降塵對蘋果葉片光合作用及營養(yǎng)特性的影響

莫治新 王家強(qiáng) 柳維揚(yáng) 王冀萍

摘要：以塔里木盆地為研究區(qū)，利用多重比較方法分析降塵對蘋果（Malus domestica Borkh.）葉片的光合作用及營養(yǎng)特性的影響。結(jié)果表明，降塵使蘋果葉片的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）均下降。受降塵影響后，元帥（M. domestica cv. Delicious）和富士（M. domestica cv. Fuji）蘋果葉片中的氮素含量增加、鉀素含量減少；而金冠（M. domestica cv. Goldcn Delicious）蘋果葉片的氮素含量下降、鉀素含量增加；不同品種的蘋果葉片磷素含量受降塵影響后呈現(xiàn)不同的變化。

關(guān)鍵詞：蘋果（Malus domestica Borkh.）；葉片；降塵；光合作用特性；營養(yǎng)特性

中圖分類號：S661.1；X513；Q945.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）10-2412-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.10.028

大氣降塵是指空氣顆粒物中粒徑大于10 μm、并由于自身重力作用而沉降下來的顆粒物質(zhì)。大氣降塵不同于沙塵暴，它是大氣粉塵在氣象條件下，由于風(fēng)力的搬運(yùn)、依靠自身重力自然沉降到地面的沉積物，是地球表層地殼-大氣系統(tǒng)物質(zhì)交換的一種形式[1]。塔里木盆地由于地處歐亞大陸腹地，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，植被稀疏，地貌以荒漠為主，綠洲面積很小；下墊面中央主體部分又為塔克拉瑪干大沙漠，且沙漠面積有33.76萬km2，在世界上4個(gè)沙塵源區(qū)中屬中亞區(qū)的一部分，所以是世界范圍內(nèi)浮塵天氣最集中的地區(qū)之一[2]。由于塔里木盆地頻繁的沙塵天氣及干燥的地表環(huán)境，使得降塵極為嚴(yán)重，而降塵給許多農(nóng)作物的生長帶來了不良影響，探討解決這一問題的途徑已經(jīng)是干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。目前，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于降塵對植物影響的研究主要集中在農(nóng)作物、蔬菜、天然植被的光合速率、蒸騰速率及葉綠素含量等方面[2-8]。而在蘋果（Malus domestica Borkh.）等果樹種類上還不多見。為此，試驗(yàn)選擇塔里木盆地為研究區(qū)，通過分析降塵對不同蘋果品種葉片的光合作用參數(shù)及營養(yǎng)特性的影響，試圖揭示降塵對蘋果葉片生長發(fā)育的影響規(guī)律，從而為塔里木盆地果樹種植的合理施肥和防塵管理提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

研究區(qū)在塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地內(nèi)，分別選擇元帥（M. domestica cv. Delicious）、富士（M. domestica cv. Fuji）、金冠（M. domestica cv. Goldcn Delicious）3個(gè)蘋果品種為研究對象，在同一品種蘋果園中選擇自然狀態(tài)下出現(xiàn)降塵影響（視為降塵處理）的樣樹3株和沒有降塵影響（每周人工用純水沖洗葉片，視為非降塵處理）的樣樹3株；在每株樣樹上選擇3個(gè)不同的樹高段（1.5、2.5、3.5 m），在同一高度段內(nèi)選擇不同的部位（內(nèi)部、中部、外部），在同一部位上選擇東、南、西、北4個(gè)方位定點(diǎn)掛牌，然后分別在蘋果的新梢生長期、幼果期、果實(shí)膨大期和果實(shí)成熟期于定點(diǎn)部位測定葉片的光合作用參數(shù)，并采集葉片帶回植物科學(xué)學(xué)院綜合實(shí)驗(yàn)室測定氮、磷、鉀的含量。

1.2 測定方法

利用LI-6400型便攜式光合作用測量系統(tǒng)（美國LI-COR公司）在田間分別測定3個(gè)蘋果品種葉片的凈光合速率[Net photosynthetic rate，Pn；μmol/（m2·s）]、蒸騰速率[Transpiration rate，Tr；mmol/（m2·s）]、氣孔導(dǎo)度[Stomatal conductance，Gs；mmol/（m2·s）]、胞間CO2濃度（Intercellular CO2 concentration，Ci；μmol/mol）；每個(gè)掛牌點(diǎn)的每一參數(shù)測定都重復(fù)9次，取均值。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測定葉片的營養(yǎng)三要素含量，全氮采用半微量凱氏定氮法測定，全磷采用釩鉬黃比色法測定，全鉀采用火焰光度法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用Microsft Office Excel 2007程序進(jìn)行整理；應(yīng)用DPS 7.0統(tǒng)計(jì)軟件對所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較分析，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表述為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”。

2 結(jié)果與分析

2.1 降塵對不同蘋果品種葉片光合作用特性的影響

試驗(yàn)在田間測定的降塵對3個(gè)蘋果品種葉片光合作用參數(shù)的影響情況見表1。從表1可見，元帥、金冠和富士蘋果的非降塵處理的葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）都高于降塵處理的葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度，其中金冠和富士蘋果的非降塵處理葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度顯著高于降塵處理的葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度（P<0.05），而元帥蘋果的非降塵處理葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度與降塵處理的葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度之間差異不顯著（P>0.05）。3個(gè)蘋果品種的非降塵處理的葉片蒸騰速率（Tr）都高于降塵處理的葉片蒸騰速率，不過各個(gè)品種的非降塵處理與降塵處理的葉片蒸騰速率之間差異不顯著（P>0.05）。3個(gè)蘋果品種的非降塵處理的胞間CO2濃度（Ci）都高于降塵處理的胞間CO2濃度，并且非降塵處理的胞間CO2濃度顯著高于降塵處理的胞間CO2濃度（P<0.05）。

2.2 降塵對不同蘋果品種各生育期葉片氮素含量的影響

試驗(yàn)測定的降塵對3個(gè)蘋果品種各生育期葉片氮素含量的影響情況見圖1。由圖1可見，從新梢生長期→幼果期→果實(shí)膨大期→果實(shí)成熟期，金冠、元帥及富士蘋果葉片中的氮素含量在2個(gè)處理?xiàng)l件下均呈遞減趨勢，這是因?yàn)榈卦谧魑矬w內(nèi)的移動性較快造成的，隨著生育期的發(fā)展氮素逐漸向生殖器官轉(zhuǎn)移，所以葉片中的氮素逐漸下降。其中元帥蘋果的葉片氮素含量在各個(gè)生育期里，降塵處理的均高于非降塵處理的，但是2個(gè)處理間差異不顯著（P>0.05）；金冠蘋果的葉片氮素含量在各個(gè)生育期里，非降塵處理的均高于降塵處理的，但是只有在新梢生長期，2個(gè)處理之間的差異才達(dá)到顯著水平（P<0.05）；富士蘋果的葉片氮素含量在各個(gè)生育期里，降塵處理的均顯著高于非降塵處理的（P<0.05），說明不同的蘋果品種對降塵的響應(yīng)是有差異的。

2.3 降塵對不同蘋果品種各生育期葉片磷素含量的影響

試驗(yàn)測定的降塵對3個(gè)蘋果品種各生育期葉片磷素含量的影響情況見表2。由表2可見，元帥在新梢生長期和幼果期，非降塵處理的葉片磷素含量高于降塵處理的葉片，而在果實(shí)膨大期和果實(shí)成熟期，則是降塵處理的葉片磷素含量高于非降塵處理的葉片，但在4個(gè)生育期里2處理之間的差異都不顯著（P>0.05）；而金冠在各個(gè)生育期里都是降塵處理的葉片磷素含量顯著高于非降塵處理的葉片（P<0.05）。對于富士來說，在新梢生長期、幼果期和果實(shí)膨大期，非降塵處理的葉片磷素含量高于降塵處理的葉片，但在果實(shí)成熟期，降塵處理的葉片磷素含量高于非降塵處理的葉片，不過在4個(gè)生育期里2個(gè)處理之間的差異都不顯著（P>0.05）。

2.4 降塵對不同蘋果品種各生育期葉片鉀素含量的影響

試驗(yàn)測定的降塵對3個(gè)蘋果品種各生育期葉片鉀素含量的影響情況見圖2。由圖2可見，元帥在各個(gè)生育期里都是非降塵處理的葉片鉀素含量高于降塵處理的葉片，但在4個(gè)生育期里2個(gè)處理之間的差異均不顯著（P>0.05）；而金冠在4個(gè)生育期里則是降塵處理的葉片鉀素含量均高于非降塵處理的葉片，其中在新梢生長期、幼果期和果實(shí)膨大期里2個(gè)處理之間的差異均不顯著（P>0.05），只在果實(shí)成熟期里2個(gè)處理之間的差異性才達(dá)到顯著水平（P<0.05）；富士的情況與元帥類似，在各個(gè)生育期里都是非降塵處理的葉片鉀素含量高于降塵處理的葉片，其中在新梢生長期、幼果期和果實(shí)成熟期里2個(gè)處理之間的差異均不顯著（P>0.05），只在果實(shí)膨大期，2個(gè)處理之間的差異才達(dá)到顯著水平（P<0.05）。

3 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，元帥、金冠和富士3個(gè)蘋果品種的葉片在非降塵處理下整個(gè)生長期的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度均高于降塵處理的葉片，這與國內(nèi)學(xué)者的研究結(jié)果相一致[8，9]。由此說明，降塵覆蓋蘋果葉片后會使其光合能力減弱。

降塵對元帥、金冠和富士3個(gè)蘋果品種的整個(gè)生長期葉片氮素含量影響不同，其中元帥和富士的葉片在降塵處理后整個(gè)生長期的氮素含量均增加，金冠蘋果葉片在非降塵處理后整個(gè)生長期的氮素含量下降。

元帥、金冠和富士3個(gè)蘋果品種的葉片磷素含量在降塵處理后整個(gè)生長期里呈現(xiàn)不同的表現(xiàn)，其中降塵處理能顯著增加金冠蘋果葉片的磷素含量；元帥蘋果葉片在新梢生長期和幼果期，降塵處理會降低葉片中磷素的含量，而在果實(shí)膨大期和果實(shí)成熟期，降塵處理的葉片磷素含量會增加；富士蘋果在新梢生長期、幼果期和果實(shí)膨大期，降塵處理會降低葉片中磷素的含量，而在果實(shí)成熟期降塵處理葉片中的磷素含量會增加。

降塵對元帥、金冠和富士3個(gè)蘋果品種的整個(gè)生長期葉片鉀素含量影響不同，其中元帥和富士的葉片在降塵處理后整個(gè)生長期的鉀素含量均降低，而金冠蘋果在降塵處理后會增加其葉片中的鉀素含量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曲 東.環(huán)境監(jiān)測[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007.

[2] HIRANO T，KIYOTA M， AIGA I. Physical effects of dust on leaf physiology of cucumber and kidney bean plants [J].Environmental Pollution，1995，89（3）：255-261.

[3] DURGE D V，PHADNAWIS B N. Effect of dust pollution on biomass production and yield of aestivum wheat [J]. Annais of Plant Physiology，1994，8（2）：146-152.

[4] 孟范平，傅柳松.灰塵理化性質(zhì)及其對土壤和植被的影響[J].環(huán)境科學(xué)進(jìn)展，1996，4（4）：21-27.

[5] 沈明珠，孔再德.煤煙降塵污染對油菜質(zhì)量的影響[J].中國環(huán)境科學(xué)，1990，10（1）：24-29.

[6] 丁啟夏，雷虎蘭.煤煙降塵對果類蔬菜作物光合強(qiáng)度的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1991，10（5）：208-211.

[7] 馮武煥，鄭澤群.模擬煤煙降塵對大白菜生長的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1993，12（1）：7-10.

[8] 楊茂生，姜在民，梅秀英，等.粉塵污染對黃帝陵側(cè)柏一些生理指標(biāo)及生長的影響[J].干早地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，1994，12（4）：99-104.

[9] 陳雄文.植物葉片對沙塵的短時(shí)間生理生態(tài)反應(yīng)[J].植物學(xué)報(bào)， 2001，43（10）：l058-1064.