几种抗旱性鉴定方法的比较

几种抗旱性鉴定方法的比较

1排蒸气水土流失概况试验区位于北纬4104126，东经1190411931，北邻内蒙古宁城县，东邻建平县，南邻瓦房店北路桥市，西邻河北省平泉县。该县大部分为低山和丘陵，属于七年级群山。最高峰天竺山海拔1048.5m,平均海拔高500m。大凌河上游两支流流经本境。试验区属华北植物区系过渡地带,植被稀疏,水土流失严重。主要乔木有油松,刺槐等,主要灌木有紫穗槐、沙棘、山枣、荆条、小叶锦鸡儿等。本场主要土类为褐土。其中东部多为碳酸盐褐土,西南部为淋溶褐土,主要基岩为页岩、安山岩、玄武岩。试验区位于凌源市欺天林场,属温带半干旱气候区,干旱而少雨。降雨量变化较大,平均降水477mm,最少年份为300mm以下。6～9月份降水占全年降水量80%以上。春、秋、冬三个季节降水量少,尤以春季为最少;年平均蒸发量为2909mm,风速1.9～3.2m/s,最大可达22m/s。平均气温8.1℃,极端最高温度40.2℃,极端最低温度-27.7℃。年日照时数2344.8h,积温3413.4℃;无霜期150d,干燥度1.24。从自然概况中,明显看出水分短缺是影响林木成活和生长的主要因素。2测量内容和方法2.1比叶面积更用叶形纸法,求出叶面积,再将叶放入称量瓶中,在105℃下烘至恒重,计算比叶面积(比叶面积=W干/S叶)。2.2室内自然干燥时间采用自然干燥法。每个树种取鲜叶4片分别悬挂于室内自然干燥2h,测一次重,直到恒重。计算每一时刻累计失水量占干重的百分比及恒重的时间。2.3蒸腾强度测定在标准地,每隔树种选一株标准木在晴或间云天气,用1/100的托盘式扭力天平,快速称重测定蒸腾强度8～18h。每隔2h测一次,每次3个重复,每一个重复取样一片,在林荫下悬挂4min,根据每次的重量差,计算蒸腾强度。2.4烘干至恒重以硅重质将(2)所测的叶片,放入铝盒之中,在105℃下烘干至恒重。计算出组织含水量(含水量=w鲜−w干w鲜×100)=w鲜-w干w鲜×100),从而求出水分代谢系数。2.5隔材料一次重在测定蒸腾强度的同时将一铝盒装上水,称重,隔5min再测一次重。两次重量差即为蒸发水分,再求出单位水面积的蒸腾强度(水分活性=单位面积蒸腾强度/单位水面蒸腾强度)。2.6饱和鲜重-自然鲜重饱和鲜重干重的测定①先求饱和鲜重,再将样品烘干,求得干重,计算自然饱和亏缺(自然饱和亏缺(%)=饱和鲜重−自然鲜重饱和鲜重−干重×100)(%)=饱和鲜重-自然鲜重饱和鲜重-干重×100)。②取树叶10片左右,悬于室内,逐渐干燥4～6h,每隔1h取下两片称重,再浸入水中,观察其能否恢复膨胀状态,直到取下叶片称重后,浸入水中,求临界饱和鲜重,再烘干求干重(临界饱和亏缺(%)=临界饱和鲜重−临蜀鲜重临蜀饱和鲜重−干重×100)(%)=临界饱和鲜重-临蜀鲜重临蜀饱和鲜重-干重×100)。2.7自由水的测定用打孔器在鲜叶上打孔,称20片小圆叶重。将其浸入65%的蔗糖溶液中4h,用阿贝折射仪测蔗糖溶液浓度变化,计算自由水;另取20片小圆叶放入105℃烘箱中烘干称重,测定含水量及束缚水。2.8根水势利用小液流法测定。2.9根系的分布和情况3结果与分析3.1纤维素、有机质等干物质的量比叶面积指叶片的干重与叶面积之比,它能大致的反映出叶片的厚度及单位面积内的纤维素、有机质等干物质的多少。叶片越厚,纤维素、有机质越多,束缚水的能力提高,抗性增强,详见表1。从表1中可看出色树、柞树、刺槐等比叶面积小,而黄榆、小叶锦鸡儿、沙棘等较大,失水速度慢。3.2干旱条件下植物保水力保水力是植物体内水分不被散失掉的能力。叶片结构、束缚水、自由水、叶表状况(蜡质、绒毛)综合反映在保水力上。保水力强的植物,在干旱条件下,能保持较多的水分。因此,测定叶片的保水力,对区分不同树种的抗旱能力有重要意义,详见表2、图1、图2。柞树失水缓慢,保水力最强;色树、臭椿次之;刺槐、山枣、紫穗槐失水最快,保水力最弱;但山枣放叶时间晚,测试时正处于生长旺季,自由水含量高,代谢旺盛。3.3蒸腾作用分析蒸腾作用是植物体内水分以气态向外界散失的过程,是许多因素相互影响的结果(如土壤温度、大气温度、温度、风速等)。仅凭一个单项蒸腾指标,是不能得出哪个树种抗旱的结论,但植物根系吸收的水除被组织利用外,都通过蒸腾作用散失了,详见表3。从表3可以看出,色树、柞树的蒸腾强度最小。山杏、黄榆次之;山枣、家榆、刺槐、胡枝子、紫穗槐蒸腾强度大。另外,山杏、山枣、黄榆、火炬树、小叶锦鸡儿、沙棘在12:00点出现蒸腾强度最低峰或低峰,这是由于叶片气孔关闭所造成的,也是植物在干旱、高温的情况下,避免水分散失的一种自我保护措施。而色树、柞树、刺槐、荆条在12:00点则出现蒸腾强度最高峰或高峰,这说明它们随温度的升高而蒸腾强度加大,气孔不关闭,散失水分多,从气孔关闭这个角度来看,它们的耐干旱、高温性不如前者。3.4水分含量的测定水分代谢是在蒸腾作用基础上,反映出叶片散失的水分占组织中(叶片)水分的比例,其数值越小,说明其散失的水分越少或组织的含水量较多,详见表4。从表4可看出色树、柞树、山杏、水分代谢系数小;紫穗槐、胡枝子水分代谢系数大。山枣、沙棘水分代谢系数虽然大,但主要原因是刚放叶,处于生长旺季,因此不列入抗旱性弱的行列。3.5蒸腾作用日变化水分活性也是在蒸腾作用的基础上,来说明树种抗旱性的,其比值越小,说明其单位时间、单位叶面积所蒸发的水分越少,即蒸腾作用日变化相对来说较小,详见表5。从表5中可以看出色树、柞树、山杏活性弱,抗旱性较强;而紫穗槐、小叶锦鸡儿、刺槐、胡枝子水分活性强,抗旱性较差。3.6乔木树种临界饱和亏缺及生存潜力植物的饱和亏缺是不受水以外其他物质影响的水分生理指标,它能更好地反映细胞水分的生理状态。水分饱和亏缺是指植物组织的实际含水量与饱和含水量的差值占饱和含水量的百分数。植物组织的含水量可分为自然含水量和临界含水量(即水分减少到将要发生伤害时的含水量)两种。因此,可分为自然饱和亏缺和临界饱和亏缺,前者说明植物水分亏缺的严重程度,即其值越大,说明植物越缺水;后者说明植物抗脱水能力,即其值越大,说明植物抗脱水能力越强。树木在同等条件下,临界饱和亏缺值越大,越抗旱,越不易死亡。临界饱和亏缺与自然饱和亏缺之比值,能反映出在该自然条件下,此树种临界饱和亏缺和自然饱和亏缺的界限,也能说明该树种在此环境下还有多大的生存潜力,详见表6。从表6中可以看出在相同条件下,乔木中的柞树、色树及灌木中的荆条、紫穗槐、临界饱和亏缺与自然饱和亏缺比值最大,生存潜力大,抗旱性强;而刺槐、家榆、沙棘、山杏比值小,抗旱性弱。但从达到临界状态的时间看,山杏、家榆、小叶锦鸡儿属同一水平,均为16h,色树次之;这就是说在同等干旱或高温的恶劣条件下,这4种树生存的能力更长,更不易死亡。综合以上两个指标,不难看出,色树、柞树抗性较强,刺槐、沙棘抗旱性弱。山杏、家榆尽管临/自值小,但达到临界亏缺的时间长,属抗旱树种行列。3.7沙棘、黄榆、麻黄、建立束缚水密度体系植物组织内的水分,通常区分为自由水和束缚水。束缚水是由细胞胶体颗粒靠水合作用紧紧吸附的一部分水分,不易蒸发和结冰,不能作为溶剂,也不易被夺取。自由水较多时,代谢旺盛,生长快,而束缚水多时,抗性较强,束缚水与自由水比值越大,树种越抗旱详见表7。自由水与束缚水计算公式:自由水(%)=B×(B1−B2)B2×W(%)=B×(B1-B2)B2×W其中,B为糖重,B1为原糖液重,B2为浸叶后糖液重,W为叶片鲜重。束缚水(%)=组织含水量(%)-组织自由水(%)。从表7可以看出,沙棘、黄榆、小叶锦鸡儿束/自值高,不易失水,抗旱性强;臭椿、刺槐束/自值低,抗旱性弱,但代谢旺盛,生长快。3.8根的吸收能力水势是植物最基本的水分生理指标之一,表示植物体内水分的能量状态,对植物吸水起一定作用,是土壤中水分被根吸收的一个动力,根水势低的树木,根吸收能力强,抗性强(φw=-CRT),详见表8。从表8中看,小叶锦鸡儿、山栆、花曲柳水势最低,能从较干燥的土壤中吸水,抗旱性强;毛黄栌、杨树、柳树、水势高,必须生长在较湿润的土壤中,才能吸水维持正常生长发育,抗旱性弱。3.9抗旱性的测定对于这一点我们观察的不够深入、细致,但也能从中反映一些树种抗旱性的强与弱,详见表9。其中半肉质根,属不抗旱性指标,其他为抗旱性指标。4抗旱性与生长指标的关系辽宁荒漠化地区影响树木生长最主要的因子是水分。因此,叶片的蒸腾、叶片的保水力、叶片的自由水和束缚水、叶片水分亏缺、叶片水分活性及代谢系数、根水势均为衡量树种抗旱性的重要指标。乔木中柞树和色树在叶片保水力、叶的蒸腾强度、水分代谢系数,水分活性和水分亏缺等五项抗旱指标中均居前列,根水势值居中。另外,它们根系庞大,深入土壤深,因此无论从根、叶哪方面讲,柞树、色树均是最抗旱的。乔木中山杏、黄榆在叶片保水力、平均蒸腾强度、水分代谢系数、水分活性、水分亏缺、束缚水与自由水比值等6项抗旱指标均居中上游,山杏、黄榆的根水势值亦较高。另外,黄榆叶有细毛,山杏叶角质层厚,黄榆串根,所以,从整体来看,它们的抗旱性也较高。家榆、火炬树、花曲柳在比叶面积、叶片保水力、平均蒸腾强度、水分亏缺、根水势等抗旱指标处中等或偏下。但火炬树串根能力强,花曲柳须根量大,所以它们也属较抗旱的,只是同前几种树木相比,抗旱性稍弱,属第三类抗旱性植物。在辽宁荒漠化地区乔木树种中最不抗旱的要属臭椿、刺槐,它们的根为半肉质,根水势高,束缚水与自由水比值小,比叶面积小,这些都体现了它们抗旱性弱的特点,但它们具有代谢旺盛,生长速度快,刺槐根具有根瘤菌等优点,适合作速生丰产和改善地力树种。灌木树种中山枣、沙棘、小叶锦鸡儿属一类,它们叶片的束缚水与自由水比值高,比叶面积大,根水势低,枝上有刺;山枣、沙棘串根,小叶锦鸡儿须根量大,因此他们抗旱性很强。荆条的叶片保水力强,水分代谢系数、水分活性、水分亏缺等抗旱指标,也显示出它的抗旱性强,荆条的须根量大,所以综合来看它的抗旱性并不比以前三种灌木弱。紫穗槐的根水势、叶片束缚水与自由水比值、水分活性、水分代谢系数、蒸腾强度、叶片保水力等6项抗旱指标均居最不抗旱行列。另外,它的根为丰肉质根,所以说,灌木中紫穗槐最不抗旱。5混交稳定林的选择综上分析,针对辽宁荒漠化地区干旱、少雨,油松纯林生长慢,产量低,病虫害严重,刺槐林枯梢的现象,应大力发