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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3
不同土壤水分条件下山杏叶片水分利用效率的光响应(平均值±标准误差)。
正文中引用本图/表的段落
WUE对PAR的响应(图3): 低光强下, 随着PAR的增强, WUE响应敏感, 上升较快。此后随着PAR的增强WUE上升缓慢, 之后达到WUE的光饱和点, 低水分条件下(Wm < 9.2%), WUE光饱和点在400 μmol?m-2?s-1, 其他水分条件, WUE光饱和点在800-1 000 μmol?m-2?s-1。达到WUE的光饱和点后, 在高光强下, WUE下降幅度较大, 这与蒸腾速率持续增大密切相关。各土壤水分条件下, 维持较高WUE的PAR在800-1 200 μmol?m-2?s-1之间。方差分析表明, 不同土壤水分下, 山杏叶片WUE差异显著(p < 0.05), WUE对Wm的响应(图3, 图4): WUE随着Wm的递增而升高, 在Wm为18.6%时WUE达到最高, 随后随着Wm的增加而下降。但低水分下(Wm < 9.2%) WUE也维持在较高水平, 且明显大于高水分点(Wm > 20.5%)。维持高WUE的适宜Wm为12.9%-18.6%。
适度的水分胁迫能够提高山杏的WUE, 辽东楤木(Aralia elata)、紫藤(Wisteria sinensis)、核桃(Juglans hopeiensis)也有类似的规律(王会肖和刘昌明, 2003; 蒋高明, 2004; 李小磊等, 2005; 陈建等, 2008)。低水分条件, 山杏WUE也能维持在一定水平(图3, 图4), 这与Tr对水分的响应敏感程度高于Pn, 其下降幅度远大于Pn有关。但此时Pn较低(图1), 对提高植物的光合生产力和在逆境中处于竞争优势是极为不利的, 而且Tr处于极低值(图3), 容易导致强光下蒸腾失水过低而使叶温过高致灼伤, 不利于其进行正常的生理活动。而土壤水分充足时, Pn增加幅度小于Tr增加幅度时, 山杏WUE将会降低。各土壤水分条件下, 超过LSP后, Pn下降(图1), 而Tr还持续上升(图3), 导致在高PAR下降低WUE (图3), 表现出中等土壤肥力条件下山杏具有适应高光照强度的一种自我生理调节机制。
本文的其它图/表
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