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冬小麦叶片气孔导度模型水分响应函数的参数化
植物生态学报
2012, 36 (5):
463-470.
DOI: 10.3724/SP.J.1258.2012.00463
植物气孔导度模型的水分响应函数用来模拟水分胁迫对气孔导度的影响过程, 是模拟缺水环境下植物与大气间水、碳交换过程的关键算法。水分响应函数包括空气湿度响应函数和土壤湿度(或植物水势)响应函数, 该研究基于田间实验观测, 分析了冬小麦(Triticum aestivum)叶片气孔导度对不同空气饱和差和不同土壤体积含水量或叶水势的响应规律。一个土壤水分梯度的田间处理在中国科学院禹城综合试验站实施, 不同水分胁迫下的冬小麦叶片气体交换过程和气孔导度以及其他的温湿度数据被观测, 同时观测了土壤含水量和叶水势。实验数据表明, 冬小麦叶片气孔导度对空气饱和差的响应呈现双曲线规律, 变化趋势显示大约1 kPa空气饱和差是一个有用的阈值, 在小于1 kPa时, 冬小麦气孔导度对空气饱和差变化反应敏感, 而大于1 kPa后则反应缓慢; 分析土壤体积含水量与中午叶片气孔导度的关系发现, 中午叶片气孔导度随土壤含水量增加大致呈现线性增加趋势, 但在平均土壤体积含水量大于大约25%以后, 气孔导度不再明显增加, 而是维持在较高导度值上下波动; 冬小麦中午叶片水势与相应的气孔导度之间, 随着叶水势的增加, 气孔导度呈现增加趋势。根据冬小麦气孔导度对空气湿度、土壤湿度和叶水势的响应规律, 研究分别采用双曲线和幂指数形式拟合了水汽响应函数, 用三段线性方程拟合了土壤湿度响应函数和植物水势响应函数, 得到的参数可以为模型模拟冬小麦的各类水、热、碳交换过程采用。 ![]() View image in article
图3
冬小麦中午叶水势对叶片气孔导度的影响。
正文中引用本图/表的段落
植物叶水势反映植物水分状况更直接(Kramer, 1983), 大量的水分胁迫响应函数用植物叶水势而不是土壤含水量来反映植物叶片气孔导度对水分胁迫的响应。因此这里进一步分析了冬小麦叶水势与叶片气孔导度的关系。根据野外的观测结果, 冬小麦凌晨水势在不同处理之间差别不明显, 这可能是由于在实验所在区域冬小麦生长季经常存在露水造成的, 为此研究分析了中午水势与同时间气孔导度的关系。分析选取了拔节期到灌浆初期的中午观测数据, 由于水势测量的波动性, 分析时对相同土壤水分处理的数据进行了平均处理, 结果见图3。
由于植物叶水势测量上的误差, 以及本身因采样、植物叶片个体差异等造成的波动很大, 叶水势与叶片气孔导度的关系有时波动很大, 另一个原因是野外实验的水分胁迫梯度不够, 尤其是深度胁迫的处理不理想, 使得叶水势的梯度不够, 不能看出较理想的趋势。但从目前数据总的趋势看, 在图3中显示的叶片中午气孔导度与中午水势呈现总体线性相关, 即随着植物叶片水势的下降, 气孔导度也呈下降趋势, 这一趋势也证明了当前气孔导度模型中对叶片水势响应特征的线性模拟方法的合理性。
本文的其它图/表
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