水分脅迫對(duì)白榆氣體交換特性的影響

劉揚(yáng)，馬強(qiáng)，蓋臣，謝偉

(1.遼寧省凌海市雙羊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 錦州 121200;2.遼寧省黑山縣常興鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合服務(wù)中心，遼寧 錦州 121407;3.遼寧省錦州市林業(yè)局，遼寧 錦州 121001)

水分脅迫是指環(huán)境中的水分少到不足以維持植物正常生命活動(dòng)的水分狀況，又稱干旱脅迫。植物的抗旱性是植物對(duì)水分脅迫的適應(yīng)能力。植物對(duì)水分脅迫的反應(yīng)有適應(yīng)和適應(yīng)性反應(yīng)2 種情況，植物的抗旱性是這2 個(gè)方面的綜合體現(xiàn)［1－3］。在水分脅迫下，植物形態(tài)特征上都表現(xiàn)出一定的適應(yīng)特征。研究較多的為植物根系和葉片。水分不足不僅影響造林成活率和保存率，限制林木的生長(zhǎng)［4－6］，而且還對(duì)植物存活、生長(zhǎng)和分布起著一定的限制作用［7］。即使日后成活，也會(huì)對(duì)植物的形態(tài)建成和生理生化過(guò)程以及生長(zhǎng)發(fā)育造成影響［8］。開(kāi)展林木抗旱研究，探討樹木對(duì)水分脅迫的響應(yīng)機(jī)理，可為干旱半干旱地區(qū)造林提供理論與技術(shù)支撐，已成為目前林學(xué)和生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一［9］。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年5月在阜新露天礦排土場(chǎng)科學(xué)試驗(yàn)基地內(nèi)進(jìn)行。選擇大小、生物量基本一致的白榆(Ulmus pumila)苗木進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，盆栽規(guī)格為高50 cm、上口直徑35 cm、下底直徑30 cm 的塑料桶，苗木栽植后從距土面10 cm 處進(jìn)行截干，并充足澆水。以后定期澆水，進(jìn)行防蟲防病管理，保證苗木成活并正常生長(zhǎng)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2014年8月在試驗(yàn)地進(jìn)行干旱脅迫處理試驗(yàn)，試驗(yàn)共設(shè)2 個(gè)因素，分別為輕度干旱和重度干旱。2個(gè)干旱處理分別記為T1 和T2，其中輕度干旱盆栽土壤含水量為田間持水量的50% ～65%，輕度干旱T1 設(shè)4 個(gè)不同含水量梯度，分別記為G1(含水量50%)、G2(含水量55%)、G3(含水量60%)、G4(含水量65%);重度干旱盆栽土壤含水量為田間持水量的20% ～35%，重度干旱 T2 設(shè)4 個(gè)不同含水量梯度，分別記為 F1(含水量 20%)、F2(含水量25%)、F3(含水量30%)、F4(含水量 35%)，田間正常生長(zhǎng)苗木為CK。

1.3 測(cè)定方法

利用Li －6400 便攜式光合儀，在上午10:00點(diǎn)，選擇生長(zhǎng)健壯的當(dāng)年生功能葉片進(jìn)行凈光合速率Pn 和蒸騰速率Tr 等指標(biāo)測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用DPS、Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干旱處理對(duì)白榆葉片光合速率的影響

表1 不同干旱處理白榆葉片光合速率Pn μmolCO2·m －2·s －1

從表1 可以看出不同干旱處理對(duì)白榆葉片光合速率的影響。在T1 處理下，植株上部葉片的各個(gè)水分梯度都沒(méi)有明顯的差異性，下部葉片在G1 水平下光合速率均值較CK 達(dá)到了0.05的顯著水平，其余都沒(méi)有明顯的差異性，說(shuō)明在T1 輕度干旱處理下白榆葉片的光合速率值沒(méi)有明顯的變化。在T2 重度干旱處理下，T2 中F2 和F3 處理與對(duì)照之間植株上部葉片光合速率差異達(dá)到了0.01 顯著水平，與CK 同時(shí)達(dá)到了0.05水平上的顯著水平，可以看出隨著干旱程度的逐漸增加，葉片的光合速率逐漸減弱，T2 重度處理下 F2、F1 在0.05和 0.01 水平下都沒(méi)有達(dá)到顯著水平，說(shuō)明重度干旱T2 處理下，F(xiàn)1(含水量20%)、F2(含水量25%)梯度下白榆葉片的光合速率趨于穩(wěn)定，下部葉片的光合速率值隨著干旱程度的增加也呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，在T2 處理中的各個(gè)處理水平下部葉片分別達(dá)到了0.05和0.01 的顯著和極顯著水平，說(shuō)明在T2 重度干旱條件下，白榆植株的葉片光合速率均值顯著減小。

2.2 不同干旱處理對(duì)白榆葉片蒸騰速率的影響

蒸騰速率是衡量植物水分平衡的一個(gè)重要生理指標(biāo)，可以反映樹種調(diào)節(jié)自身水分損耗能力及適應(yīng)干旱環(huán)境的能力。由表2 可知，在T1 輕度干旱處理下，各個(gè)不同水分梯度下白榆葉片的蒸騰速率均值只有下部葉片G1 梯度水平和對(duì)照CK 存在0.05 水平的顯著差異，其余沒(méi)有明顯的差異性，但總體蒸騰速率的變化趨勢(shì)隨著干旱水平的逐漸增加呈現(xiàn)平穩(wěn)下降。隨著干旱程度的增加，在T2 處理水平下，各個(gè)水分梯度的變化水平都達(dá)到了顯著水平，T2 處理下，F(xiàn)1、F2、F3 水分梯度沒(méi)有明顯的差異性，說(shuō)明了隨著干旱程度的增加，蒸騰速率在F3 梯度一直到F1 梯度水平下趨于平穩(wěn)狀態(tài)，F(xiàn)4 梯度到F3 梯度蒸騰速率下降較快，上下部葉片都達(dá)到0.05 水平上的顯著水平。

表2 不同干旱處理白榆葉片蒸騰速率Tr μmolH2O·m －2·s －1

2.3 不同干旱處理對(duì)白榆葉片水分利用效率的影響

表3 不同干旱處理白榆葉片水分利用效率WUE

水分利用效率取決于植物的光合速率和蒸騰速率，是干旱氣候環(huán)境下確定栽培方式和評(píng)價(jià)其水分生產(chǎn)的重要指標(biāo)。由表3 可以看出，在T1 處理下，白榆上下部葉片隨著干旱程度的逐漸增加，水分利用效率逐漸減弱，上部葉片水分利用效率變化沒(méi)有達(dá)到顯著水平，而下部葉片的水分利用效率變化G1較 CK、G2、G3、G4 達(dá)到了 0.05 和 0.01 水平的顯著和極顯著差異，而G2、G3、G4 水分利用效率變化未達(dá)到顯著差異，隨著干旱程度的逐漸增加，水分利用效率變化表現(xiàn)了明顯的差異性，白榆的上下部葉片水分利用效率變化分別比CK 達(dá)到了0.05和0.01的顯著和極顯著差異，說(shuō)明了白榆樹種隨著干旱程度的增加，葉片水分利用效率變化逐漸增加，在T1輕度干旱狀態(tài)下，下降不明顯，而隨著干旱程度的逐漸增加，水分利用效率增加明顯。

3 結(jié)論

3.1 由不同干旱處理下阜新礦區(qū)白榆上下部葉片的光合效率的變化可以看出，在T1 輕度干旱下，白榆樹種上下部葉片都沒(méi)有達(dá)到明顯的差異性，而隨著干旱逐漸增加，在T2 重度干旱狀態(tài)下，白榆的上下部葉片在F1、F2 水分梯度下分別達(dá)到了0.01 和0.05 水平下的顯著和極顯著水平。總體看來(lái)，在T1輕度干旱處理下白榆葉片光合速率逐漸下降，但沒(méi)有達(dá)到明顯的差異性，隨著干旱程度的增加，在T2重度干旱水平下，白榆葉片的光合速率呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。

3.2 由不同干旱處理下阜新礦區(qū)白榆上下部葉片的蒸騰效率變化可以看出，隨著干旱程度的增加，白榆葉片蒸騰速率呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，但是變化沒(méi)有達(dá)到明顯的差異性，隨著干旱程度的增加，在T2嚴(yán)重干旱水平下呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，分別達(dá)到了0.05和0.01水平上的顯著和極顯著水平。

3.3 由不同干旱處理下阜新礦區(qū)白榆上下部葉片的水分利用效率的變化可以看出，隨著干旱程度的逐漸增加，在T1 輕度干旱處理下，白榆上部葉片水分利用效率變化達(dá)到明顯的差異性，下部葉片在G1水平下較CK 達(dá)到了0.05和0.01 水平的顯著和極顯著差異，隨著干旱程度的逐漸增加，在T2 重度干旱處理下白榆的上下部葉片水分利用效率變化分別比 CK 達(dá)到了0.05和0.01 的顯著和極顯著差異，說(shuō)明了白榆樹種隨著干旱程度的增加，葉片水分利用效率變化逐漸增加。

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