不同棗樹品種氣體交換特性及水分利用效率影響因子研究

侯燕捷

(臺安縣林業(yè)局，遼寧 鞍山　114100)

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不同棗樹品種氣體交換特性及水分利用效率影響因子研究

侯燕捷

(臺安縣林業(yè)局，遼寧 鞍山114100)

摘要：以遼寧省朝陽地區(qū)8個棗樹品種為試驗(yàn)對象，對凈光合速率、蒸騰速率、水分利用效率及其影響因子、氣體交換特性進(jìn)行研究，結(jié)果表明：不同棗樹品種葉片凈光合速率、蒸騰速率和水分利用效率日變化均呈“雙峰型”曲線。光合速率最大值依次為金絲王棗>金絲王蜜棗>金絲蜜棗>冬棗>三星棗>大平頂棗>山西棗樹>大鈴鐺棗；蒸騰速率最大值依次為金絲蜜棗>金絲王棗>金絲王蜜棗>大鈴鐺棗>冬棗=山西棗樹>三星棗>大平頂棗；水分利用效率最大值依次為金絲王棗>金絲王蜜棗>金絲蜜棗>三星棗>山西棗樹>冬棗>大平頂棗>大鈴鐺棗。金絲王棗、金絲王蜜棗和金絲蜜棗3個品種水分利用效率較高，更適合朝陽等干旱地區(qū)的氣候特點(diǎn)。胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度是棗樹水分利用效率最直接的影響因子。

關(guān)鍵詞：棗樹；品種；氣體交換特性；水分利用效率；影響因子

水分是樹木生長發(fā)育的主要生態(tài)因子，樹木水分散失主要是由葉片蒸騰造成的。葉片光合作用與蒸騰作用是兩個同時進(jìn)行的氣體交換過程，氣孔作為氣體交換的門戶，調(diào)節(jié)和控制著光合作用與蒸騰作用。蒸騰作用與光合作用同步進(jìn)行，兩者的比值決定了植物葉片水平上水分利用效率的大小[1,2]。植物葉片水分利用效率(WUE)作為植物生理活動過程中消耗水分形成有機(jī)物質(zhì)的主要評價指標(biāo)，成為確定植物體生長發(fā)育所需要的最佳水分供應(yīng)的重要指標(biāo)之一[3]，WUE理論被應(yīng)用于農(nóng)作物生產(chǎn)，取得了一定效果[4,5]。目前，關(guān)于南方樹種氣體交換特性的研究較多，而北方地區(qū)尤其是對棗樹氣體交換特性及其影響因子的研究較少。作者應(yīng)用WUE理論研究朝陽地區(qū)不同棗樹品種氣體交換特性及其影響因子，旨在為本地區(qū)適栽棗樹品種的選擇及其生理特性研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

朝陽地區(qū)主要棗樹栽植品種：大鈴鐺棗(ZizyphusjujubeDalingdang)，大平頂棗(ZizyphusjujubeDapingding)，山西棗樹(ZizyphusjujubeShanxi)，冬棗(ZizyphusjujubeDong)，三星棗(ZizyphusjujubeSanxing)，金絲蜜棗(ZizyphusjujubeJinsimizao)，金絲王棗(ZizyphusjujubeJinsiwangzao)，金絲王蜜棗(ZizyphusjujubeJinsiwangmizao)。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1 氣體交換特性及其影響因子測定

在朝陽地區(qū)現(xiàn)有棗園里隨機(jī)選取不同棗樹品種各10株，重復(fù)3次，在2014年7月中旬，選擇連續(xù)1周晴朗天氣對各個樹種進(jìn)行測定。選取上、中、下部健康葉片各3片作為觀測對象，每葉片3次重復(fù)，從7:00～15:00時每2 h測定1次(取樣時間)。采用Li-6400P便攜式光合作用測量系統(tǒng)測定葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)及胞間CO2濃度(Ci)等指標(biāo)，水分利用效率(WUE)=凈光合速率(Pn)/蒸騰速率(Tr)。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

用Excel 和SPSS軟件進(jìn)行圖表繪制及逐步回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同棗樹品種光合速率日變化規(guī)律

不同棗樹品種葉片的光合速率日變化曲線如圖1所示。

圖1　不同棗樹品種葉片凈光合速率日變化曲線

從圖1中可以看出，8種棗樹品種的光合速率日變化曲線均呈“雙峰型”。上午7:00～11:00時，光合速率迅速增加，11:00時達(dá)到最大值，不同棗樹品種的光合速率最大值由大到小依次為金絲王棗>金絲王蜜棗>金絲蜜棗>冬棗>三星棗>大平頂棗>山西棗樹>大鈴鐺棗；11:00～13:00時光合速率快速下降，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，這是由于中午強(qiáng)光和高溫形成的高蒸發(fā)力使樹木因蒸騰失水而產(chǎn)生一定程度的水分虧缺，引起氣孔導(dǎo)度降低甚至葉片萎蔫，因此，為防止過度失水而迫使氣孔收縮，氣孔阻力增加，使CO2吸收減少，光合效率降低[6]；13：00～15:00時光合曲線又呈小幅度上升狀態(tài)，這主要是由于溫度降低、氣孔打開、氣孔阻力減小所致。

2.2 不同棗樹品種蒸騰速率日變化規(guī)律

蒸騰作用是水分以氣體狀態(tài)通過植物體的表面從體內(nèi)擴(kuò)散到大氣中的過程，具有促進(jìn)有機(jī)物、礦物質(zhì)、水分運(yùn)輸，降低葉片的溫度，有利于氣體交換等作用，對生物量形成有重要意義。不同棗樹品種葉片蒸騰速率日變化曲線如圖2所示。

圖2　不同棗樹品種葉片蒸騰速率日變化曲線

從圖2中可以看出，在早上7:00時，由于土壤水分狀況比較好，各個品種的棗樹耗水量都比較大，各樹種之間差異比較明顯；隨著時間增加，氣溫逐漸升高，各品種的耗水量逐漸降低，呈現(xiàn)遞減趨勢，在9:00時降至低點(diǎn)；之后，快速升高，至11:00時達(dá)到蒸騰速率的峰值，峰值由大到小依次為金絲蜜棗>金絲王棗>金絲王蜜棗>大鈴鐺棗>冬棗=山西棗樹>三星棗>大平頂棗；11:00～13：00時，各棗樹品種的蒸騰速率迅速下降；13：00時以后，僅金絲王棗處于緩慢下降狀態(tài)，其余呈緩慢上升狀態(tài)。

2.3 不同棗樹品種水分利用效率日變化規(guī)律

水分利用效率(WUE)能夠反映出樹木生長過程中的能量轉(zhuǎn)化效率，同時也是評價水分虧缺條件下樹木生長狀態(tài)的一個綜合性生理生態(tài)指標(biāo)[7～9]。不同棗樹品種葉片水分利用效率日變化曲線如圖3所示。

圖3　不同棗樹品種葉片水分利用效率日變化曲線

從圖3中可以看出，各樹種的水分利用效

率日變化均呈“雙峰型”曲線。在上午7:00時，金絲蜜棗、金絲王棗、金絲王蜜棗水分利用效率高于其他品種；隨后各品種逐漸上升，9:00時達(dá)到了水分利用效率的第一次峰值；之后下降，到11：00時，降至低點(diǎn)；11：00～13:00時迅速上升，并達(dá)到一天中的最大值，這是由于在中午強(qiáng)烈高溫下，樹木根系吸水已不能滿足樹木蒸騰作用的需求，為減輕對植株各個器官的傷害，樹木通過關(guān)閉部分氣孔，以減少葉片的蒸騰失水來適應(yīng)水分不足的環(huán)境，這就促使蒸騰速率顯著降低，從而使得水分利用效率在這一時段出現(xiàn)最大值。各棗樹品種水分利用效率的最大值由大到小依次為金絲王棗>金絲王蜜棗>金絲蜜棗>三星棗>山西棗樹>冬棗>大平頂棗>大鈴鐺棗。

2.4 不同棗樹品種水分利用效率的影響因素

為了研究水分利用效率與影響因子之間的關(guān)系，用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行逐步回歸分析，因?yàn)樗掷眯?Y)受凈光合速率和蒸騰速率的直接影響，所以只分析胞間CO2濃度(X1)、氣孔導(dǎo)度(X2)、葉溫(X3)、氣溫(X4)、光合有效輻射(X5)、空氣相對濕度(X6)、大氣CO2濃度(X7)對水分利用效率的影響。用變量F顯著性概率作為評判標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，評判進(jìn)入值的標(biāo)準(zhǔn)值為0.05，評判剔除值的標(biāo)準(zhǔn)值為0.10。不同棗樹品種水分利用效率與影響因子逐步回歸分析見表1。

表1　不同棗樹品種水分利用效率與影響因子逐步回歸分析

從表1中可以看出，8種棗樹品種水分利用效率與胞間CO2濃度(X1)呈顯著負(fù)相關(guān)，與氣孔導(dǎo)度(X2)呈顯著正相關(guān)，其中金絲王棗呈0.968的極顯著正相關(guān)，其余

3 結(jié)論

8種棗樹品種葉片凈光合速率、蒸騰速率和水分利用效率日變化均呈“雙峰型”曲線。各品種光合速率最大值依次為金絲王棗>金絲王蜜棗>金絲蜜棗>冬棗>三星棗>大平頂棗>山西棗樹>大鈴鐺棗；蒸騰速率最大值依次為金絲蜜棗>金絲王棗>金絲王蜜棗>大鈴鐺棗>冬棗=山西棗樹>三星棗>大平頂棗；水分利用效率最大值依次為金絲王棗>金絲王蜜棗>金絲蜜棗>三星棗>山西棗樹>冬棗>大平頂棗>大鈴鐺棗。從中可以看出金絲王棗、金絲王蜜棗和金絲蜜棗這3個品種在水分利用方面的效率最高，更加適合朝陽干旱地區(qū)的氣候特點(diǎn)。對影響水分利用效率的7種環(huán)境因子研究發(fā)現(xiàn)，胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度與水分利用效率呈極顯著相關(guān)，是棗樹水分利用效率最直接的影響因子。

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The research of gas exchange character and water

utilization efficiency influence factor of different jujube tree species

HOU Yanjie

(Forestry Bureau of Tai’an County, Anshan 114100, China)

Abstract:Eight jujube tree species of Chaoyang area Liaoning province were chosen as experiment subject. The net photosynthetic rate, transpiration rate, water use efficiency and its influence factor, gas exchange character were researched. The result showed that the diurnal variation of net photosynthetic rate, transpiration rate, water use efficiency of different jujube tree species presented bimodal curve. The maximum value of photosynthetic rate wasZizyphusjujubeJinsiwangzao>ZizyphusjujubeJinsiwangmizao>ZizyphusjujubeJinsimizao>ZizyphusjujubeDong>ZizyphusjujubeSanxing>ZizyphusjujubeDapingding>ZizyphusjujubeShanxi>ZizyphusjujubeDalingdang. The maximum value of transpiration rate wasZizyphusjujubeJinsimizao>ZizyphusjujubeJinsiwangzao>ZizyphusjujubeJinsiwangmizao>ZizyphusjujubeDalingdang>ZizyphusjujubeDong= Zizyphus jujubeShanxi>ZizyphusjujubeSanxing>ZizyphusjujubeDapingding. The maximum value of water use efficiency wasZizyphusjujubeJinsiwangzao>ZizyphusjujubeJinsiwangmizao>ZizyphusjujubeJinsimizao>ZizyphusjujubeSanxing>ZizyphusjujubeShanxi>ZizyphusjujubeDong>ZizyphusjujubeDapingding>ZizyphusjujubeDalingdang. TheZizyphusjujubeJinsiwangzao,ZizyphusjujubeJinsiwangmizao andZizyphusjujubeJinsimizao whose water use efficiency was highest were suitable for the climate character of drought area Chaoyang. The intercellular CO2concentration and stomatal conductance were the direct influence factor of water use efficiency of jujube tree.

Keywords:jujube tree; species; gas exchange character; water use efficiency; influence factor

作者簡介：侯燕捷(1966-)，女，遼寧臺安人，高工，主要從事森林經(jīng)營方面的工作.

收稿日期：2014-12-23

文章編號：1005-7129(2015)02-0015-03

中圖分類號：S665.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI:10.16115/j.cnki.issn.1005-7129.2015.02.005