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(shù)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(shù)種[1]。

近年來(lái),隨著退耕還林工程的實(shí)施,花椒作為生態(tài)經(jīng)濟(jì)樹(shù)種被廣泛應(yīng)用,截至2008年底,我國(guó)花椒栽培面積167萬(wàn)hm2,年產(chǎn)花椒20～40萬(wàn)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(zhǎng)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(gè)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(wàn)株。在干旱半干旱地區(qū),干旱導(dǎo)致樹(shù)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(shí)導(dǎo)致樹(shù)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(duì)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(zhǎng)特性進(jìn)行分析,旨在對(duì)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(lái)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(kāi)始進(jìn)行土壤梯度控水,共設(shè)4個(gè)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(cè)定 5～8月份,每2 d測(cè)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(duì)照。

1.2.3 鮮重、干重的測(cè)定 將試驗(yàn)植株從桶中取出,從根莖結(jié)合部切開(kāi),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(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)結(jié)束后,測(cè)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)。可以看出,隨著土壤含水量的降低,地下部分和地上部分的生長(zhǎng)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(shí),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(zhǎng)對(duì)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(shí),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(zhǎng)量較地下部分生長(zhǎng)量下降的幅度大。已有研究表明,根系的生長(zhǎng)對(duì)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(zhǎng)。

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(duì)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(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化效率,也是評(píng)價(jià)水分虧缺下植物生長(zhǎng)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(shí)水分利用效率最高,適宜水分條件下次之,重度水分脅迫時(shí)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(shí)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(zhǎng)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(duì)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(yáng)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(duì)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(zhǎng)的時(shí)期,該時(shí)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(shí)期的水分管理。

不同水分處理下花椒地上、地下生長(zhǎng)狀況差異較大。水分供應(yīng)充足及輕度土壤干旱時(shí),花椒會(huì)保持較高的生長(zhǎng)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(zhǎng)。在不同水分條件下,花椒地上和地下生長(zhǎng)呈現(xiàn)出不同的規(guī)律。在水分缺乏時(shí),地下與地上生物量的比值達(dá)到0.85,雖然干旱脅迫對(duì)根系的生長(zhǎng)同樣起到制約作用,但干旱對(duì)地上部分的生長(zhǎng)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(zhǎng),且水分利用效率最高,在重度水分虧缺時(shí)生長(zhǎng)明顯受抑,水分利用效率顯著減小,表明輕度水分虧缺時(shí)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(cè)[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2006(3):40-41.

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

[3] 畢 君,趙京獻(xiàn),王春榮,等.國(guó)內(nèi)外花椒研究概況[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2002,20(1):46-48.

[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(bào):自然科學(xué)版,1999,22(4):400-405.

[6] 孫洪仁,劉國(guó)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(shù)抗旱性研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2005,20(3):40-43.

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