西伯利亞紅松與紅松幼苗光合及生長(zhǎng)特性比較

王 曼

（遼寧省固沙造林研究所，遼寧阜新 123000）

西伯利亞紅松與紅松幼苗光合及生長(zhǎng)特性比較

王 曼

（遼寧省固沙造林研究所，遼寧阜新 123000）

采用LI-6400xrt光合儀測(cè)定西伯利亞紅松和紅松的凈光合速率和光合響應(yīng)曲線，并調(diào)查、比較紅松和西伯利亞紅松的樹高生長(zhǎng)量。結(jié)果表明：西伯利亞紅松最大光合速率略大于紅松；紅松與外界環(huán)境因子相關(guān)性較大；西伯利亞紅松光補(bǔ)償點(diǎn)比紅松低；西伯利亞紅松樹高生長(zhǎng)量較紅松略大。

西伯利亞紅松；紅松；光合；生長(zhǎng)

西伯利亞紅松Pinus sibirica與紅松P.koraiensis都是松科松屬的常綠喬木。西伯利亞紅松在我國(guó)分布于新疆北部阿爾泰山西北部，紅松分布在我國(guó)東北長(zhǎng)白山到小興安嶺，二者生物學(xué)特性相近，區(qū)分一直存在爭(zhēng)議，但分布區(qū)甚少重疊。直至20世紀(jì)80年代，經(jīng)過(guò)多方研究證明，二者并非同一種樹種，之后經(jīng)過(guò)遺傳學(xué)試驗(yàn)，證明紅松和西伯利亞紅松具有明顯的遺傳分化，東北林業(yè)大學(xué)林木遺傳育種與生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室首先開始了西伯利亞紅松的引種，先后在大、小興安嶺，長(zhǎng)白山等地開展了多次多點(diǎn)引種試驗(yàn)[1-3]。

目前對(duì)于紅松的研究較多，而對(duì)于西伯利亞紅松的研究較少，1992年以來(lái)在我國(guó)大興安嶺一些地區(qū)進(jìn)行了引種試驗(yàn)。對(duì)西伯利亞紅松與紅松種子形態(tài)、種皮顯微構(gòu)造的比較研究[4]，紅松和西伯利亞紅松針葉脯氨酸與葉綠素含量的對(duì)比，結(jié)果表明西伯利亞紅松的水分適應(yīng)范圍大于紅松，耐旱性能上，西伯利亞紅松略強(qiáng)于紅松[5-6]。西伯利亞紅松比紅松耐寒性強(qiáng)，分布區(qū)內(nèi)絕對(duì)低溫有-67℃的記錄（紅松約-50℃），實(shí)踐證明西伯利亞紅松在我國(guó)大興安嶺及其它高寒地區(qū)應(yīng)用前景十分廣闊。

目前關(guān)于2種松樹在沙地生長(zhǎng)的相關(guān)研究還比較少，本次試驗(yàn)針對(duì)2種松樹的光合、生長(zhǎng)情況進(jìn)行對(duì)比分析[7-8]，以期為沙地果材兼用林的發(fā)展提供一些理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料選自遼寧省固沙造林研究所章古臺(tái)試驗(yàn)基地。2012年進(jìn)行嫁接，西伯利亞紅松穗條采自東北林業(yè)大學(xué)，紅松穗條采自本溪市草河口林場(chǎng)，砧木均為3年生樟子松，株行距1.5 m×2.0 m，在嫁接后第3年，即2015年8月進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 凈光合速率日變化測(cè)定

采用LI-6400xrt光合儀測(cè)定2種松樹的凈光合速率日變化，8：00-18：00每隔2 h測(cè)定1次，每個(gè)品種各選擇3個(gè)受光良好、生長(zhǎng)健壯的單株，每個(gè)單株重復(fù)測(cè)量3次。

1.2.2 光合響應(yīng)曲線測(cè)定

晴天9：00-11：00，用LI-6400xrt光合儀測(cè)定2種松樹的光合響應(yīng)曲線。光源采用LED紅/藍(lán)光源，CO2濃度為370 μmol·mol-1左右，設(shè)定光合有效輻射梯度為 2 000、1 800、1 500、1 200、1000、800、500、300、200、150、50、30、15、0 μmol·m-2·s-1，不同光強(qiáng)下適應(yīng)3 min后記錄數(shù)值。根據(jù)非直線雙曲線模型進(jìn)行擬合，并計(jì)算出2種紅松針葉的光響應(yīng)曲線特征參數(shù)。

1.2.3數(shù)據(jù)分析

采用Excel、SPSS 19.0分析處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

22.1 種松樹光合特性

從圖1可以看出，2種松樹的凈光合速率均在10：00達(dá)到最大值，西伯利亞紅松的凈光合速率

圖1 西伯利亞紅松與紅松的凈光合速率日變化

2.22 種松樹光合因子與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

紅松的凈光合速率、蒸騰速率與環(huán)境因子的相關(guān)性較大，西伯利亞紅松的蒸騰速率與溫度顯著相關(guān)，與其他因子相關(guān)性不明顯（表1）。由圖1、2可以看出，紅松的凈光合速率與蒸騰速率趨勢(shì)基本一致，都是上午高，之后持續(xù)降低，與全天的環(huán)境變化相關(guān)。西伯利亞紅松的凈光合速率與蒸騰速率趨勢(shì)則相反，凈光合速率上午高，蒸騰速率午后高，受溫度影響較大，受光強(qiáng)等因素影響較小。

2.3 兩種松樹的光合-光強(qiáng)響應(yīng)曲線

光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP）是植物利用弱光能力的重要指標(biāo)，LCP越低，表明植物對(duì)弱光的利用能力越強(qiáng)。光12.8 μmol·m-2·s-1大于紅松 11.5 μmol·m-2·s-1，但下午下降較快，紅松日均凈光合速率為9.7 μmol·m-2·s-1大于西伯利亞紅松的8.5 μmol·m-2·s-1。

從圖2看出，上午紅松蒸騰速率4.4 mmol·m-2·s-1略高，但下午西伯利亞紅松蒸騰速率為5.4 mmol·m-2·s-1較高，日均蒸發(fā)量紅松3.8 mmol·m-2·s-1大于西伯利亞紅松3.1 mmol·m-2·s-1。飽和點(diǎn)（LSP）反映了植物利用強(qiáng)光的能力，LSP越高，說(shuō)明植物的耐光性越強(qiáng)，同時(shí)也表明在受到強(qiáng)光刺激時(shí)，植物不易發(fā)生光抑制現(xiàn)象[10]，二者同時(shí)也反映了植物的需光特性和需光量。

圖2 西伯利亞紅松與紅松的蒸騰速率日變化

表1 光合速率、蒸騰速率與環(huán)境因子的相關(guān)性

圖3 2種松樹的光合-光強(qiáng)響應(yīng)曲線

由圖3可見，西伯利亞紅松和紅松的光合-光強(qiáng)響應(yīng)曲線趨勢(shì)基本一致，西伯利亞紅松的凈光合速率大于紅松。從表2可見，西伯利亞紅松利用光強(qiáng)范圍較大。表觀量子效率（AQY）表明植物吸收與轉(zhuǎn)換光能的色素蛋白復(fù)合體多寡，植物的表觀量子效率越大，其利用弱光的能力越強(qiáng)。由此可見西伯利亞紅松對(duì)弱光的利用能力要強(qiáng) 于紅松。

表2 光響應(yīng)曲線參數(shù)

2.42 種松樹的樹高生長(zhǎng)量對(duì)比

從表3可以看出，2012年嫁接成活的2種松樹苗木，在第2年平均高生長(zhǎng)量均較小，從第3年開始有明顯的高生長(zhǎng)，在第4年達(dá)到生長(zhǎng)峰值，之后平均高生長(zhǎng)量并未增加。自第4年起，2種松樹的平均高生長(zhǎng)有明顯差別，西伯利亞紅松的平均高生長(zhǎng)都大于紅松平均高生長(zhǎng)量。

表3 嫁接5年平均高生長(zhǎng)對(duì)比 cm

3 結(jié)論與討論

2種松樹的凈光合速率日變化都為單峰型，西伯利亞紅松午后光合能力下降較快，具體植株的光合固碳能力還需要與整株的葉片數(shù)量等聯(lián)系起來(lái)才能判斷。

從樹高看，嫁接紅松從第3年起生長(zhǎng)量大幅度增加，4年增幅接近30 cm，紅松實(shí)生苗3年生長(zhǎng)量在11 cm左右，7年生長(zhǎng)量在20～30 cm[11-12]?？梢娂藿蛹t松對(duì)于紅松的速生起到了推進(jìn)作用，縮短了紅松的生長(zhǎng)周期。經(jīng)過(guò)比較發(fā)現(xiàn)西伯利亞紅松更有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。

西伯利亞紅松較紅松在光能利用上更加有優(yōu)勢(shì)。不僅日間光合固碳能力強(qiáng)于紅松，光能利用范圍也較大。通過(guò)近些年來(lái)的引種適應(yīng)性試驗(yàn)也證明，西伯利亞紅松在沙區(qū)的適應(yīng)性和抗逆性都較紅松強(qiáng)[5]。且西伯利亞紅松在初期生長(zhǎng)比紅松快，由此可見，西伯利亞紅松較紅松有更強(qiáng)的可用性。

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王曼（1976-），女，工程師，主要從事林木育種、沙地引種工作。E-mail：595086044@qq.com。

張素清）