不同干旱土壤条件下杨树的耗水规律及水分利用效率研究

 在适宜土壤水分（70%θf）,中度干旱（55%θf）和严重干旱（40%θf）3种土壤水分条件下研究杨树（Populus simonii）的耗水特性和水分利用特征。结果表明,随着土壤含水量的下降,杨树叶水势、相对含水量(RWC)、生长速率、光合速率及单叶水分利用效率（WUE）显著下降;在适宜水分和中度干旱条件下,杨树的快速生长和干物质迅速积累时期主要集中在5～6月,严重干旱下快速生长时期和干物质积累主要集中在5月;杨树总耗水量和总生物量的大小顺序为：适宜水分＞中度干旱＞严重干旱;WUE则表现出中度干旱下最高,严重干旱下最低;杨树在适宜水分下的日、旬、月耗水量明显高于中度干旱和严重干旱处理;杨树在适宜水分、中度干旱和严重干旱条件下的最高耗水月分别在6～7月,最高旬耗水量分别在7月中旬、上旬和6下旬;在中度水分亏缺和严重水分亏缺下的最高耗水日出现的时间比适宜水分下的最高耗水日提前1～2个月以上。一天中的最大耗水高峰随着杨树生育期和土壤含水量的不同而有明显差异。研究结果表明,杨树不具备耐旱植物的特征,因此在黄土高原缺水地区不适宜大面积栽植,只能用于水分条件较好的立地条件下造林。     

环境因子对冬小麦水分利用效率的影响

对干湿两种水分处理下农田冬小麦群体水分利用效率与环境因子的关系进行分析。结果表明：（１）各环境因子以综合复杂的方式影响水分利用效率。（２）由土壤干旱和大气高蒸发势迭加而成的水分亏缺所引起的气阻阻力上升有利于提高水分利用效率,但水分亏缺同时引起的叶－气水汽压梯度增大则会降低水分利用效率。在水分亏缺最强的午后１２：００￣１６：００时,水分利用效率最低。     

干旱胁迫对水稻水分利用效率的影响

通过特殊自然干旱胁迫的方法,研究不同干旱胁迫对水稻的水分利用效率（ＷＵＥ）的影响,在一定供水量时,水稻的ＷＵＥ随供水量的增加而下降,但水稻旱种时,却因供水量过低,干旱胁迫严重,ＷＵＥ值为最低。不同品种的水稻ＷＵＥ存在较大的差异,抗旱性强的品种具有较高ＷＵＥ,因此选用具有较高ＷＵＥ的品种,是水稻节水栽培的关键。     

速生树种尾巨桉和竹柳幼苗耗水特性和水分利用效率

速生树种尾巨桉和竹柳因其水分消耗和利用问题引起了一些争议,因而受到了广泛的关注,由于尚缺乏科学的观测数据,而其中许多指责或支持也尚无定论,因此必须深入研究此2种树种耗水性能和水分利用效率,以期科学评价其水分消耗和利用性能。采用盆栽苗木称重法和Li-6400光合系统测定方法分别测定尾巨桉(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis)和竹柳(Salix sp.)苗木在不同土壤水分条件下耗水量、耗水速率和苗木不同生长期叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),研究表明:(1)正常水分条件下,尾巨桉和竹柳日总耗水量和最大耗水速率分别为(182.05±12.74)g/d、(100.48±10.95)g/d和(66.31±9.91)g·m-2·h-1、(89.50±13.54)g·m-2·h-1,土壤水分条件下降时,2种苗木耗水量和耗水速率均呈显著下降趋势,严重干旱胁迫时尾巨桉降幅更大。(2)正常水分条件和轻度水分胁迫下2种苗木耗水速率日变化趋势均为明显"单峰"曲线,且峰值均出现在12:00—14:00,中度干旱胁迫时则其变化趋势呈"双峰"曲线,峰值分别在10:00—12:00和14:00—16:00出现,严重干旱胁迫时日变化规律不明显。(3)正常水分条件和轻度水分胁迫下2种苗木耗水速率与环境温度显著正相关,与相对湿度显著负相关,随着干旱胁迫的发展,环境因子对耗水速率的影响有所减弱。(4)叶片水平来看,与尾巨桉相比,竹柳具有高光合、低蒸腾、高水分利用效率的特点,2种苗木由生长初期进入生长旺期时,净光合速率和蒸腾速率均发生相同幅度增加,而水分利用效率基本保持不变。(5)从单株耗水量和耗水速率以及叶片水分利用效率综合来看,竹柳属节水性能较好速生树种,而尾巨桉虽然存在叶片水平高蒸腾和低水分利用效率的情况,但从单株苗木水平上来讲,其耗水速率甚至低于竹柳,特别在土壤水分严重亏缺情况下其白天平均耗水速率仅为(4.02±0.60)g·m-2·h-1,也表现出了一定的抗旱节水能力。     

长江滩地杨树林生态系统水分利用效率及影响因子

通过涡度相关设备监测湖南岳阳长江外滩地杨树人工林生态系统与大气间的碳、水交换,研究生态系统水分利用效率(WUE=FCO2/FH2O)的规律及其与环境因子的响应变化关系。测定了杨树林生态系统WUE不同季节10个晴朗日09:0016:00时半小时平均值的日变化,不同季节,WUE的变化不同。生态系统WUE受环境因子的影响较大,4 9月份,WUE随着温度升高有减小的趋势;10月到翌年3月份,系统WUE随着气温升高而升高。汛期林地土壤淹水的情况下,系统WUE随土壤体积含水量(SWC)增加而增大;林地没淹水情况下,生态系统WUE随着含水量的增加变化不规律。非讯期土壤热通量5d平均值与系统WUE的关系,随着土壤热通量的增加,WUE也增加。生态系统WUE与系统饱和水汽压差呈负相关。经主成分分析,土壤含水量与大气温度在杨树林生态系统WUE影响因子中占较大的特征比例。     

桉树无性系和华南乡土树种秋枫苗木耗水特性的比较

研究尾巨桉DH33-27、尾巨桉DH32-29、巨桉H1、红冠桉和秋枫5种苗木在正常土壤水分条件下的耗水量、耗水速率、叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE).结果表明:5种苗木的日平均耗水量大小顺序为:尾巨桉DH32-29(188.47±14.91)g尾巨桉DH33-27(169.27±16.26)g巨桉H1(118.65±5.32)g秋枫(38.12±1.46)g红冠桉(20.13±1.72)g,耗水量与苗木整株叶面积呈显著正相关.苗木耗水大多集中在白天,白天平均耗水量约为全天平均耗水量的90%.正常土壤水分条件下,5种苗木的耗水速率日变化均呈单峰曲线,峰值出现在12:00—14:00.桉树总体耗水能力强于秋枫.其中,红冠桉的耗水速率远高于其他4种苗木,大面积种植应充分考虑水分问题;尾巨桉DH33-27的耗水速率受环境温湿度影响最大,在白天高温低湿的情况下,其平均耗水速率在4种桉树苗木中最小.与秋枫相比,供试4个桉树无性系均表现出高光合、高蒸腾的特性.2个尾巨桉无性系表现出良好的节水性能.除尾巨桉DH33-27,桉树总体水分利用效率高于秋枫.     

水分供给对新老两个春小麦品种水分利用效率及籽实产量的影响

大田实验研究了不同的水分供给对和尚头和定西-24的产量及水分利用效率的影响。结果表明:在雨养和中水条件下,和尚头和定西-24的产量和水分利用效率都得到了显著的提高。随着灌溉水量增加,农田的耗水量也会增加,同时,土层贮藏水的消耗量也减少,灌溉水的利用效率逐渐减少。减少灌溉量,提高小麦对土层贮藏水的利用效率是实现小麦高产节水栽培的一种有效途径     

水分胁迫对银中杨耗水特征与水分利用的影响

在不同供水条件下,采用LI-6400光合作用系统(LI-COR,1995,USA)和电子天平等仪器,对银中杨苗木气体交换、蒸腾耗水量和水分利用效率及其有关环境因子进行了测定。结果表明,在研究的诸环境因子中,土壤含水量是制约苗木蒸腾耗水的主导因子;苗木的蒸腾耗水量随土壤干旱胁迫的加重而减少,并且当土壤含水量低于田间持水量的50%时,气象因子对苗木蒸腾耗水的影响不再明显;土壤含水量为田间持水量的70%时,银中杨苗木的净光合速率和蒸腾速率下降不显著,而水分利用效率有所提高,为2.579μmol.mmol-1,在土壤含水量大于田间持水量的70%的水分条件下,银中杨苗木可以正常生长。     

金矮生苹果水分利用效率研究

通过对金矮生苹果 ( Malus pumila CV.goldspur)在不同土壤水分和光照条件下叶片光合速率 ( Pn)和蒸腾速率( Tr)进行测定 ,并计算水分利用效率 ( WUE)。结果表明 ,由于光合有效辐射 ( PAR)和土壤水分 ( SWC)决定了金矮生苹果Pn和 Tr,从而影响到 WUE。在水分胁迫存在时 ,不同 SWC条件下的 WUE随 PAR的变化规律相差较大 ,SWC为 1 0 %(田间持水量 F C的 5 0 % )左右时 ,WUE最大值在所有土壤水分处理中居于最高 ( 2 30 μmol CO2 /g H2 O)。在水分供应充足时 ,尽管 WUE在达到最大值之后下降缓慢 ,但最大值只有 1 6 0 μmol CO2 /g H2 O左右 ,并且各 SWC水平之间差异不显著 ,模拟曲线基本重叠。 WUE随 SWC的变化与光照条件有关 ,光强范围在 5 0 0 相似文献   

水分胁迫对美国凌霄单叶水分利用效率的影响

利用CIRAS-2型便携式光合作用仪对水分胁迫下3年生美国凌霄(Campsis radifans L.Seen)单叶水分利用效率(WUElemf)的日动态及其与微环境因子的关系进行了测定分析,以阐明其WUEleaf对土壤水分及光照强度的响应规律,探讨美国凌霄维持较高WUElemf所需的土壤水分和光照条件.结果表明:(1)随着水分胁迫的加重,美国凌霄WUElemf表现为减弱趋势,但适度的水分胁迫有利于WUElemf的提高.(2)水分胁迫下,美国凌霄WUElemf多与空气相对湿度、大气COz浓度呈极显著正相关,与饱和水汽压差、大气温度、叶温呈极显著负相关;微环境因子对美国凌霄WUElemf的影响较为复杂,其中大气CO2浓度、胞间CO2浓度、叶温对其影响较大.(3)维持美国凌霄较高WUE lemf的适宜土壤含水量为10.7%～23.1%(相对含水量为39.2%～84.6%),适宜光照强度在600～1600μmol·m-2·s-1之间.     

高产条件下不同小麦品种耗水特性和水分利用效率的差异

设置不灌水(W0)、底墒水+拔节水(W1)、底墒水+拔节水+开花水(W2)3个灌水处理,采用6个冬小麦(Triticum aestivum.L.)品种,研究了不同品种耗水特性和水分利用效率的差异.结果表明:(1)依据籽粒产量和水分利用效率2个因子,采用聚类分析的方法,将供试品种分为高水分利用效率组(Ⅰ组)、中水分利用效率组(Ⅱ组)和低水分利用效率组(Ⅲ组).同一灌水条件下的籽粒产量,Ⅰ组显著高于Ⅱ组和Ⅲ组;Ⅱ组和Ⅲ组在W0条件下无显著差异,在W1和W2条件下Ⅱ组显著高于Ⅲ组.(2)从Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组中分别取1个品种,泰山23、潍麦8号、山农12进一步分析表明,在W0 和W1条件下,泰山23和潍麦8号的阶段耗水量和耗水模系数为开花至成熟>播种至拔节>拔节至开花,山农12为播种至拔节>开花至成熟>拔节至开花.W2条件下,3个品种的阶段耗水量和耗水模系数为开花至成熟>播种至拔节>拔节至开花;播种至拔节和拔节至开花的耗水模系数为泰山23>山农12>潍麦8号,此阶段的耗水量和耗水强度为泰山23品种最高;开花至成熟的耗水模系数为潍麦8号>山农12 >泰山23,此阶段的耗水量和耗水强度为泰山23品种最低.(3) 在W0 和W1条件下,总耗水量和灌水量、降水量及土壤耗水量占总耗水量的百分率为泰山23品种居中;W2条件下,灌水量和降水量占总耗水量的百分率为泰山23>潍麦8号>山农12,土壤耗水量及其占总耗水量的百分率反之,但泰山23的总耗水量最低.(4) 同一灌水条件下,泰山23品种100～200cm土层的土壤耗水量高于潍麦8号,表明该品种能充分利用深层土壤水;山农12品种在W0和W2条件下,100～200 cm土层的土壤耗水量高于泰山23和潍麦8号,但其籽粒产量和水分利用效率显著低于上述两品种.     

不同土壤水分条件下杨树人工林水分利用效率对环境因子的响应

运用涡度相关(Eddy covariance,EC)开路系统和微气象观测系统,于2007年对位于北京市大兴区永定河沙地杨树(Populus euramertcana)人工林与大气间碳、水和能量交换进行了连续测定.通过分析总生态系统生产力(GEP)、蒸发散(ET)以及水分利用效率(WUE=GEP/ET)随相对土壤含水量(REW)的变化趋势,探讨杨树人工林不同土壤水分条件下水分利用效率对气象因子以及下垫面因素的响应,为杨树人工林经营管理提供理论依据.研究结果表明:当REW＜0.1时,GEP和ET受到严重水分胁迫的影响维持在较低水平,环境因子对GEP、ET和WUE的影响较小;当0.1＜REW＜0.4时,GEP和ET随着土壤体积含水量(VWC)的增加而增大,WUE随VWC的增大而减小;REW＞0.4时,气象因子是影响碳固定和水分损耗的主要原因,由于ET对气象因子变化的响应较GEP更为敏感,因此,WUE随空气饱和水汽压差(VPD)的增大而减小.沙地土壤保水能力较差,不能保证土壤水分被植物有效利用,因此当VWC处于5.2%-8.8％(0.1＜REW＜0.4)范围时,碳固定与水分消耗达到最高效率.研究表明杨树人工林WUE随降水变化而变化,未来气候变化和变异有可能影响杨树林耗水和生产力之间的关系.     

调亏灌溉对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,在山东兖州小孟镇史王村进行田间试验,研究了调亏灌溉对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响.结果表明：在全生育期降水228 mm条件下,W₁（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期70%+开花期70%）和W₄（土壤相对含水量：播种期90%+拔节期85%+开花期85%）处理总耗水量高于W₀（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期65%+开花期65%）、W₂（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期80%+开花期80%）和W₃（土壤相对含水量：播种期90%+拔节期80%+开花期80%）处理,W₁和W₄处理间无显著差异;W₁处理增加了0～200 cm土层土壤贮水消耗量,降低了小麦拔节至开花期的耗水模系数,提高了开花至成熟期的耗水模系数;W₄处理在开花至成熟期、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均较大.调亏灌溉条件下,W₀处理水分利用效率较高,但产量最低;随灌溉量增加,其他处理水分利用效率呈先增加后降低的趋势.耗水量最高的W₁和W₄处理产量也最高,W₁处理灌溉水利用效率和灌溉效益均高于W₄处理,为本试验条件下高产节水的最佳处理.     

封丘地区小麦耗水量与水分利用率研究

根据水量平衡方程式计算,雨养麦田5个试验麦季的耗水量分别为435.5、326.0、293.8、277.2和365.9mm,可代表该区过湿、一般和干旱年份的小麦耗水量.研究结果表明,小麦地上部分生物量与其总耗水量的相关关系不显着(r=0.67).在耗水量中,土壤储水的贡献占50%.在降雨少而土壤储水丰足的年份,其贡献高达60%,是小麦水分的重要来源.在充分施肥条件下,5个麦季的水分利用率≥11.25kg·ha^-1·mm^-1,表明适当增加肥料投入可提高农田水分利用率.     

黄土高原常用造林树种水分利用特征

在适宜土壤水分、中度干旱和严重干旱3种土壤水分条件下研究了黄土高原干旱、半干旱地区常用的人工造林树种84k杨树（Populus spp．）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、沙棘（Hippophae rhamnoides）和油松（Pinus tabulaeformis）苗木生长及水分利用特征。结果显示,干旱胁迫使各树种成活率、生长速率、光合速率均显著下降;84k杨树和刺槐单叶水分利用率（WUE）在适宜水分下最高,沙棘的在中度干旱下最高;在中度干旱下,4个树种的总水分利用率最高。而严重干旱下最低。无论干旱与否,4个树种中沙棘生长速率最高。在中度干旱条件下,4个树种均可良好生长,而严重干旱下生长均受到显著抑制,其中84k杨树受影响最大;4个树种中沙棘和油松的耐旱性较强,同时油松在各种土壤水分下其生长速度和干物质生产均显著低于其它3个树种;刺槐和84k杨树的耗水量、生物量及水分利用率在3种土壤水分下均显著高于沙棘和油松,84k杨树和刺槐均属于高耗水树种;研究结果表明。84k杨树和刺槐不适宜大面积栽植在黄土高原缺水地区,仅适合栽植在阴坡、沟道等适宜水分条件下。沙棘和油松则适宜栽植在土壤水分较低的地区,如阳坡、峁顶等立地条件上。     

黄土高原旱作区土壤贮水力和农田耗水量对冬小麦水分利用率的影响

选择黄土高原旱作区8个冬小麦测站2m土层深度多年土壤贮水量与产量资料,从大气降水-土壤水-作物循环系统的理论观点出发,研究了土壤贮水力和农田耗水量对冬小麦水分生产力的影响。该区域是一个贮水和保水性能良好的天然土壤水库,半干旱区、半湿润区、湿润区1m和2m土层内最大贮水力分别为270、299、331mm和561、605、676mm,随湿润度增加而增大;但实际贮水能力只有111、183、269mm和230、370、550mm,相当于半干旱区、半湿润区和湿润区最大贮水力的41%、61%和81%,可达到最适宜贮水量的51%、76%、102%。半干旱区远不能满足冬小麦生长需要,达到严重干旱程度;半湿润区只能勉强维持生存需要,达到轻度干旱,必须采取一套有效保墒耕作抗旱措施。冬小麦全生育期2m土层农田实际耗水量和蒸腾系数分别为304-343mm和330-648,随干旱程度增加而增大。冬小麦全生育期降水量只能满足耗水量的65%-95%,有5%-35%的耗水量是从播前土壤贮水量补给的。冬小麦营养生长阶段浅层耗水量大于生殖阶段,但深层耗水量正好相反。土壤贮水量是该区域冬小麦生产力最重要因素,冬小麦土壤水分籽粒生产力为0.30-1.38kg/mm,平均为0.87kg/mm,生物产量生产力为1.416kg/mm,随干旱程度增大明显递减。旱作区冬小麦水分生产力低而不稳,但潜力很大。必须在肥力、耕作、管理等措施要跟上,水分生产力水平才能提高。     

不同土壤水分条件下硅对紫花苜蓿水分利用效率及产量构成要素的影响

硅是地壳中含量仅次于氧的元素,植物不可能在无硅的环境中生长.通过盆栽试验研究了不同土壤水分条件下硅对紫花苜蓿(Medicago sativa)水分利用效率及产量构成要素的影响.结果表明,在土壤含水量为田间最大持水量的35%和80%的条件下,硅对紫花苜蓿水分利用效率和生物量没有显著影响,而在土壤含水量为田间最大持水量的50%和65%的条件下,硅显著提高了紫花苜蓿水分利用效率和生物量(p<0.05),紫花苜蓿水分利用效率的增幅分别为35%和20%,主要途径为降低叶片蒸腾速率;紫花苜蓿生物量增幅分别为41%和14%,主要通过促进分枝和株高生长,而不受单枝生物量的影响.因此硅对紫花苜蓿水分利用效率和生物量的有益作用与其生长环境中的土壤水分条件密切相关.     

粉垄耕作对黄淮海北部土壤水分及其利用效率的影响

连年旋耕导致犁底层上移、耕层变浅、水分利用效率（Water Use Efficiency, WUE）降低,严重制约作物丰收增产,尤其进一步激化缺水地区的农业用水供需矛盾。合理的土壤耕作是有效的解决途径,为此在黄淮海北部引入了粉垄这种新型深土耕作措施。以旋耕和深松为对照,设置了粉垄30 cm、粉垄50 cm、粉垄30 cm 地膜、粉垄50 cm 地膜、粉垄30 cm裸地、粉垄50 cm裸地等共8个处理,探讨不同耕作措施对土壤水分变化过程及WUE的影响。基于土壤湿度等值线图、土壤贮水消耗和WUE的分析可知,（1）与旋耕和深松相比,粉垄耕作后的耕层疏松深厚、土壤调蓄水分能力增强、总耗水量降低、WUE提高,其中粉垄各处理的总耗水量比旋耕和深松分别减少了12.2%―16.4%、10.2%―14.5%,产量WUE则分别提高了28.3%―50.6%、19.1%―39.7%;（2）粉垄的作业深度越深越利于降雨入渗和土壤水分调蓄,但总耗水量有所增加,WUE略有下降,其中总耗水量增加了5.0%,小喇叭口期和灌浆中期的叶片WUE分别下降1.6%和1.0%,产量WUE降低2.1%;（3）粉垄后覆膜克服了表土跑墒的缺点,减少了耗水量,进一步提高了土壤调蓄水分的能力和WUE,且作业深度越深,WUE提升越多,其中粉垄30 cm 地膜、粉垄50 cm 地膜的产量WUE分别比粉垄30 cm、粉垄50 cm提高了8.5%和17.3%,粉垄50 cm 地膜的小喇叭口期和灌浆中期的叶片WUE以及产量WUE分别比粉垄30 cm 地膜提高了8.3%、7.4%和5.9%。研究结果表明,这种新型耕作措施为打破犁底层、解决耕层变浅、提高水分利用效率提供了一种新的可行方法。     

巨桉与5种木本植物幼树的耗水特性及水分利用效率的比较

巨桉因生长迅速且经济效益高,在我国南方被广泛用于营造短周期工业原料林,但其蒸腾耗水状况与其他常见或乡土树种存在怎样的差异,大面积种植是否会改变栽培区原有的水分平衡,是一个尚未明确的问题。利用LI-6400光合作用仪测定了巨桉与其他5种木本植物在不同光强、温度、湿度下的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),用称重法测定了参试植物载叶量、生物量和耗水量,并对这些树种的蒸腾耗水特性进行了评价。结果表明:(1)相同环境条件下,巨桉的Tr最大,WUE最低,单位质量耗水量最多,单株蒸腾耗水量远高于其他树种,其明显较大的叶面积可能是重要原因之一,虽然其Pn仅次于杨树,生物量积累最大,因此为高光合、高蒸腾、低水分利用效率植物。(2)阔叶树种的Pn和Tr明显高于针叶树种,而WUE低于针叶树种。(3)环境因子(光照强度、温度和湿度)对植物Pn、Tr和WUE的影响较大,其中Pn主要受光照强度影响,Tr对湿度最为敏感,一般情况下WUE随湿度的增大而升高。在试验设置的温度范围(24—32℃)内,光合作用变化幅度不大。光照强度800μmol.m-.2s-1和温度28℃最有利于参试植物的光合作用。(4)巨桉等速生树种较强的光合作用使其生长迅速,固碳潜力大,但其高蒸腾和低水分利用效率的特点意味着在栽培区替代原有植被进行大规模造林时,可能会消耗更多的水资源而对生态环境造成一定的不利影响,因此在发展巨桉人工林时应选择水分条件好的区域(尤其是年降雨量充沛且季节间分配相对均匀的地区),并进行科学的经营管理。