閩楠人工林葉片水壓虧缺日變化規(guī)律研究

符澤華， 文仕知， 李鐵華

(中南林業(yè)科技大學(xué), 湖南 長沙 410004)

閩楠人工林葉片水壓虧缺日變化規(guī)律研究

符澤華， 文仕知， 李鐵華

(中南林業(yè)科技大學(xué), 湖南 長沙 410004)

選用美國Li-Cor公司生產(chǎn)的Li-Cor6400便攜式光合作用測定儀為測量工具，在4月、7月、9月、12月對8年生閩楠葉片水壓虧缺日變化規(guī)律進行研究。結(jié)果表明：不同的季節(jié)，閩楠上、下部葉片水壓虧缺日變化呈現(xiàn)出明顯的單峰型曲線變化規(guī)律，且不同季節(jié)其整體變化趨勢基本一致，均為早晚較低，中午較高，其中夏季的變化幅度最大；葉片水壓虧缺與大氣溫度和空氣相對濕度關(guān)系密切，與大氣溫度的日變化趨勢幾乎完全一致，與空氣相對濕度的日變化趨勢則幾乎完全相反。

閩楠; 水壓虧缺; 日變化

光合作用是植物在可見光的照射下，利用葉綠素將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為葡萄糖，并釋放出氧氣的生化過程[1]，受到外界環(huán)境條件和內(nèi)部因素的限制，是一個復(fù)雜的生物物理化學(xué)過程，也是全球碳循環(huán)及其它物質(zhì)循環(huán)的最重要環(huán)節(jié)[2]。葉片水壓虧缺(Vpdl) 是指葉片氣孔下空間的水蒸氣濃度與大氣中水蒸氣濃度的差值[3]，是水蒸氣從葉片蒸散到空氣中的動力，是影響凈光合速率的主要因子之一[4]。閩楠 (Phoebebournei)為樟科常綠喬木，是國家二級珍稀瀕危樹種[5]，為我國珍貴用材樹種。閩楠干形通直，材質(zhì)優(yōu)良、致密堅韌，是上等家具、工藝雕刻及造船的優(yōu)良材料[6]。此外，閩楠林還具有良好的防風(fēng)、固土和防火功能[7]，可用作防護林[8]。目前，國內(nèi)對閩楠的研究，主要集中在閩楠空間布局以及種群結(jié)構(gòu)[9]、引種栽培[10]、種子休眠與萌發(fā)[11]、幼苗施肥[12]、育苗造林[13]等方面。有關(guān)楠木光合生理特性也有一些研究。華東楠和楨楠的凈光合速率日變化均呈“雙峰”曲線，受光合有效輻射、大氣中CO2濃度、大氣溫度等環(huán)境因子的影響，蒸騰速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、葉片水壓虧缺、葉片溫度等特征參數(shù)都有不同的變化趨勢[14]。作者對閩楠葉片水壓虧缺日變化進行研究，旨在了解閩楠光合日變化特征，以及環(huán)境因子與光合特性之間的聯(lián)系，揭示其光合作用的基本生理生態(tài)學(xué)規(guī)律，為閩楠的人工栽培和資源開發(fā)利用提供參考[15]。

1 試驗地概況

試驗地設(shè)在湖南省永州市金洞林場，地處南嶺山系陽明山脈東北部、湘江中上游，地理位置為110°53′43″—112°13′37″E、26°02′10″—26°21′37″N。該區(qū)屬中亞熱帶東南季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，四季分明，年平均氣溫16.4～17.8 ℃，日照充足，雨量充沛，年均降水量為1650～1900 mm。成土母巖以古生代志留系和泥盆系的潛砂質(zhì)砂巖、頁巖或碳質(zhì)板巖為主。土壤為黃紅壤，通氣性好，土壤厚度70～80 cm。

2 研究方法

選用美國Li-Cor公司生產(chǎn)的Li-Cor6400便攜式光合作用測定儀為測量工具，在閩楠生長期4月、7月、9月、12月的中旬各選取2晴天，從每天08:00開始測量，每間隔2 h測量1次，18:00進行最后1次測量。主要測定指標包括大氣溫度(Ta，℃)、空氣相對濕度(RH，%)、光合有效輻射(PAR, μmol/(m2·s))、大氣二氧化碳濃度(Ca，μmol/mol)、葉片水壓虧缺(Vpdl，kPa)等。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同季節(jié)大氣溫度、空氣相對濕度、光合有效輻射和大氣中CO2濃度的日變化規(guī)律

由圖1可知： 夏季日均大氣溫度最高，最高氣溫達41.5 ℃，溫差達16.5 ℃；冬季日均溫度僅為8.13 ℃，春、秋季溫度變化差異不大且平均氣溫較為接近；具有明顯的季節(jié)分界線，四季分明。冬季空氣相對濕度最低，春、秋季的次之，夏季的最高。這可能是由于測量前2天有降水，盡管溫度和光合有效輻射比較高，但空氣相對濕度平均值仍在全年最高。4個季節(jié)的光合有效輻射日變化均呈單峰曲線，但峰值出現(xiàn)的時刻不一致。其中春季光合有效輻射的峰值出現(xiàn)在14:00，為1436 μmol/(m2·s)；夏季的最高值出現(xiàn)在12：00，為1525 μmol/(m2·s)；秋季的峰值也出現(xiàn)在12：00，為1393 μmol/(m2·s)。夏季的日均光合有效輻射最高，為1024 μmol/(m2·s)；冬季的最低，為229 μmol/(m2·s)。春、夏、秋、冬4個季節(jié)大氣中CO2濃度的變化趨勢基本保持一致，都表現(xiàn)為早晚高、中午低的“U型”曲線。

圖1 不同季節(jié)Ta、RH、PAR、Ca日變化Fig.1 Diurnal variation of Ta, RH, PAR and Ca in different seasons

3.2 不同季節(jié)不同部位葉片的水壓虧缺日變化

由圖2可知，春、夏、秋、冬4個季節(jié)8年生閩楠上、下部葉片水壓虧缺日變化均呈現(xiàn)出“單峰”曲線。

春季08：00，上、下部葉片的Vpdl僅分別為0.69、0.55 kPa，隨著氣溫的升高，上、下部葉片的Vpdl值均開始上升，在14：00同時達到峰值，分別為4.57、4.21 kPa，峰值相差0.36 kPa。這可能是因為選取4月作為春季代表月份，盡管其光照不如夏季強烈，但光合有效輻射值與夏季差別并不大，因此，上部葉對下部葉光照的遮擋影響有限。14：00后，Vpdl值開始下降，18：00分別降到3.16、2.97 kPa。

夏季08：00，上、下部葉片Vpdl值分別為1.23、1.06 kPa。在12：00同時達到峰值，分別為5.80、5.45 kPa，峰值相差0.35 kPa。這可能是因為夏季光照較強，上部葉對下部葉光照的遮擋影響有限。12：00后，Vpdl值不斷下降，18：00時分別降到1.73、1.54 kPa。

秋季08：00，上、下部葉片Vpdl值分別為0.81、0.67 kPa，隨著氣溫的升高，上、下部葉片Vpdl值都不斷上升，在12：00均達到峰值，分別為2.14、1.96 kPa，峰值相差1.18 kPa，表明上部葉對下部葉光照的遮擋有較大影響。12：00后，Vpdl值開始下降，18：00分別降到1.36、1.29 kPa。

冬季08：00，上、下部葉片Vpdl分別為0.36、0.29 kPa，隨著氣溫的升高，上、下部葉片Vpdl值都不斷上升，在14：00均達到峰值，分別為1.22、1.04 kPa，峰值相差0.18 kPa。這跟二者數(shù)值都偏低有關(guān)。14：00后，Vpdl值開始下降，18：00分別降到0.67、0.51 kPa。

綜合圖1和圖2，Vpdl與Ta的日變化趨勢幾乎完全一致，而與RH的日變化趨勢則幾乎完全相反。表明葉片水壓虧缺與Ta和RH關(guān)系密切。

圖3能更直觀地將上、下部葉不同季節(jié)的Vpdl變化趨勢進行對比。從圖3能直觀地看出，上、下部葉的Vpdl在相同季節(jié)呈現(xiàn)完全相同的趨勢，且12：00及以前，在同一時刻Vpdl值的順序大致為夏>春>秋>冬，而12：00之后的順序大致為春>夏>秋>冬。說明春、夏2季閩楠光合能力較強，為生長旺盛期。

圖2 不同季節(jié)上、下部葉片水壓虧缺日變化Fig.2 Diurnal variation of Vpdl of the upper and lower leaves of Phoebe bournei in different seasons

圖3 不同季節(jié)上下、部葉片水壓虧缺日變化曲線Fig.3 Diurnal variation curve of Vpdl of the upper and lower leaves of Phoebe bournei in different seasons

4 結(jié)論與討論

(1) 8年生閩楠上、下部葉片水壓虧缺日變化在季節(jié)變化影響下，均呈現(xiàn)出中午較高，早晚較低的變化趨勢，其中夏季是四季中變化最大的季節(jié)，其峰值和谷值相差4.57 kPa。清晨，受溫度不斷升高的影響，蒸騰速率以及氣孔導(dǎo)度也隨著升高，水分消耗量受其影響而增加，致使葉片中水壓虧缺增大；中午，氣溫達到了最大值，葉片水壓虧缺也升至峰值，因此，葉片內(nèi)可消耗的水分變少，植物的光合作用速率由此受到干擾，所以中午也是閩楠凈光合速率達到谷值之時。

(2) 葉片水壓虧缺與大氣溫度和空氣相對濕度關(guān)系密切，與大氣溫度的日變化趨勢幾乎完全一致，而與空氣相對濕度的日變化趨勢則幾乎完全相反。

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(文字編校：唐效蓉)

ThediurnalvariationofleafwaterdeficitofPhoebebournei

FU Zehua, WEN Shizhi, LI Tiehua

(Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

The diurnal variations of leaf water deficit characteristics of 8-year-oldPhoebebourneiin April, July, September and December were researched using Li-Cor6400 portable photosynthesis system. The results showed that, Vpdl of lower and upper leaves ofPhoebebourneipresented obvious curve changes with unimodal types in different seasons. And the overall trend in different seasons was identical, which was relatively low in morning and evening, high in noon. The maximum amplitude was in summer. Diurnal variation of Vpdl and Ta were almost identical to each other, while diurnal variation trend of RH was almost the opposite, which showed that the Vpdl were closely related with Ta and RH.

Phoebebournei; Vpdl; diurnal variation

2014-03-26

國家林業(yè)行業(yè)公益性項目(201004066)。

符澤華(1982-)，男，湖南省沅江市人，碩士研究生，助教，主要從事林業(yè)生態(tài)工程研究。

Q 945

A

1003 — 5710(2014)03 — 0019 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 03. 005