岩黄芪属与锦鸡儿属在干旱胁迫下的生态价值比较

2012年1月
内蒙古科技与经济
Januar y 2012
　第2期总第252期Inner Mongolia Science T echnology &Economy No .2Total No .252
岩黄芪属与锦鸡儿属在干旱胁迫下的生态价值比较
X
孙　维
(内蒙古大学生命科学学院,内蒙古呼和浩特　010021)
摘　要:本文对栽种于库布齐沙漠东段的岩黄芪属3个栽培种(羊柴H edysarum F utico sum va r.l igno sum,花棒H .scopa ri um,山竹子H .f rutico sum)和锦鸡儿属3个栽培种(小叶锦鸡儿Ca raga na mi crop hyll a,中间锦鸡儿C.int ermedia ,柠条锦鸡儿C.ko r shinskii )的光合作用及蒸腾作用进行了比较研究。

结果表明:岩黄芪属山竹子具有较强的光合能力,花棒有较强的抗旱能力,光合作用强弱顺序为花棒>山竹子>羊柴;锦鸡儿属小叶锦鸡儿在光合能力和抗旱能力方面都较强。

光合作用强弱顺序为小叶锦鸡儿>柠条锦鸡儿>中间锦鸡儿。

岩黄芪属三种植物的光合速率要高于锦鸡儿属的三种植物。

岩黄芪属三种植物的蒸腾强弱顺序为羊柴>花棒>山竹子;锦鸡儿属的三种植物的蒸腾强弱顺序为小叶锦鸡儿>柠条锦鸡儿>中间锦鸡儿。

岩黄芪属植物的蒸腾强度大于锦鸡儿属植物的蒸腾强度。

岩黄芪属水分利用效率顺序为羊柴>花棒>山竹子;锦鸡儿属水分利用效率顺序为柠条锦鸡儿>小叶锦鸡儿>中间锦鸡儿。

锦鸡儿属植物的水分利用效率显著低于岩黄芪属植物。

在生物量方面,岩黄芪属植物显著高于锦鸡儿属植物。

锦鸡儿属3种植物3a 之内生长缓慢,生物量较低,水分利用效率较低,防风固沙作用较弱,在风沙活动强烈、严重缺水的干旱地区在短期内的生态经济价值较低;而岩黄芪属3种植物生长速度较快,栽种后2a 即可获得很大生物量,且水分利用效率较高,抗风蚀作用强,有机积累量大,短期内可获得较高的生态经济价值。

关键词:库布其沙漠;岩黄芪属;锦鸡儿属;光合速率;蒸腾速率;水分利用效率;生态价值
中图分类号:Q 948.1(226) 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)02—0101—04 全世界岩黄芪属植物约有140多种,广布于北半球温带。

分布于蒙古高原的岩黄芪属植物有19种、3变种。

到目前为止,进行栽培利用的主要有羊柴H edysar um f r uti co sum va r.lignosum 、花棒H .sco p ari um 和山竹子H .f ruticos um 。

锦鸡儿属的植物在内蒙古分布有17个种,5个变种。

栽培种主要为小叶锦鸡儿Cara gana micro phylla 、中间锦鸡儿C.int ermedi a 、柠条锦鸡儿C.korshins kii 。

近年来,锦鸡儿属的这三种植物在内蒙古中西部干旱、半干旱地区广泛栽培,并明显改善了当地生态环境。

但是由于其生态经济价值较岩黄芪属三种植物低,幼苗期时间比岩黄芪属三种植物长,在种植过程中大有逐渐被岩黄芪属植物代替的趋势。

为了更迅速地改善我国西北部的生态景观,开展对岩黄芪属植物的光合作用、蒸腾作用以及水分利用效率的研究对北方干旱、半干旱地区的生态治
理具有重要意义。

1　研究方法
1.1　光合蒸腾作用测定
对实验地的六种植物于早7:00～傍晚19:00每隔2hr .采用美国C ID 公司生产的C I -310光合测定仪测定光合速率(Lmol/
m 2s )。

气孔导度
(millimol /m 2
s)、蒸腾速率(millimol/m 2s)和叶
温(℃)。

每点数据为3次平均值。

1.2　叶面积测定
采用美国CID 公司生产的CI-202叶面积仪测定每种植物各50片叶的叶面积。

1.3　生物量测定
运用烘干重称量的方法称量六种植物的地上生物量干重。

2　实验结果与分析2.1
　光合日进程
图1a 2005.5.22光合有效辐射、土壤40cm 含水量、空气相对湿度日进程
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收稿日期作者简介孙维(6—),男,内蒙古大学生命科学学院,高级实验师,从事分析化学工作。

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:2011-11-28
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　总第252期　内蒙古科技与经
济
图1b　2005.5.22叶片光合速率
在图1b中,三种岩黄芪属植物的光合速率日进程曲线均为双峰型,均有“午休现象”,羊柴的两个峰值分别出现在9:00为9.22Lmol/m2s和15:00为12.35Lmol/m2s,花棒的两个峰值分别出现在7:00为13.53Lmol/m2s和15:00为22.17Lmol/ m2s,山竹子的两个峰值分别出现在9:00为16.38 Lmol/m2s和17:00为13.97Lmol/m2s。

上午山竹子具有光和速率最高峰值16.38L mol/m2s,下午花棒具有光和速率最高峰值22.17Lmol/m2
s。

三种植物光和速率日均值分别为:花棒9.02 Lmol/m2s,山竹子8.31L mol/m2s,羊柴7.61 Lmol/m2s。

三种锦鸡儿属植物中小叶锦鸡儿的光合速率日进程为双峰型,同样存在“午休现象”,两个峰值分别出现在7:00为10.36Lmol/m2s和13:00为9.04Lmol/m2s,中间锦鸡儿与柠条锦鸡儿为单峰型,峰值分别出现在17:00为8.10L mol/m2s 和9:00为8.34L mol/m2s。

小叶锦鸡儿在全天的光合速率都占有优势,上午最高峰为10.36Lmol/ m2s,下午最高峰为9.04Lmol/m2s。

三种植物光合速率日均值分别为:小叶锦鸡儿4.12Lmol/m2 s,中间锦鸡儿1.77Lmol/m2s,柠条锦鸡儿2.81Lmol/m2s。

六种植物的光和速率与气孔导度的相关系数分别为:羊柴0.788、花棒0.992、山竹子0.985、小叶锦鸡儿0.781、中间锦鸡儿0.955、柠条锦鸡儿0.942。

岩黄芪属的三种植物的相关系数大小排列为花棒>山竹子>羊柴;锦鸡儿属的3种植物的相关系数的大小排列为中间锦鸡儿>柠条锦鸡儿>小叶锦鸡儿。

经显著性检验,检验看出这六种植物光合速率与气孔导度呈显著性相关(A=0.05,0.707)。

2.2　蒸腾速率日进程
从图2中可看出,岩黄芪属的三种植物的蒸腾速率日进程明显不同。

羊柴蒸腾速率日进程为单峰型,峰值出现在下午15:00,为5.28millimol/m2s,随后随光合有效辐射下降而下降。

花棒蒸腾速率日进程为双峰型,上午9:00达到峰值,为3.1millimol/ m2s,下午15:00达到另一峰值,为7.6millimol/ ,明显高于上午的峰值。

山竹子的蒸腾速率日进程为双峰型,最高峰出现在上午,为5
,下午达到另一峰值6
,上午的峰值大于下午的峰值。

羊柴、花棒、山竹子蒸腾日均值分别为3.13mil limol/m2s、3. 08millimol/m2s和3.02millimol/m2s。

图2　2005.5.22蒸腾速率日进程
而锦鸡儿属的三种植物的蒸腾速率日进程也不相同,小叶锦鸡儿的蒸腾速率日进程为单峰型,最高峰值出现在15:00为7.10millimol/m2s。

中间锦鸡儿的蒸腾速率日进程也为单峰型,最高峰值出现在17:00为3.80millimol/m2s。

柠条锦鸡儿的蒸腾速率日进程的图像为双峰型,两个最高峰值分别在9:00和17:00出现,数值为4.34millimol/m2s和4.58millimol/m2s。

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的蒸腾速率日进程的平均值分别为2.80 millimol/m2s,0.95millimol/m2s, 2.24 millimol/m2s。

六种植物的蒸腾速率与气孔导度的相关系数分别为:羊柴0.913、花棒0.919、山竹子0.971、小叶锦鸡儿0.792、中间锦鸡儿0.964、柠条锦鸡儿0.886。

其相关性比较为:岩黄芪属的三种植物山竹子>花棒>羊柴;锦鸡儿属的三种植物中间锦鸡儿>柠条锦鸡儿>小叶锦鸡儿。

经显著性分析这两个属的蒸腾速率与它们的气孔导度显著正相关(A=0.05, 0.707)。

2.3
　气孔导度日进程
图3　2005.5.22气孔导度日进程
由图3可看出岩黄芪属三种植物的气孔导度日进程与图2中的蒸腾速率日进程基本相同,通过回归分析计算,羊柴、花棒、山竹子的蒸腾速率与气孔导度存在显著的正相关性,相关系数分别为0.83、0.9和0.93(显著性水平A=0.01)。

羊柴气孔导度日进程为单峰型,峰值出现在下午15:00,为1115.5
;山竹子为双峰型,上午峰值为3,下午峰值为
,上午的峰值大于下午的峰值(显著
m2s
9:00.78 m illim o l/m2s17:00 4.8 m illim o l/m2s m illim ol/m2s9:00
179.m illim ol/m2s17:00122.7 m illim ol/m2s
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　孙维岩黄芪属与锦鸡儿属在干旱胁迫下的生态价值比较2012年第2期
性水平A=0.05);花棒为双峰型,上午7:00峰值为124.1millimol/m2s,下午15:00峰值为174.8 millimol/m2s,下午的峰值大于上午的峰值(显著性水平A=0.05)。

羊柴、花棒、山竹子气孔导度日均值分别为85.9mil limol/m2s、85.3millimol/m2s 和79.8millimol/m2s。

从图3中也可以看出锦鸡儿属的三种植物除小叶锦鸡儿以外的中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的气孔导度与蒸腾速率的日进程基本相同。

小叶锦鸡儿在上午7:00到9:00的气孔导度与蒸腾速率进程不同。

小叶锦鸡儿的气孔导度日进程为双峰型,最高峰值在7:00为116.72millimol/m2s 和13:00为108.23millimol/m2s。

中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的日进程曲线也呈双峰型。

中间锦鸡儿的最高峰值为38.40millimol/m2s在7:00和67.73 millimol/m2s在15:00,柠条锦鸡儿的最高峰值为87.30millimol/m2s在7:00和88.89millimol/m2
s在15:00。

锦鸡儿属植物的气孔导度的均值为57.74millimol/m2s,17.81millimol/m2s,43.75 millimol/m2s。

2.4　水分利用效率日进程
水分利用效率是光合作用过程中同化二氧化碳所消耗水的量。

从图4中可以看到岩黄芪属的三种植物的日进程都为单峰型,其中羊柴的水分利用效率的最高峰值为442.26gCO2/gH2O,花棒的最高峰值为238.02gCO2/gH2O,山竹子的最高峰值为213.3gC O2/gH2O。

这三种植物的水分利用效率的均值分别为:193.31gCO2/gH2O,171.95gCO2/ gH2O,150.35gCO2/gH2O。

锦鸡儿属的三种植物的日进程为双峰型,小叶锦鸡儿的最高峰值分别出现在9:00为244.51gCO2/gH2O和15:00为990.19 gCO2/gH2O,中间锦鸡儿的最高峰值出现在9:00为167.36gC O2/gH2O和17:00为191.92gC O2/gH2O,柠条锦鸡儿的最高峰值为13:00为657.47gCO2/ gH2O和19:00为621.82gC O2/gH2O。

锦鸡儿属三种植物的同化耗水量的均值分别为2445.89gCO2/ gH2O,847.15gCO2/gH2O,2494.07gCO2/gH2O。

图4　2005.5.22水分利用效率日进程
2.5　生物量的比较
于2005年5月23日通过对六种植物的地上生物量鲜重、株高、根茎直径和冠幅的测量,列出表1。

表1　2005.6.22六种植物的地上生物量,株高,根茎直径,冠幅
项目羊柴花棒山竹子小叶锦鸡儿中间锦鸡儿柠条锦鸡儿
地上生物量(g)
平均值200.6133.3184.48.911.67.6变异系数49%86%61%61%55%77% 95%置信区间130.4,270.851.3,215.383.2,213.6 3.3,14.5 4.9,18.3 2.2,13
株高(cm)
平均值132.8145.4124.952.354.560.3
变异系数19%27%25%27%18%14% 95%置信区间114.5,151.1117,173.8102.5,147.337.7,66.944.1,64.952.5,68.1
根茎直径(cm)
平均值 2.07 1.48 1.780.530.420.37变异系数43%55%38%48%32%37% 95%置信区间 1.44,2.70.91,2.05 1.3,2.260.26,0.80.28,0.560.24,0.5
冠幅(cm×cm)
平均值103.4×83.8104.3×77.5114.5×796×5.1 4.4×3.9 4.2×4.1变异系数34%×26%40%×37%36%,39%22%×19%25%×19%22%×25% 95%置信区间86.9,119.9×73.8,93.884.6,124×64.190.995.1,133.9×64.6,93.45.6,6.4×4.8,5.4 4.1,4.7×3.7,4.14,4.4×3.8,4.4
由表1可以看出岩黄芪属植物中地上生物量最高的为羊柴,其次为山竹子,最小的是花棒。

锦鸡儿属植物的地上生物量明显小于岩黄芪属的植物的地上生物量,中间锦鸡儿的生物量最大,小叶锦鸡的生物量其次,柠条锦鸡儿的生物量最小。

而且在株高、根茎直径和冠幅方面,岩黄芪属都显著大于锦鸡儿属的三种植物。

岩黄芪属三种植物的株高分别为:花棒>羊柴>山竹子,锦鸡儿属的三种植物的株高值为柠条锦鸡儿>中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿。

根茎直径分别为羊柴>山竹子>花棒,小叶锦鸡儿>中间锦鸡儿>柠条锦鸡儿。

六种植物的冠幅大小相互比较,分别为柠条锦鸡儿>小叶锦鸡儿>中间锦鸡儿,羊柴>山竹子>花棒。

3　结论
岩黄芪属中山竹子有较强的光合能力,花棒有较强抗旱能力,光合作用强弱顺序为花棒>山竹子>羊柴;锦鸡儿属中小叶锦鸡儿在光合能力和抗旱能力方面都较强。

光合作用强弱顺序为小叶锦鸡儿>柠条锦鸡儿>中间锦鸡儿。

六种植物的光合速率相比较,岩黄芪属三种植物的光合速率日进程明显高于锦鸡儿属三种植物的光合速率日进程。

岩黄芪属三种植物的蒸腾强弱顺序为羊柴>花棒>山竹子;锦鸡儿属三种植物的蒸腾强弱顺序为小叶锦鸡儿>柠条锦鸡儿>中间锦鸡儿。

岩黄芪属
3
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　总第252期　内蒙古科技与经济
三种植物的蒸腾强度大于锦鸡儿属三种植物的蒸腾强度。

岩黄芪属中水分利用效率羊柴>花棒>山竹子;锦鸡儿属中水分利用效率柠条锦鸡儿>小叶锦鸡儿>中间锦鸡儿。

锦鸡儿属三种植物的水分利用效率显著高于岩黄芪属三种植物的水分利用效率。

生物量方面,高产量(高光合)、低消耗(低耗水)的顺序为羊柴>山竹子>花棒>中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿>柠条锦鸡儿。

岩黄芪属三种植物和锦鸡儿属三种植物光合速率的明显差异与生长速率和生物量的明显差异相符。

岩黄芪属植物显著高于锦鸡儿属植物。

综上所述,羊柴和花棒很好地适应了库布齐沙漠东段5月的高温干旱气候条件,山竹子适应性较差。

在生态治理过程当中,植物能否适应高温干旱的恶劣自然条件对整个生态治理工程的成败至关重要,根据三种植物的抗旱特点,在选择栽种地段时,塔落岩黄芪和细枝岩黄芪可栽种于沙丘的中上部,山竹岩黄芪只能栽种于环境条件相对较好的丘间低地。

现代生态治理建设要获得生态效益和经济利益的统一,而且要以最低的成本和风险获得最大效益。

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(上接第98页) 其丰富多彩的内心世界提供了表达的平台,也为大学生提供了更广阔的交流、沟通的空间。

面对一浪高过一浪信息化的冲击潮,加强大学校园信息文化建设、形成健康的信息化环境势在必行。

所以,高校图书馆应加强图书馆信息文化平台的构建,形成科学、规范、积极的网络支撑平台,通过积极的信息文化平台,积极引导、激励和支持大学生形成正确的世界观和人生观。

3.2　构建以人为本的图书馆信息文化
以人为本的信息文化的构建就是要求图书馆服务应以用户为中心,所有的服务必须以方便用户、满足用户需求为前提。

以人为本的信息文化的构建,可以主动为用户提供所需信息服务,节约用户从信息海洋中搜寻信息的时间,更可以使用户便捷地访问图书馆和图书馆的各项服务,极大地提高图书馆信息资源的利用率。

3.3　开创信息文化环境下的图书馆特色服务
信息文化环境打破了传统图书馆的地域、馆舍、时间、载体、传播方式等限制,促使用户更愿意访问那些信息量大、满足其信息需求、服务快捷、富有特色的图书馆。

特色服务是图书馆信息服务的创新和发展方向,图书馆应根据自身的馆藏特色、服务对象,有计划地加强重点馆藏建设,形成自己的特色,使其优势更加明显;同时,应加强深层次挖掘和开发各种专题特色资源,运用各种方法和手段开展各种有特色的信息服务活动。

3.4　开创信息文化环境下的图书馆信息行为
信息行为是指与信息有关的人在社会生活中为满足信息需求的目的而生产、获取、加工、传递和使用信息等活动的总和。

在信息文化的影响下,用户的信息意识得到了加强,信息能力得到了提高,图书馆应顺应这种变化,克服观念障碍,进行体制改革,创新信息行为,赋予信息文化新的内容,真正使图书馆在大学校园信息文化传播中占领主动位置,把握主动权,为学校的教学、科研、学科建设和校园文化建设提供切实有效的文献信息资源保障。

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