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1、内蒙古农业大学硕士学位论文天然胡杨树体水分输移关系及影响因子研究姓名：杨丽申请学位级别：硕士专业：森林经理指导教师：张秋良;常金宝20060501摘要本文利用H R - 3 3 T 露点水势仪、热扩散式液流探针测定系统、P R I S M 土壤水分测定仪、开放式气体交换L i - 6 4 0 0 便携式光合作用测定系统和自动气象站测定了天然胡杨树体水分输移指标和影响因子。依据2 0 0 4 年至2 0 0 5 年在于旱区额济纳憋的观溅数据对胡杨叶水势、根茎液流的目变化规律，胡杨根系空间分布特征及影响因子相关性进行了分析探讨。结果表明：叶水势日变化波形为单峰型，水势降低3 4 5 8 ，为增强胡
2、杨根系从土壤中的吸水能力，吸收根( d 2 m m 斗总根系十d 2 蛐十总根系土壤深度( c m )距干基水平距离( c m )图8 胡杨根质量密度垂直分布( a ) 与水平分布( b )胡杨根系总的根质量密度，在垂直分布上，试验结果表明：O , , 4 0 c m 土壤深度内根量呈增加趋势，在2 0 , - 一4 0 c m 范围内出现一个小峰值；在4 0 - , 8 0 c m 土壤深度内随深度的增加而略微减少；而在8 0 “ 、, 1 0 0 c m 土层内根量急剧增加，出现一个高峰值；在垂直深度l O O c m 以下，根量又迅速减少。从图8 ( a ) 中可明显看到，根系主要分布在
3、4 0 l O O c m 的土层中，试验得出，4 0 “ 、- 1 0 0 c m 土层中根质量约占总量的8 8 8 8 。在水平分布上，从图8 ( b ) 中可以看出，距树干越近，根系分布越多，根系分布随距离的增加而减少。对于胡杨根系中的根质量密度分布而言，占主要比重的是输导根( d 2 m m ) ，约占总根质量的8 8 6 7 ，而吸收根( d 2 衄D 一总根系十d 2 m m 目一总根系2 04 06 08 01 0 0 1 2 0土壤深度( c m )1 0 02 0 04 5 0距干基水平距离( c m )图9 胡杨根长密度垂直分布( a ) 与水平分布( b )将距胡杨树干不
4、同距离处垂直方向上相应土壤深度内根长密度分别进行平均计算，结果表明( 图9 a ) ：在2 0 , , 4 0 c m t 壤深度内根长密度呈下降趋势，在4 0 , 、, 8 0 c m2840l00000O0mmmm一，。置。一越稚半罂加吣；呈眦吆000000管。音。一赵糖半罂2 2天然胡杨树体水分输移关系与影响因子研究土层内随深度的增加而增加，而在垂直深度8 0 a m 以下根长密度又迅速下降。吸收根( d2 m m ) 仅占8 7 9 ，足以表明吸收根( d 2 m m ) 。因此，在根系吸水模型中，用根长密度反映根系分布对土壤水分的影响是比较合理的。5 6 土壤水分变化特征2 0孚 。
5、1 5 锝* 1 0 如 骡5 卅0十0 5 年+ 0 4 年1 03 05 08 01 2 0深度( c m )图10 不同年份土壤含水量变化由图l O 可见，土壤含水量随土壤深度的增加而增大。在植物的S P A C 系统中，水分由土壤经植物散发到大气中，叶水势与土壤水势形成的水势差是其水分运动的源动力。对于旱生乔木树种胡杨而言，由于沙土含水率的降低，树木维持稳定吸水所需要的根与沙土之间的水势差取决于吸水速率，它和沙土的导水率成反比的。因此，当树木为了适应更干燥的空气而对水分的需求增加时，胡杨与沙土之间的水势差就更大。而胡杨必须对沙土这种干旱胁迫产生相应的植物( 叶片) 水势反映，以维持生命
6、度过干旱期。土壤含水量高低是影响液流的主要因素。本试验针对水分不足对胡杨液流的影响进行观测，在观测期间，连续干旱无雨。土壤深度15 0 厘米平均含水量在5 左右，接近胡杨土的凋萎含水量4 ，远小于田问持水量3 2 。从变化曲线来看，由于水分的不足，液流出现明显的断续特征。相关研究结果表明：当土壤含水量减少时，植物组织含水量就减少，使得植物水流阻力增加，降低植物的叶片水势。相关分析表明：胡杨叶水势、茎液流速率与土壤含水量相关关系十分显著，相关系数分别为：r = O 8 11 5 9 ，r = O 8 5 2 0 4 ；而根液流速率与土壤含水量相关关系显著，相关系数r = O 7 8 7 8 2
7、。内蒙古农业大学硕士学位论文2 36 结论与讨论( 1 ) 通过不同年份对比研究，胡杨叶水势日变化波形为单峰型，这种变化规律是胡杨适应该地区生境的生理特性之一。叶水势日变化幅度较大，清晨叶水势恢复时间延长，正午叶水势明显减小，早晚叶水势变化范围加大，叶水势值明显下降。不同年份的叶水势变化差异，可能与黑河渠道衬膜有关，由于年降雨量稀少，灌溉补给不足，所以土壤的补水来源主要依靠黑河河道渗漏，衬膜导致下渗水量减少，土壤含水量就会降低，胡杨为维持其强大的蒸腾量，就通过降低其叶水势，来增强根系吸水能力，维持其正常的生理活动。通过对影响胡杨叶水势的环境因子的相关分析，表明各因子相关系数由大到小依次是：气温
8、、空气相对湿度、土壤含水量、叶温、光合有效辐射和土壤温度。( 2 ) 通过不同年份对比研究，胡杨茎液流速率变化由原来的宽峰型转变成现在的双峰型，液流出现明显的断续特征，不同年份胡杨茎液流变化的差异性可能与黑河渠道衬膜有关，渠道下渗水量减少，土壤含水量降低，根系吸水速率减小，不能满足胡杨大的蒸腾量，所以胡杨通过间歇式的补水方式和低水势来维持干旱条件下的生理活动。根液流速率变化与茎液流速率变化波形相似且同步，但茎液流速率高于根液流速率，说明胡杨蒸腾量大。通过对影响胡杨茎液流速率的环境因子的相关分析，表明各因子相关系数由大到小依次是：太阳总辐射、气温、土壤含水量、空气相对湿度、风速和土壤温度。通过对
9、影响胡杨根液流速率的环境因子的相关分析，表明各因子相关系数由大到小依次是：太阳总辐射、气温、土壤含水量、风速、空气相对湿度和土壤温度。( 3 ) 胡杨根质量密度分布和根长密度分布规律有所不同，根质量密度在垂直方向上主要集中在8 0 l O O c m 的土层中，约占总量的3 8 7 5 ，在l O O c m 土层以下根质量密度迅速下降，在O - - 一1 2 0 c m 的土壤深度内，根质量密度分布出现两个峰值。在水平方向上，根质量密度分布随距离的增加而减少。根长密度随土壤深度的变化，呈指数函数分布。吸收根( d 2 m m ) 的根长密度在垂直方向上主要集中于6 0 - - - , 8 0
10、 c m 土层内，约占总量的3 0 0 4 ，其次是8 0 “ - - l O O c m 的土层中，约占总量的2 2 8 4 。因此，在6 0 l O O c m2 4天然胡杨树体水分输移关系与影响因子研究土壤深度范围内，根系吸水较多，这可能与土壤性质有关，6 0 8 0 c m 土层属于中湿沙层，相对而言，土壤含水量较高，利于根系吸收，所以，6 0 8 0 c m i 层是根系集中层，故研究根系吸水应主要在这一层进行。在O 1 2 0 c m 的土壤深度内，根长密度分布出现一个峰值。在水平方向上，根长密度分布随距离的增加先减少而后增加，这种规律的形成可能是根系重叠和趋水性的表现，当土壤含水
11、量较少时，为了保证根系吸收到足够的水分，本棵树和邻近树的根系就会伸长来吸收水分，因此产生了相邻两棵树根系的叠加，故在水平方向的观测点位置应距树干基部l O O c m 以内为宜。内蒙古农业大学硕士学位论文2 5致谢本文是在导师张秋豇教授和常金宝教授的悉心指导下完成的。在硕士研究生期间，在学习和生活中，导师都给予我很大的指导和关心，他们拥有渊博的学识、严谨的治学态度、无私奉献的敬业精神和谦逊正直的为人品格，这些使我终身受益。在此特向培养我、关心我，为我付出心血的两位导师致以最崇高的敬意和最诚挚的谢意!在野外工作和论文的完成过程中，得到了魏疆生教授、田有亮副教授、铁牛副教授、高润宏副教授、杨文斌研
12、究员、萨如拉老师和森林经理教研室全体老师的诸多帮助和关怀，在此致以衷心的感谢! 在这里，还要向在三年的学习和生活中给予我帮助和支持的研究生鸟E l 汗、豪树奇、包玉荣、郭二果、吴小成、杨丽、张翠霞、张海清、韩兴华、杨立科等同学致以真诚的谢意!感谢在各方面支持和关心我的亲人孙震和朋友赵艳玲，他们不仅给我创造了舒适、温馨的生活和学习环境，更给予了我极大的精神财富。在三年的学习生活中，林学院、研究生处的各位老师及同学也给予了我无微不至的关怀。在此向所有关心我、帮助过我的老师和同学们表示忠心的感谢!2 6天然胡杨树体水分输移关系与影响因子研究 参考文献1王世绩全球胡杨林的现状及保护和恢复政策】世界林业
13、研究，1 9 9 6 ，5 ( 6 ) ：3 7 N 4 42 王让会，王小伟等荒漠河岸林生态系统的结构分析】干旱区研究，2 0 0 2 ，1 9 ( 2 ) ：7 1 13 秦仁昌关于胡杨及灰杨的一些问题新疆维吾尔自治区自然条件嗍，科学出版社，1 9 5 94 李志军，吕春霞等胡杨和灰杨营养器官的解剖学研究】塔里木农垦大学学报，1 9 9 6 ，8 ( 2 ) ：2 1 N 2 55 王立明，张秋良等额济纳胡杨林生长规律及生物生产力的研究D 】干旱区资源与环境，2 0 0 3 ，1 7 ( 2 ) ：9 4 9 96司建华，冯起等极端干旱区胡杨水势及影响因子研究o 中国沙漠，2 0 0 5
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16、e p i n e J O e c o l o g i a ，1 9 9 6 ，1 0 7 ( 1 ) ：3 3 4 21 4G r a n i e rA E v a l u a t i o no ft r a n s p i r a t i o ni naD o u g l a s f i rs t a n db ym e a n so fs a pf l o wm e a s u r e m e n t J T r e eP h y s i 0 1 ，1 9 8 7 ，3 ( 6 ) ：3 0 9 3 1 915M e i n z e rFC ，G o l d s t e i nG E n v i r o n m e n t a la n dp h y s i o l o g i c a lr e g u l a t i o no ft r a n s p i r a t i o nt r
