土壤水分對大紅袍花椒生物量與耗水特性的影響*

吳順科,陳明杰,孫丙寅

(1.鳳縣平木鎮(zhèn)林業(yè)站,陜西鳳縣 721704;2.鳳縣林業(yè)局,陜西鳳縣 721700;3.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西楊陵 712100)

花椒(Zanthoxy lum bungeanum)作為一種經(jīng)濟(jì)樹種,具有速生、早實(shí)、適應(yīng)性強(qiáng)、易栽培、好管理等特點(diǎn),由于根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng),也是荒山綠化、保持水土的生態(tài)樹種[1]。

近年來,隨著退耕還林工程的實(shí)施,花椒作為生態(tài)經(jīng)濟(jì)樹種被廣泛應(yīng)用,截至2008年底,我國花椒栽培面積167萬hm2,年產(chǎn)花椒20～40萬t,年產(chǎn)值 30億元[2]。目前,種植面積正以每年20%～30%的速度增加,花椒產(chǎn)業(yè)已成為山區(qū)農(nóng)民致富的新經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。但在生產(chǎn)中,干旱造成的落花落果率高,落花率可達(dá)60%,落果率可達(dá)55%左右,整個花序的座果率僅為10%左右[3]。2006年,由于干旱,重慶全市花椒受災(zāi)面積3.33 hm2,受災(zāi)苗木4 361萬株。在干旱半干旱地區(qū),干旱導(dǎo)致樹體衰弱,引發(fā)病蟲危害,如花椒枯梢病及花椒雅氏山蟬危害猖獗,嚴(yán)重時導(dǎo)致樹體死亡,進(jìn)一步影響了花椒生態(tài)效能的發(fā)揮。本研究在人工控制土壤水分含量的基礎(chǔ)上,對一年生大紅袍花椒在不同土壤水分條件下的耗水特性和生長特性進(jìn)行分析,旨在對花椒的水分利用規(guī)律進(jìn)行初步研究,為花椒的栽培管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試材為1年生大紅袍花椒實(shí)生苗,種子來源于陜西鳳縣。

1.2 方法

1.2.1 土壤水分處理 2008年3月,將花椒1年生實(shí)生苗定植于塑料桶內(nèi),桶高25 cm,口徑25 cm,每桶栽1株,重復(fù)3次;試驗(yàn)用土按比例園土∶腐殖質(zhì)∶砂子=4∶1∶1混合而成,每桶裝土12 kg,田間持水量為22.82%。5月中旬開始進(jìn)行土壤梯度控水,共設(shè)4個水分梯度處理,土壤含水量分別為田間持水量的80%(適宜水分)、60%(輕度干旱脅迫)、45%(中度干旱脅迫)和35%(重度干旱脅迫)。

1.2.2 蒸騰耗水量測定 5～8月份,每2 d測定1次栽植桶的重量,并補(bǔ)充散失的水量。記錄桶重與灌水量。以不栽植株作為對照。

1.2.3 鮮重、干重的測定 將試驗(yàn)植株從桶中取出,從根莖結(jié)合部切開,將地上部分鮮樣迅速稱重后置于烘箱中105℃殺青30 m in后,80℃烘至恒重,自然冷卻至室溫后稱取干重;將地下部分輕輕抖去根系表面附著土壤,迅速稱取鮮重,然后用同樣方法測量干重。

2 結(jié)果與分析

2.1 花椒耗水特性

研究結(jié)果(表1)表明,5～8月份,大紅袍花椒在輕度、中度和重度干旱脅迫條件下,蒸騰耗水總量分別為 5.97、5.39、3.37 kg,分別較適宜水分條件下(10.05 kg)降低了 40.8%、46.4%和66.5%。表明隨土壤含水量的下降,花椒耗水量顯著減少。

圖1表明,6～7月份是花椒蒸騰耗水的高峰期,在不同水分條件下,幼苗均表現(xiàn)出耗水高峰。在適宜水分、輕度、中度和重度水分脅迫條件下,6～7月份的耗水量分別占生長季總耗水量的81.3%、76.5%、70.4%和65.0%,表明水分條件越好,植物代謝越旺盛,蒸騰量越多。

表1 不同水分條件下花椒蒸騰耗水量 kg

2.2 花椒生物量的變化

在花椒生長結(jié)束后,測定了不同水分處理下幼苗地上部分和地下部分的鮮重及干重(表2)?？梢钥闯?隨著土壤含水量的降低,地下部分和地上部分的生長量均減少,且不同水分條件下差異顯著。土壤含水量從45%下降到35%時,各部分下降最顯著,其中,莖干重下降了49.3%,根干重下降了47.2%,總干重下降了48.4%。地上部分與地下部分相比,地上部分生長對土壤缺水更敏感,隨著含水量的降低,根莖比增大,重度干旱脅迫時,地下/地上達(dá)到0.85,表明土壤含水量的降低,使地上部分生長量較地下部分生長量下降的幅度大。已有研究表明,根系的生長對水分脅迫的響應(yīng)發(fā)生最晚,只有嚴(yán)重水分脅迫才能影響根的生長。

表2 不同水分條件下花椒生物量 g

2.3 不同土壤水分狀況對花椒水分利用效率的影響

水分利用效率是指植物消耗單位水所產(chǎn)出的同化量,反映植物生產(chǎn)過程中的能量轉(zhuǎn)化效率,也是評價水分虧缺下植物生長適宜度的指標(biāo)之一[4],本研究采用總干重與總蒸騰耗水量的比值表示。研究表明,花椒在輕度、中度和重度水分脅迫條件下,水分利用效率隨土壤含水量降低而減小(圖2),在輕度干旱脅迫時水分利用效率最高,適宜水分條件下次之,重度水分脅迫時最低。表明花椒在輕度干旱條件下更能充分利用土壤水分,水分利用率甚至高于適宜水分條件。

圖1 花椒耗水量隨時間的變化

圖2 不同水分條件下花椒水分利用效率

3 結(jié)論與討論

水分是植物生長的重要條件和基礎(chǔ),而蒸騰耗水則是植物水分散失的主要途徑[4-5]。在干旱地區(qū),植物對水分的消耗直接決定了植物的生存狀況。植物蒸騰作用受環(huán)境多種因素的影響,如太陽輻射、空氣溫度、濕度、土壤水分狀況以及風(fēng)速等[6-8]。研究表明,大紅袍花椒對水分的消耗存在明顯的季節(jié)變化,6～7月份是花椒蒸騰耗水的高峰期,也是其旺盛生長的時期,該時期的耗水量約占全年的70%,因此可以作為花椒的需水期,在生產(chǎn)中應(yīng)加強(qiáng)這一時期的水分管理。

不同水分處理下花椒地上、地下生長狀況差異較大。水分供應(yīng)充足及輕度土壤干旱時,花椒會保持較高的生長速度直到8月初,但在重度干旱脅迫下,花椒在7月中旬就停止生長。在不同水分條件下,花椒地上和地下生長呈現(xiàn)出不同的規(guī)律。在水分缺乏時,地下與地上生物量的比值達(dá)到0.85,雖然干旱脅迫對根系的生長同樣起到制約作用,但干旱對地上部分的生長制約遠(yuǎn)大于地下,造成根莖比增大。

花椒在輕度水分脅迫條件下能正常生長,且水分利用效率最高,在重度水分虧缺時生長明顯受抑,水分利用效率顯著減小,表明輕度水分虧缺時花椒更能充分利用有限的水資源,具有較強(qiáng)的耐旱能力。

[1] 馬玉敏,孫海偉,武志剛,等.大紅袍花椒生物學(xué)特性觀測[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2006(3):40-41.

[2] 崔 俊,李孟樓.花椒開發(fā)利用研究進(jìn)展[J].林業(yè)科技開發(fā),2008,22(2):9-14.

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[4] 張繼澍.植物生理學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2006:30-31.

[5] 柴寶峰,李洪建,王孟本,等.植物抗旱的分子生物學(xué)機(jī)制研究進(jìn)展[J].山西大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,1999,22(4):400-405.

[6] 孫洪仁,劉國榮,張英俊,等.紫花苜蓿的需水量、耗水量、需水強(qiáng)度、耗水強(qiáng)度和水分利用效率研究[J].草業(yè)科學(xué),2005,22(12):24-30.

[7] 蒲光蘭,袁大剛,胡學(xué)華,等.杏樹抗旱性研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2005,20(3):40-43.

[8] 郭孟霞,畢華興,劉鑫,等.樹木蒸騰耗水研究進(jìn)展[J].中國水土保持科學(xué),2006,4(4):114-120.