喀斯特石漠化地區(qū)白刺花的光合特性研究

覃換勛+何可章+劉應(yīng)波+陳雨薇

摘要：通過對(duì)石漠化地區(qū)的水土保持植物白刺花的光合生理研究，結(jié)果表明：白刺花具備高光合、高蒸騰特性。白刺花的高蒸騰速率可以充分提取深層的土壤巖溶水，對(duì)水土保持林建設(shè)的成功與否具有重要意義。同時(shí)白刺花的飼用價(jià)值也增加了農(nóng)民在石漠化地區(qū)種植的積極性，在增加地袁覆蓋的基礎(chǔ)上，提高植保建設(shè)的價(jià)值，減少水土流失，對(duì)整個(gè)石漠化治理與生態(tài)恢復(fù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：水土保持；白刺花；經(jīng)濟(jì)效益；光合特性

以貴州為中心的西南喀斯特地區(qū)面積達(dá)5.5×105km²，是世界喀斯特分布面積最大、發(fā)育最強(qiáng)烈的區(qū)域，是西南喀斯特地區(qū)最嚴(yán)重的地質(zhì)生態(tài)問題。西南地區(qū)的石漠化是指在熱帶、亞熱帶脆弱的喀斯特環(huán)境背景下，受人類不合理的活動(dòng)干擾，造成土壤侵蝕嚴(yán)重，地表巖石裸露，出現(xiàn)類似荒漠的土地退化景觀，嚴(yán)重阻礙了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境改善和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。受土層淺薄，土壤貧瘠，水土流失嚴(yán)重，水土保持植被匱乏。

植物體90%以上的干物質(zhì)都來自葉片的光合同化作用，研究水土保持樹種葉片的各種光合作用特性，對(duì)制定合理的栽培措施、水土保持植被布局均有十分重要的意義。植物葉片結(jié)構(gòu)特征和光合特性與其所處的環(huán)境密切相關(guān)，對(duì)不同的生境條件會(huì)表現(xiàn)出不同的適應(yīng)特性和適應(yīng)機(jī)制。植物與環(huán)境因子相互作用的機(jī)理及其對(duì)生境的適應(yīng)均可以通過植物光合特性和葉片性狀以及它們之間的關(guān)系反映出來?？λ固厣鷳B(tài)系統(tǒng)是受喀斯特環(huán)境制約的生態(tài)系統(tǒng)。熱帶、亞熱帶喀斯特地區(qū)雨水非常豐富，但受地質(zhì)環(huán)境影響，形成一種特殊的巖溶干旱環(huán)境，生長的植物常表現(xiàn)出喀斯特植物特有的旱生性、石生性和喜鈣性，因此該區(qū)發(fā)展經(jīng)濟(jì)林木要充分考慮環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響。

白刺花Sophora davidii（Franch.），為豆科（Legumi-nosae）槐屬多年生灌木，是貴州喀斯特地區(qū)廣泛分布的鄉(xiāng)土灌木之一，由于其具有耐熱、耐寒、耐旱、耐貧瘠、耐踐踏、耐刈割及固土保水等生態(tài)特性和營養(yǎng)物質(zhì)豐富、生長迅速、枝葉多、適口性好、產(chǎn)量高等飼用特性，成為石漠化植被恢復(fù)的先鋒物種和重要的飼料資源而被廣泛推廣㈣。因此，研究白刺花的光合特性對(duì)其更為科學(xué)合理的利用具有重要意義。

1研究區(qū)自然概況

研究地位于貴州省花溪區(qū)麥坪鎮(zhèn)落底村（106°30′35″E，26°28′33″N），是典型的喀斯特高原盆地潛在一輕度石漠化地區(qū)。土壤類型主要為黃壤，耕作土層較薄、肥力不足。麥坪鄉(xiāng)屬亞熱帶季風(fēng)溫潤氣候，高原氣候特點(diǎn)明顯，氣候溫和，光、熱、水同季，平均氣溫14℃，年均降雨量為1102mm，無霜期270天，常由于季節(jié)性降水不均造成旱澇災(zāi)害，加之巖溶地貌發(fā)育，漏水嚴(yán)重，水資源嚴(yán)重缺乏。

2材料與方法

2.1試驗(yàn)材料

人工種植的5年生白刺花。

2.2方法

2014年10月上旬，晴天，進(jìn)行白刺花的光合測定試驗(yàn)，在8：00～18：00時(shí)段每2h測定1次，隨機(jī)選取3株，每株選取植株3片中上部成熟向陽葉片進(jìn)行試驗(yàn)，取平均值計(jì)算。

2.3試驗(yàn)儀器

利用英國ADC Bioscientific公司生產(chǎn)的Lepro+便攜式光合測定儀，使用紅藍(lán)光源葉室測定葉片瞬時(shí)光合速率等指標(biāo)。

2.4測定指標(biāo)

凈光合速率Pn、蒸騰速率Tr、CO₂氣孔導(dǎo)度Gs、細(xì)胞間CO₂濃度Ci、大氣溫度T、光合有效輻射PAR、大氣壓P、水分利用效率WUE（水分利用效率WUE=凈光合速率/蒸騰速率）。

統(tǒng)計(jì)分析與繪圖：采用IBM SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行繪圖。

3結(jié)果與分析

3.1大氣參數(shù)日變化特征

3.5氣孔導(dǎo)度日變化特征

氣孔導(dǎo)度曲線呈現(xiàn)倒“L”型，在8：00出現(xiàn)最大值，之后一直變化較為平緩，10：00～18：00都為在0.10～0.20直接變化，差異不顯著。

3.6細(xì)胞間CO₂濃度日變化特征

細(xì)胞間CO₂濃度日變化曲線呈“W”型，在8：00和18：00出現(xiàn)最大值，在14：00出現(xiàn)最小值，10：00～16：00變化幅度較小。

3.7光合速率、蒸騰速率與各因子相關(guān)性分析

白刺花的凈光合速率與光合有效輻射、大氣溫度呈極顯著相關(guān)，與蒸騰速率、水分利用效率顯著相關(guān)，與細(xì)胞間C02濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，與氣孔導(dǎo)度顯著性不明顯；蒸騰速率與光合有效輻射、大氣溫度呈極顯著相關(guān)，與細(xì)胞間C02濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與氣孔導(dǎo)度、水分利用效率顯著性不明顯。

4結(jié)論與討論

研究白刺花光合生理特點(diǎn)及日變化規(guī)律，對(duì)于研究石漠化地區(qū)水土保持與飼用樹種在水土保持效益及飼用植物栽培技術(shù)措施具有一定意義。對(duì)白刺花的研究表明，白刺花凈光合速率日變化特征呈現(xiàn)不明顯的“雙峰”型，光合午休現(xiàn)象不明顯，10：00-16：00期間光合作用顯著，表明其受強(qiáng)光合有效輻射和高溫抑制作用不明顯。白刺花的蒸騰速率曲線也表明，其在強(qiáng)光合有效輻射和高溫的作用下，蒸騰作用不受嚴(yán)重影響，造成水分利用效率較低，其提水效應(yīng)顯著，可以充分利用深層的土壤巖溶水。白刺花具備高光合、高蒸騰特性。

石漠化環(huán)境種植水土保持林要通過其光合特性了解其利用水分能力的生態(tài)意義，以及其種植的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。白刺花的高蒸騰速率可以充分提取深層的土壤巖溶水，對(duì)水土保持林建設(shè)的成功與否具有重要意義。同時(shí)白刺花的飼用價(jià)值也增加了農(nóng)民其在石漠化地區(qū)種植的積極性，在增加地表覆蓋的基礎(chǔ)上，提高植保建設(shè)的價(jià)值，減少水土流失，對(duì)整個(gè)石漠化治理與生態(tài)恢復(fù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。endprint