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山杏叶片光合生理参数对土壤水分和光照强度的阈值效应
植物生态学报
2011, 35 (3):
322-329.
DOI: 10.3724/SP.J.1258.2011.00322
以半干旱黄土丘陵区主要灌木树种山杏(Prunus sibirica)为试验材料, 应用CIRAS-2型光合作用仪测定不同土壤质量含水量(Wm)下山杏叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及水分利用效率(WUE)的光响应过程, 探讨山杏光合特性对土壤水分和光照条件的适应性。结果表明: Pn、Tr及WUE对Wm和光照强度的变化有明显的阈值响应。随着Wm (6.5%-18.6%)的递增, 光补偿点降低, 光饱和点、表观量子效率和最大净光合速率均升高; 在Wm为18.6%时, 山杏利用弱光和强光的能力最强, 光照生态幅最宽。随着Wm (9.2%-18.6%)的递增, Pn、Tr有明显升高的趋势, 水分过高或过低, 两者均呈现下降趋势; 山杏对光照环境的适应性较强, 在光合有效辐射为800-1 200 µmol∙m-2∙s-1时, Pn和WUE都具有较高水平, 饱和光强在983-1 365 µmol∙m -2∙s-1之间。以光合生理参数为指标对山杏土壤水分有效性及生产力进行分级与评价, 确定Wm < 9.2%或Wm > 22.3%时为“低产中效水”; Wm在20.5%-22.3%和9.2%-12.9%时, 分别为“中产低效水”和“中产中效水”; Wm在12.9%-20.5%时为“高产高效水”。其中Wm为18.6%时为“最佳产效水”, 对应光强为1 365 µmol∙m-2∙s-1。  View image in article
图2
不同土壤水分条件下山杏叶片蒸腾速率的光响应(平均值±标准误差)。
正文中引用本图/表的段落
Tr对PAR的响应(图2): 低光强下, 随着PAR的增强, Tr上升较快; 此后随着PAR的增加, Tr逐渐缓慢增大。方差分析表明, 不同土壤水分下, 山杏叶片Tr差异显著(p < 0.05)。在16.9% < Wm < 20.5%时, Tr随着PAR的升高一直增大, 并未出现Tr的光饱和点, 表明土壤水分充足时, 叶片水分散失还存在较大潜力, 从而容易出现蒸腾效率降低。Wm为22.3%、14.8%和12.9%时, 分别在PAR达到1 400、1 800和 1 600 μmol?m-2?s-1之后(即Tr的光饱和点), 开始出现下降趋势, 减少了蒸腾耗水。水分胁迫下(Wm < 9.2%和Wm为22.3%时), PAR超过200 μmol?m-2?s-1后, Tr保持平稳变化。分析表明, 水分条件适宜时, 山杏在高光强下有较大的蒸腾潜力, 在高温条件下可通过大量蒸腾失水来降低植物体内的温度, 为体内生理活动的正常进行创造条件。Tr对Wm的响应: Tr随着Wm的递增而升高, 且变化较明显, 但水分过高(Wm为22.3%)时, Tr反而下降较大, 表明水分过低(Wm < 9.2%)或过高(Wm > 20.5%), Tr下降幅度较大。
当Wm > 14.8%时, 在达到光饱和点之后, Pn随着PAR的上升出现下降趋势, 而Tr依然递增, 从而出现奢侈蒸腾(王会肖和刘昌明, 2003)。此光饱和点可作为奢侈蒸腾的临界值。植物为了吸收CO2就必须以蒸腾作用损失一定量的水分为代价, 降低这部分蒸腾并不会影响光合生产, 这为不降低光合生产力的前提下, 降低蒸腾来提高植物水分利用效率提供了理论基础和实践指导(王会肖和刘昌明, 2003; 蒋高明, 2004)。因此, 在实际生产中, 可通过调节供水、遮阴、施用抗蒸腾剂等人工调控措施降低植物奢侈蒸腾达到节水增产的效果(王会肖和刘昌明, 2003)。在某些水分条件下(图2), 山杏叶片Tr随着光强的增高有下降趋势, 可见山杏能够适当调整蒸腾作用防止过度失水, 又不严重影响光合作用, 表现出山杏随着水分和光照条件的变化能够通过调节其蒸腾作用来达到降温或高效用水的特性, 具有抗旱植物的一些生理特征。
Pn和Tr在高水分点时, 对Wm表现出不同的响应规律, 随着Wm的递增Pn逐渐下降, 而Tr并不随Pn的降低而变化, 保持较高的Tr (图1, 图2); 同时Tr随着PAR上升其增幅程度相差很大, Tr的规律性变化势必会影响到WUE。造成山杏叶片Pn和Tr随Wm和PAR表现出不同变化趋势的原因, 可能是其自身体制的自我调节能力不同造成的, 也可能是受所处环境条件的影响; 而蒸腾作用的强弱主要取决于土壤中可利用的水分、所必需的能量以及叶片内外间存在的水势梯度, 也受植物体内部结构和生理状况的调节(张淑勇等, 2009)。表明山杏随着土壤湿度和光照强度的不同, 有规律地调节自身的生理活动, 以实现对水分和光照资源的充分利用。
本文的其它图/表
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