张军红;侯新
【摘 要】研究了生长在不同固定程度沙地(固定、半固定和流动)上的油蒿比叶面积和叶N含量的变化,并分析了不同固定程度沙地的土壤水分、养分和机械组成.结果表明:随着沙地固定程度的增加,油蒿叶N含量显著增加,固定和半固定沙地油蒿比叶面积无显著差异,两者均显著低于流动沙地;随着沙地固定程度的增加,土壤水分状况逐渐恶化,土壤有机质和总N含量呈现递增的趋势,土壤中粉粒含量逐渐递增而细沙粒和粗沙粒含量减少.随沙地固定程度的增加,油蒿叶N含量增加,可以使土壤水分条件较差的地方生长的油蒿获得与土壤水分丰富区植株相当的水分利用效率,即生长在同一地区的油蒿因环境异质性存在明显的策略位移现象. 【期刊名称】《广东农业科学》减温减压
临界反应
【年(卷),期】2013(040)023
【总页数】4页(P39-42)
【关键词】油蒿;比叶面积;叶N含量;土壤水分;土壤理化性质
【作 者】四巧板张军红;侯新
【作者单位】重庆水利电力职业技术学院,重庆402160;中国林业科学研究院,北京100091;重庆水利电力职业技术学院,重庆402160
【正文语种】中 文
【中图分类】Q948.15+5
植物生态学研究的一个重要目的是通过了解植物对环境的适应特征，预测植物种、落乃至整个生态系统对竞争、气候变化及土地利用变化的响应。 植物与环境的关系体现在植物的生活史、形态、物候及生理等多个方面，不同的植物种类亦有不同的表现特性，如何寻求一些关键的植物性状来最大限度的提供有关植物生长和适应环境的重要信息， 并且使这些植物性状具有易于测定的特点，一直是学者苦苦追寻的目标[1-2]。 经过多年的探索研究，目前大多数植物生态学家认为，在众多的植物性状中， 植物的一些叶片性状与植物的生长对策及植物利用资源的能力密切相关， 能够反应植物适应环境变化所形成的生存对策， 其中比叶面积和叶N 含量作为植物适应环境的特征参数， 对于环境变化具有重要的指示意义， 近年来受到了广大学者的关注[3-5]。木盒制作
比叶面积（Specific leaf area）指叶片面积与叶片质量的比值，其与植物生长和生存策略关系密切。 一般来讲， 比叶面积较高的植物具较高的潜在相对生长速率和较高的光合速率， 这类植物常具有较高的养分获得能力，比较适应于养分资源丰富和湿润的环境；比叶面积较低的植物通常具有较高的干物质含量、 较高的细胞壁和次生化合物浓度、较长的叶寿命，这类植物对体内资源（水分、养分）的保持能力较强，能更好地适应养分资源贫瘠和干旱的环境[6-9]。叶N 含量(Leaf N content)是另外一个应用较为广泛的叶性状， 植物光合作用中光的捕获速率与叶N 含量关系密切，具有较高叶N 含量的植物通常具有较大的光合速率[10-12]。
地处农牧交错带的毛乌素沙地是我国北方重要的生态屏障。 油蒿(Artemisia ordosica Krasch)是毛乌素沙地最重要的建植物之一，油蒿具有耐旱、耐沙埋、耐贫瘠、抗风蚀、易繁殖等特性，在维持毛乌素沙地生态系统稳定中起着重要作用[13]。 Wei 等[14]基于毛乌素沙地及青藏高原北部沙地油蒿种的样带调查， 发现随降水量的减少， 油蒿种叶N 含量增加而比叶面积没有显著变化，导致在相同比叶面积下，低降水区油蒿具有更高的叶N 含量， 从而具有与高降水区油蒿相似的水分利用效率， 即同一物种在低降水区与高降水区之间存在明显的策略位移现象；而在同一地区，由于土壤水分、温度等环境因子的异质性，
也可能造成植物叶性状的差异[6,12]。在毛乌素沙地，不同固定沙地存在明显的环境异质性， 这种异质性是否会造成油蒿生存策略的变化尚不清楚， 因此本试验对同一地区不同固定程度沙地中的油蒿比叶面积和叶N 含量展开研究， 并分析不同固定程度沙地的土壤水分和理化性质， 试图寻不同生境中的油蒿生存策略， 对当地植被保护具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区位于毛乌素沙地中部， 行政区域上隶属于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗。 地理位置位于38°08′～38°10′N 和108°37′～108°39′E 之间，海拔约1 200 m。 该地区属于温带半干旱大陆性季风气候，年均降水量300～350 mm，7～9 月降水量约占年降水量的70%。年均蒸发量1 800～2 500 mm。 年平均气温为6.4℃，1月份平均气温-10.2℃，7 月份平均气温22.4℃， 极端最低气温-3l.6℃，极端最高气温36.7℃。 年平均风速2.8～3.8 m/s。 研究区土壤为风沙土，地表物质疏松，沙源物质丰富，风沙活动强烈。 植被以稀疏、低矮的沙生植被为主，油蒿是沙地最主要的建植物。
1.2 试验材料与方法
2011 年8 月中旬在研究区的油蒿落固定沙地、半固定沙地和流动沙地分别选择长势良好的油蒿植株15 株，在每株油蒿冠幅中部，东南、东北、西南和西北4个方向各取油蒿叶10 片。 将叶片带回实验室，用扫描仪(Founder-V310)将每株油蒿的叶片扫描成电子图片，用Image Pro-plus 软件计算每株油蒿叶片的总面积，将扫描完成的叶片装入信封， 放入烘箱中干燥至恒重（70℃，48 h）后计算比叶面积。 取固定、半固定和流动沙地上油蒿叶片各约30 g，放入烘箱中烘干至恒重后，用粉碎机粉碎，过0.178 mm 筛，用凯氏定氮法测定叶N 含量。
在每种样地取0～10 cm 表层土壤，各5 个重复，带回实验室，经自然风干处理后取部分原状土过筛，除去土壤中杂物， 经研磨处理后用重铬酸钾容量外加热法分析土壤有机质、用半微量凯氏法分析总N 含量；另取部分原状土用激光粒度仪分析土壤颗粒组成。 用EC-5土壤水分传感器记录每种样地10、30、60、100 cm 的土壤水分状况。
用Excel 2003、SPSS17.0 对相关数据进行处理分析及制图。
2 结果与分析
2.1 不同固定程度沙地油蒿比叶面积和叶N 含量
由图1 可知，3 种类型沙地油蒿比叶面积以流动沙地最高，为171.50 cm2/g，显著大于半固定沙地，固定沙地油蒿比叶面积值介于流动和半固定沙地之间， 且与两者均无显著差异。 固定、半固定和流动沙地上油蒿叶N 以固定沙地值最高，为25.16 mg/g，显著大于半固定沙地和流动沙地， 而流动沙地油蒿叶N 含量最低，为21.29 mg/g，显著低于固定和半固定沙地。
图1 不同固定程度沙地油蒿比叶面积和叶N 含量柱形图上小写英文字母不同者表示差异显著，图2～图4 同
2.2 不同固定程度沙地土壤水分状况
装载机称重系统由图2 可知，10 cm 处土壤水分以流动沙地最高，为7.16%，显著高于半固定和固定沙地，固定沙地土壤含水率最低，为3.45%，显著低于半固定和流动沙地。 3种样地30 cm 和60 cm 处土壤含水率趋势与10 cm处相同，均表现为流动沙地最高，固定沙地最低，30 cm处流动沙地土壤含水率达到12.44%，而固定沙地仅为6.14%，3 种样地30 cm 处土壤含水率与10 cm 处相比均显著增加。 固定和半固定沙地60 cm 处土壤含水率与30 cm 处相比均略有上升， 而流动沙地与30 cm 相比略有下降。 100 cm 处土壤含水率仍以流动沙地最
高，为11.52%，显著大于固定和半固定沙地，半固定沙地土壤含水率虽然大于固定沙地，但差异不显著。
图2 不同固定程度沙地不同深度土壤水分状况
砭石枕2.3 不同固定程度沙地土壤理化性质
根据土壤粒径大小将土壤样品分为粉粒(粒径0～0.05 mm)，细沙粒(粒径0.05～0.25 mm)和粗沙粒(粒径＞0.25 mm)。 由图3 可知， 粉粒含量固定沙地最高，为31.36%，显著大于流动沙地，半固定沙地粉粒含量介于固定和流动沙地之间，且与两者均无显著差异。 细沙粒和粗沙粒的含量与粉粒含量状况相反，均表现为：固定沙地＜半固定沙地＜流动沙地， 半固定沙地的细沙粒和粗沙粒含量均介于固定和流动沙地之间， 且与两者均无显著差异，而固定沙地显著小于流动沙地。
图3 不同固定程度沙地土壤机械组成
由图4 可知，3 种样地土壤有机质含量以固定沙地最高，为1.32%，显著高于半固定和流动沙地，流动沙地最低，为0.63%，显著低于固定和半固定沙地。 总N含量仍以固定沙地最
高，为0.50%，显著大于半固定和流动沙地；半固定沙地总N 含量略高于流动沙地，两者间差异不显著。
3 结论与讨论
毛乌素沙地不同固定阶段的油蒿比叶面积以流动沙地最高，半固定沙地最低，固定沙地比叶面积值介于前两者之间，且与两者均无显著差异；而3 种样地间油蒿叶N 含量均存在显著差异， 表现为随沙地固定程度的增加而显著增加。 比叶面积和叶N 含量作为两个关键叶功能性状， 分别表征了植物对光能的捕获能力和同化CO2 的能力， 较高的比叶面积被认为是植物为了快速生长所采取的一种生存策略[15-17]。叶N 含量高低直接决定植物叶片光合能力的大小， 反映了单位叶面积的潜在光合能力[18]。 叶N 含量的增加能够增加叶片内光合酶的数量，通过加强对光合酶的投资，大大降低了胞内CO2 的浓度， 植物能够在较低的气孔导度下使自身内环境保持在相对湿润状态， 在相同的光合速率下减少了水分的散失；另一方面，叶N 含量的增加也能够增加叶片内部非光合器官或组织氮的投入， 提高细胞内的渗透压，加强对植物体内水分的保护，较高的单位面积叶N 含量还可以优化利用植物所处生境中较高的光照强度[5]。
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