研究，并定量分析了耗水量与主要气象因子的关系，旨在探明文冠果的需水规律及水分利用特点，以期为文冠果在干旱地区引种及大面积培育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年在新疆农垦科学院林园所试验田进行，位于新疆石河子市，地处天山北麓中段，古尔班通古特大沙漠南缘，地理位置为东经84°58′～86°24′，北纬43°26′～45°20′，是典型的干旱半干旱地区。年平均气温6.5 ℃，年平均最高气温13 ℃，年平均最低气温0 ℃，无霜期为168～171 d，日照2300～2700 h，年平均降水量125～207.7 mm，年蒸发量1000～1500 mm，蒸发量是降雨量的5倍以上。

1.2 试验设计

采用1年生文冠果幼苗为供试材料。选择大小一致的幼苗于2015年5月份移栽至上口径40 cm，下口径25 cm，高40 cm的塑料盆内，进行不同水分处理盆栽试验，盆中装入用风积沙、草炭和生物菌肥按照1∶1∶1的比例配成的基质12 kg，其有机质含量为16.7 g/kg，全氮含量1.13 g/kg，速效磷23.87 mg/kg，有效钾246.8 mg/kg。苗木移栽后先期进行正常的水分管理，7月1日开始按照试验设计进行水分处理，试验共设置4个水分处理：T1，适宜水分(田间最大持水量的80 %)、T2，轻度干旱(60 %)、T3，中度干旱(40 %)、T4，重度干旱(20 %)，各处理重复21次，共84盆，每盆1株，并分别设置没有种植文冠果的对照盆，晴天正常照光，雨天及时用防雨布遮挡。

1.3 试验方法及测试指标

盆栽每天早晨8:00用称重法(奥豪斯仪器厂生产的EX35001ZH天平，最大称量为35 kg，最小精度为0.1 kg)控制土壤含水量的恒定，精度在0.1 g，加水补充其耗水损失，加水量减去对照土壤蒸发量即为树体日蒸腾耗水量，月耗水量为当月每日耗水量总和，气象数据采集至石河子气象站，试验从7月1日持续至9月30日。试验结束时，按根、茎、叶不同器官采集植株样本，105 ℃杀青 30 min 后，75 ℃ 烘干至恒重，测定干物质量。

水分利用效率(WUE)的测定[8]：WUE=新增苗木干重/耗水量，其中耗水量为生长期(7-9月)每日耗水量累计之和，新增苗木干重用烘干称重法求得数减去移栽前干重。

1.4 数据分析

利用Excel2003进行数据整理和绘图，SPSS 17.0统计软件进行统计分析和不同处理间显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同土壤水分条件下文冠果日耗水动态变化

通过对4种土壤含水量条件下文冠果日耗水量的测定，可绘出文冠果在各月的日耗水变化图(图1)，由图1可知，日耗水量在各月的分布与实际波动幅度，文冠果日耗水量随着土壤水分的减少呈下降的趋势，总体表现为T1(适宜水分)> T2(轻度干旱)> T3(中度干旱)>T4(重度干旱)，说明土壤含水量的高低对文冠果日耗水量影响很大，7月上中旬各个水分处理下文冠果日耗水量较低，在7月1号至7月19号各处理日耗水量始终处于较低水平，而在7月下旬至8月上旬各处理日耗水量处于最高水平，此后各处理文冠果日耗水量呈下降的趋势，9月下旬，各处理的日耗水量均达到最低值。

图1 不同土壤水分条件下文冠果7-9月日耗水动态变化Fig.1 Change of water consumptions of X. sorbifolia from July to October under different soil water contents

2.2 不同土壤水分条件下文冠果月耗水状况

由图2可知，不同土壤水分条件下，文冠果的月耗水量变化为曲线，同一处理呈现出7月>8月>9月的趋势，如T1处理9月耗水量为5.14 kg，较7月和8月分别下降了51.4 %和32.8 %。月耗水量随着土壤水分的减少呈下降的趋势，总体表现为T1(适宜水分)> T2(轻度干旱)> T3(中度干旱)>T4(重度干旱)，如T1(适宜水分)处理8月耗水量为7.65 kg，较T2(轻度干旱)、T3(中度干旱)和T4(重度干旱)分别增加了14.2 %、27.1 %和47.6 %。

2.3 不同土壤水分条件下文冠果日耗水量与气象因子的相关性分析

耗水量的大小除受自身特性的影响外，各种环境因子也是影响其耗水量的重要方面，众多的研究表明，大气温度、相对湿度及风速等是影响植物耗水的主要的环境影响因子[9]，表1是选择7-9月文冠果在4种土壤含水量下的日耗水量与同步监测的环境因子之间的皮尔逊相关，可知日平均气温与不同土壤水分处理下文冠果日耗水量呈极显著正相关关系(P<0.01)，如在7月份，日平均气温与T1(适宜水分)、T2(轻度干旱)、T3(中度干旱)和T4(重度干旱)处理的皮尔逊系数分别为0.926**、0.922**、0.903**和0.901**。日平均相对湿度与不同土壤水分处理下文冠果日耗水量呈极显著负相关关系(P<0.01)，如在8月份，日平均相对湿度与T1(适宜水分)、T2(轻度干旱)、T3(中度干旱)和T4(重度干旱)处理的皮尔逊系数分别为-0.766**、-0.739**、-0.756**和-0.784**。但平均风速与文冠果日耗水量相关性不明显。因此，日平均气温和日平均相对湿度是影响文冠果日耗水量的主导因子。

图2 不同土壤水分条件下文冠果月耗水状况Fig.2 Changes of monthly water consumption of X. sorbifolia under different soil water contents

2.4 不同土壤水分条件下文冠果的水分利用效率

由表2可以看出，文冠果总耗水量呈现的趋势为T1(适宜水分)> T2(轻度干旱)> T3(中度干旱)>T4(重度干旱)，且各处理间差异显著(P<0.05)，即随着土壤水分的减少，总耗水量降低，但水分利用效率T2(轻度干旱)显著高于T1(适宜水分)(P<0.05)，与T1(适宜水分)相比可提高55.8 %，而T3(中度干旱)和T1(适宜水分)处理间差异不显著，T4(重度干旱)处理下文冠果的水分利用效率显著低于T1(适宜水分)、T2(轻度干旱)和T3(中度干旱)处理(P<0.05)，说明土壤水分含量对文冠果水分利用效率的影响不同。

表1 不同土壤水分条件下文冠果日耗水量与气象因子的皮尔逊相关

注：**表示相关性达极显著(P<0.01)，n=86。

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

表2 不同土壤水分条件下文冠果的水分利用效率

注：数据后相同字母表示差异不显著；不同字母表示差异达到P<0.05水平。

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

3 讨 论

本研究发现不同土壤水分条件下，文冠果的日耗水量依次是适宜水分>轻度干旱>中度干旱>重度干旱。这一结论和王海珍等人在胡杨、灰叶胡杨[10]、程福厚等人在梨树[11]以及李丽霞等人在沙棘[12]上的研究结果相似，说明土壤水分含量是决定树木耗水量的主要因素[13]，土壤水分含量与树种的耗水量呈正比关系，土壤水分含量高，耗水量就高，反之耗水量就小。从文冠果7-9月的月耗水量来看，7月耗水量最大，9月耗水量最低，这可能是因为7月份平均温度高，光照强度大，植株蒸腾作用强，因此耗水多，反之9月份，进入秋季，气温较低，叶片生理功能衰退，植株蒸腾速率降低，耗水量减少。

文冠果在不同土壤水分下水分利用效率有很大差异，T2(轻度干旱)处理下文冠果水分利用效率最高，而T1(适宜水分)处理下耗水量最大，且生长量较小，所以水分利用效率也很低。T4(重度干旱)处理下植株生长受到严重抑制，干物质积累少，因此水分利用效率很低，说明土壤水分含量对文冠果水分利用效率的影响不同。因此，本文建议在文冠果造林时可以控制其土壤水分含量在T2 (轻度干旱)水平，以减少耗水，达到最高水分利用效率。

4 结 论

(1) 文冠果的日耗水量和月耗水量总体表现的趋势是T1(适宜水分)> T2(轻度干旱)> T3(中度干旱)>T4(重度干旱)，耗水量在各月的分配规律为：7月>8月>9月，与T1(适宜水分)相比，T2(轻度干旱)处理可显著提高文冠果水分利用效率(P<0.05)。

(2) 文冠果日耗水量与日平均气温呈极显著正相关关系(P<0.01)，与日平均相对湿度呈极显著负相关关系(P<0.01)，但与平均风速相关性不明显。

[1]高述民,马 凯,杜希华,等.文冠果(Xanthocerassorbifolia)研究进展[J].植物学通报,2002, 19(3):296-301,289.

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[3]于海燕.华北地区3个种源文冠果苗期水分利用特性及抗旱性研究[D].中国林业科学研究院,2014.

[4]胡新生,王世缋.树木水分胁迫生理与耐旱性研究进展及展望[J].林业科学,1998,34(2):77-85.

[5]黎祜琛,邱治军.树木抗旱性及抗旱造林技术研究综述[J].世界林业研究,2003,16(4):17-22.

[6]冯金朝.沙生植物水分特征曲线及水分关系的初步研究[J].中国沙漠,1995,15(3):222-226.

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[12]李丽霞,梁宗锁,韩蕊莲.土壤干旱对沙棘苗木生长及水分利用的影响[J].西北植物学报,2002,22(2):296-302.

[13]王海珍,梁宗锁,韩蕊莲,等.不同土壤水分条件下黄土高原乡土树种耗水规律研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2005,33(6):57-63.

(责任编辑 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

林业公益性行业科研专项(201404712)；兵团科技攻关项目(2015AD024)(2015AD019)

马 新(1989-)，男，研究生，助理研究员，主要研究方向为林业生态，E-mail: mx501393782@126.com，*为通讯作者：E-mail: jiangjy8201@sina.com。

Q945.17

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