博斯騰湖北岸不同地下水埋深對(duì)塔干檉柳光合特性的影響

黨亞玲, 韓煒, 馬霄華, 管文軻, 費(fèi)兵強(qiáng), 崔凱強(qiáng), 張婭

?

博斯騰湖北岸不同地下水埋深對(duì)塔干檉柳光合特性的影響

黨亞玲1,2,3, 韓煒1,2,*, 馬霄華1,2, 管文軻3, 費(fèi)兵強(qiáng)1,2, 崔凱強(qiáng)1,2, 張婭1,2

1. 新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院, 烏魯木齊 830054 2. 新疆干旱區(qū)湖泊環(huán)境與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 新疆師范大學(xué), 烏魯木齊 830054 3. 新疆林業(yè)科學(xué)研究院, 新疆烏魯木齊 830054

選擇博斯騰湖北岸優(yōu)勢(shì)種塔干檉柳為研究對(duì)象, 對(duì)不同地下水埋深處其光合特性進(jìn)行對(duì)比研究, 探究塔干檉柳對(duì)不同地下水埋深的響應(yīng)和適應(yīng)機(jī)制。在垂直湖岸線(xiàn)的方向上, 選取地下水埋深為0 m, 1.25 m和2.25 m的樣地, 選擇健康的3—5齡塔干檉柳作為測(cè)量對(duì)象, 用Li-6400光合作用儀測(cè)定其光響應(yīng)過(guò)程。結(jié)果如下: (1)當(dāng)＞800 μmol·m–2·s–1時(shí), 對(duì)應(yīng)相同的光合有效輻射, 不同地下水埋深處塔干檉柳的凈光合速率()的值的表現(xiàn)為:P地下水埋深2.25m＞P地下水埋深1.25m＞P地下水埋深0m; (2)地下水埋深2.25 m處, 塔干檉柳的凈光合速率定積分值最高, 由非直角雙曲線(xiàn)擬合得到的飽和凈光合速率值最大, 暗呼吸速率最大, 光飽和點(diǎn)最高, 光補(bǔ)償點(diǎn)最低; (3)當(dāng)＞1000 μmol·m–2·s–1時(shí), 地下水埋深2.25 m處, 塔干檉柳的胞間濃度CO2()和蒸騰速率()隨光合有效輻射的增加而增加, 地下水埋深0 m和1.25 m處呈平穩(wěn)的變化趨勢(shì); (4)當(dāng)＜800 μmol·m–2·s–1, 水分利用效率()光響應(yīng)三條曲線(xiàn)整體值大致表現(xiàn)為: 地下水埋深2.25 m＞地下水埋深1.25 m＞地下水埋深0 m。得出如下結(jié)論: 地下水埋深2.25 m處塔干檉柳的光合特征參數(shù)以及水分利用效率等各項(xiàng)生理指標(biāo)均表現(xiàn)最佳, 博斯騰湖北岸水埋深約2.25 m處適宜塔干檉柳生長(zhǎng)。

博斯騰湖; 地下水埋深; 塔干檉柳; 光合特性

1 引言

博斯騰湖湖濱帶屬于內(nèi)陸干旱區(qū)特殊的生態(tài)系統(tǒng)帶, 其生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)育, 對(duì)保持湖濱帶及其更大范圍的區(qū)域生態(tài)安全具有重要的保障性意義。塔干檉柳(M. T. Liu)是博斯騰湖濱帶的優(yōu)勢(shì)種, 其最適宜環(huán)境的探尋對(duì)其本身的健康發(fā)育具有指導(dǎo)性意義。

近年來(lái)博斯騰湖地區(qū)地下水位波動(dòng)頻繁, 導(dǎo)致其發(fā)育受到影響[1]。地下水埋深對(duì)植物的光合生理特征有顯著的影響[2], 為了量化其影響程度并探明其機(jī)制, 許多學(xué)者對(duì)其做了大量研究。Horton 等人發(fā)現(xiàn)地下水埋深的變化對(duì)檉柳的生長(zhǎng)與分布格局產(chǎn)生較大的影響[3–5]。許皓等人發(fā)現(xiàn)緩和的地下水位波動(dòng)對(duì)檉柳現(xiàn)有的碳/水平衡影響不大,地下水位劇烈下降將危及多枝檉柳的生存[6]。陳敏等人發(fā)現(xiàn)檉柳葉片各項(xiàng)生理指標(biāo)與地下水埋深存在著顯著相關(guān)關(guān)系[7]。肖生春等人發(fā)現(xiàn)區(qū)域降水的差異是造成檉柳最大生態(tài)水位差異的主要原因[8]。張佩等人發(fā)現(xiàn)不同的地下水埋深, 葉片生理生態(tài)指標(biāo)對(duì)不同地下水位呈現(xiàn)出明顯差異, 在黑河中游綠洲荒漠過(guò)渡帶檉柳適宜生存的地下水位在3 m左右[9]。也有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)叵滤裆畲笥?.5 m時(shí), 檉柳植株頂梢出現(xiàn)了枯死現(xiàn)象[10], 柴寶峰等人發(fā)現(xiàn)在受到干旱脅迫時(shí)檉柳滲透調(diào)節(jié)能力隨季節(jié)而變化, 抗旱性和滲透調(diào)節(jié)能力隨著枝條的木質(zhì)化和葉子的革質(zhì)化程度而增強(qiáng)[11]。鄧雄等人發(fā)現(xiàn)檉柳葉片的氣體交換對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)能揭示檉柳對(duì)生境的內(nèi)在適應(yīng)機(jī)制, 檉柳屬于濕生植物, 適應(yīng)生境很廣[12]。王會(huì)提等人的研究表明不同種植模式下檉柳的光合特性表現(xiàn)出不同的響應(yīng)特征[13], 這些成果為研究?jī)?nèi)陸干旱區(qū)檉柳發(fā)揮的生態(tài)意義提供了一定的參考價(jià)值, 但有關(guān)博斯騰湖濱檉柳適宜的地下水埋深探尋的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

本文通過(guò)測(cè)定博斯騰湖北岸不同地下水埋深處檉柳葉片的光合特征參數(shù), 探究博斯騰湖濱塔干檉柳對(duì)不同地下水埋深的響應(yīng)規(guī)律, 旨在為這一區(qū)域植被恢復(fù)及檉柳植物群落的生長(zhǎng)和保護(hù)提供基礎(chǔ)資料, 為保護(hù)博斯騰湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

博斯騰湖(86°40′—87°56′E, 41°56′—42°14′N(xiāo))位于新疆巴音郭楞蒙古自治州境內(nèi), 地處塔里木盆地北部, 是我國(guó)最大的內(nèi)陸淡水湖泊[14]。四周高山環(huán)抱, 海洋氣候微弱, 降水稀少, 蒸發(fā)旺盛, 氣候干旱, 為典型的溫帶荒漠氣候。湖區(qū)多年平均降水量為77.23 mm, 年蒸發(fā)量為2241.48 mm, 年均氣溫7.9 ℃, 7月平均氣溫22.8 ℃, 1月平均氣溫–8.1℃。博斯騰湖西岸以農(nóng)田土和沼澤土為主, 南岸和北岸以沙土為主。分布于湖區(qū)西到西北沿岸的蘆葦沼澤構(gòu)成了湖濱濕地, 面積約為280 km2, 湖濱植物主要有蘆葦()、塔干檉柳(、鹽生草()等。

1.2 數(shù)據(jù)采集與處理

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

距離湖岸線(xiàn)遠(yuǎn)近不同, 檉柳生長(zhǎng)的地下水位不同, 據(jù)此沿博斯騰湖北岸(41°45′—42°15′N(xiāo), 86°00′—86°26′E)垂直湖岸線(xiàn)方向0 m、100 m、200 m設(shè)置3個(gè)樣帶, 并在三個(gè)樣帶內(nèi)選取長(zhǎng)勢(shì)良好的檉柳植被各設(shè)立兩個(gè)5 m×5 m的植物樣方, 并在每個(gè)樣地布設(shè)五個(gè)監(jiān)測(cè)斷面, 在不同斷面又設(shè)有多口觀(guān)測(cè)井位觀(guān)測(cè)地下水埋深。在測(cè)量期間測(cè)得不同樣地地下水埋深分別為0 m (0.082±0.029) m、1.25 m (1.233±0.908) m、2.25 m(2.268±0.501) m。三個(gè)樣帶內(nèi), 所選擇的多年生塔干檉柳的冠幅分別為0 m(P52.35±2.029) cm、1.25 m(P116.32±1.908) cm、2.25 m(P161.36± 2.501) cm。

實(shí)驗(yàn)于2016年9月16日—2016年10月15日進(jìn)行, 這一時(shí)期檉柳的生物積累量基本達(dá)全年最大。選擇典型晴天, 在9:00—12:30(北京時(shí)間)外界條件比較穩(wěn)定時(shí), 選擇樣方內(nèi)3株健康生長(zhǎng)的檉柳植株, 對(duì)向陽(yáng)無(wú)遮光部位的葉片進(jìn)行標(biāo)定, 每簇標(biāo)定的葉片重復(fù)測(cè)定三次。用便攜式光合儀Li-6400- 2B紅藍(lán)光源設(shè)定模擬光輻射, 光輻射強(qiáng)度(R)的梯度設(shè)置為: 1800, 1600, 1400, 1200, 1000, 750, 600, 400, 200, 150, 50, 20, 0 μmol·m–2·s–1。

直接輸出參數(shù): 凈光合速率(, μmol·m–2·s–1); 胞間CO2濃度(, μmol·mol–1)、氣孔導(dǎo)度(, mmol·m–2·s–1)、蒸騰速率(, mmol·m–2·s–1)等光合生理參數(shù)。光合有效輻射(, μmol·m–2·s–1)、大氣溫度(, ℃)、大氣CO2濃度(, μmol·mol–1)、大氣相對(duì)濕度(, %)等環(huán)境因子參數(shù)在輸出光合參數(shù)的同時(shí)同步輸出。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

用光合助手軟件(Photosynthetic Assistant software)對(duì)光響應(yīng)曲線(xiàn)進(jìn)行非直角雙曲線(xiàn)[16,17]擬合(式1), 求算出飽和凈光合速率P, 表觀(guān)量子效率()和暗呼吸效率()等光合生理參數(shù),WUE = P/T, WUE為水分利用效率,為凈光合速率,為蒸騰速率。

式中,P為凈光合速率(μmol·m–2·s–1);為光合有效輻射(μmol·m–?·s–1);P為一定CO2濃度下最大凈光合速率(μmol·m–2·s–1);為光響應(yīng)曲線(xiàn)的初始斜率, 即表觀(guān)量子效率(, μmol·μmol–1);為光響應(yīng)曲線(xiàn)的曲角;為暗呼吸速率(μmol·m–2·s–1)。

原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理采用Microsoft Excel 2013完成, SPSS17.0進(jìn)行單因素法方差分析(One-way ANOVA), Origin8.0制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境因子日變化

測(cè)量期間各環(huán)境因子如圖1所示, 光合有效輻射日變化呈單峰曲線(xiàn), 在14:00達(dá)到最大值(1869μmol·m–2·s–1左右), 氣溫(T)日變化也呈單峰曲線(xiàn), 在16:00時(shí)刻達(dá)到最大值, 空氣相對(duì)濕度在8:00—12:00急劇下降, 可能是因?yàn)殡S著溫度升高空氣中水蒸氣蒸發(fā)加劇, 空氣中的水汽含量降低, 濕度也隨著降低。在12:00—14:00由于地表蒸散作用空氣相對(duì)濕度又快速上升, 16:00—20:00, 空氣相對(duì)濕度()表現(xiàn)平穩(wěn), 呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢(shì)。大氣CO2濃度()波動(dòng)范圍大致在380—390 μmol·mol–1, 8:00—12:00, 大氣CO2濃度()逐漸降低, 12:00—18:00, 曲線(xiàn)變化趨勢(shì)平緩, 傍晚時(shí)濃度略有增加。

圖1 環(huán)境因子日變化

2.2 塔干檉柳的凈光合速率動(dòng)態(tài)變化

如圖2所示, 塔干檉柳光合-光響應(yīng)曲線(xiàn)擬合的決定系數(shù)均在0.96以上, 擬合結(jié)果可以較好的反映塔干檉柳葉片對(duì)光的響應(yīng)過(guò)程。低光強(qiáng)環(huán)境下, 不同地下水埋深處檉柳凈光合速率P隨光合有效輻射的增大均迅速增加, 達(dá)到一定的后,P增幅漸趨平緩呈逐漸下降趨勢(shì)。方差分析結(jié)果顯示, 不同地下水埋深處塔干檉柳的光合-光響應(yīng)(P)有顯著差異(＜0.05)。當(dāng)＞800 μmol·m–2·s–1時(shí), 不同光照條件下, Pn值均表現(xiàn)為:P地下水埋深2.25m＞P地下水埋深1.25m＞P地下水埋深0m。

凈光合速率在一定的環(huán)境條件下反映了植物葉片的最大光合能力。對(duì)不同地下水埋深處塔干檉柳的P值進(jìn)行線(xiàn)性回歸(表1), 并對(duì)P值在從1至16范圍內(nèi)進(jìn)行積分運(yùn)算, 結(jié)果表明: IV地下水埋深2.25m＞IV地下水埋深1.25m＞IV地下水埋深0m(IV為integrated value的縮寫(xiě))。這說(shuō)明地下水埋深2.25 m處檉柳的光合作用能力最強(qiáng)。

2.3 檉柳光合-光響應(yīng)特征參數(shù)

如表2所示, 在一定環(huán)境條件下, 植物葉片的飽和凈光合速率(P)反映了植物利用強(qiáng)光進(jìn)行光合作用的能力。單因素方差分析結(jié)果表明, 不同地下水埋深處塔干檉柳的最大凈光合速率組間差異顯著(＜0.05), 飽和凈光合速率的值表現(xiàn)為:P地下水埋深2.25m＞P地下水埋深1.25m＞P地下水埋深0m。表觀(guān)量子效率()是反映植物在弱光下吸收、轉(zhuǎn)換和利用光能的指標(biāo)[18]。由表2可知, 3種地下水埋深處塔干檉柳的值在0.027—0.043之間,地下水埋深2.25 m處其值最大, 且差異達(dá)到顯著(＜0.05)。光補(bǔ)償點(diǎn)()和光飽和點(diǎn)()是反映植物對(duì)光照需求大小的指標(biāo)[18]。由表2可知, 塔干檉柳具有高光飽和點(diǎn)(963.6—2107.6 μmol·m–2·s–1)和高光補(bǔ)償點(diǎn)(29.7—74.8 μmol·m–2·s–1), 均為耐陰性很弱的喜光植物。這可能與博斯騰湖流域光源充足的自然條件具有一定的關(guān)系。

圖2 不同地下水埋深處塔干檉柳的光合-光響應(yīng)曲線(xiàn)

2.4 塔干檉柳蒸騰速率的光響應(yīng)特征

由圖3可知, 在0—800 μmol·m–2·s–1范圍內(nèi), 塔干檉柳的氣孔導(dǎo)度()都隨著光合有效輻射的增加而增加, 當(dāng)＞800 μmol·m–2·s–1以后, 隨著光強(qiáng)的進(jìn)一步增加, 地下水埋深0 m和1.25 m處的塔干檉柳氣孔導(dǎo)度而呈平穩(wěn)的變化趨勢(shì), 地下水埋深2.25 m處塔干檉柳的氣孔則進(jìn)一步張開(kāi), 氣孔阻力減小,隨著的增強(qiáng)而繼續(xù)增大。

表1 凈光合速率(Pn)的定積分值

注: 變量y代表P, x代表。

表2 不同地下水埋深處塔干檉柳光響應(yīng)曲線(xiàn)特征參數(shù)

注: 采用Duncan 法(＜0.05)檢驗(yàn), 數(shù)據(jù)中標(biāo)不同字母表示差異顯著不同。

胞間CO2濃度()是外界CO2氣體進(jìn)入葉肉細(xì)胞過(guò)程所受各種驅(qū)動(dòng)力和阻力以及葉片內(nèi)部光合作用和呼吸作用的平衡結(jié)果。圖3反映出在0—1000 μmol·m–2·s–1范圍內(nèi), 隨著光強(qiáng)的增加不同地下水埋深處塔干檉柳的胞間CO2濃度()均呈下降的趨勢(shì), 地下水埋深0 m處塔干檉柳的值整體大于地下水埋深1.25 m和2.25 m。當(dāng)800 μmol·m–2·s–1, 地下水埋深1.25 m和2.25 m處塔干檉柳的值隨光強(qiáng)的增加緩慢增加, 地下水埋深0 m處則保持平穩(wěn)的變化趨勢(shì)。值由高到低依次為地下水埋深0 m>地下水埋深2.25 m>地下水埋深1.25 m。

圖3 不同地下水埋深處塔干檉柳的氣孔導(dǎo)度Gs和胞間CO2濃度(Ci)的光響應(yīng)

圖4 蒸騰速率響應(yīng)曲線(xiàn)

由圖4可知,在0—600 μmol·m–2·s–1范圍時(shí), 地下水埋深1.25m處塔干檉柳的蒸騰作用隨光合有效輻射的增加而增強(qiáng), 當(dāng)在600—1000 μmol·m–2·s–1時(shí), 蒸騰速率隨光合有效輻射的增強(qiáng)急劇減弱。當(dāng)在0—1000 μmol·m–2·s–1范圍時(shí), 地下水埋深0 m處和2.25 m處塔干檉柳的T隨光強(qiáng)的增加呈增加趨勢(shì), 當(dāng)＞1000 μmol·m–2·s–1, 地下水埋深0 m和1.25 m處塔干檉柳的T變化趨勢(shì)較緩慢平穩(wěn), 而地下水埋深2.25 m處隨光合有效輻射的增加蒸騰速率迅速增加。

2.5 塔干檉柳水分利用效率的光響應(yīng)特征

水分利用效率()是植物光合和蒸騰特性的綜合反映, 可以反映在干旱缺水的環(huán)境條件下植物耐旱生產(chǎn)力的高低[19], 由圖5可知, 不同地下水埋深處塔干檉柳水分利用效率的光響應(yīng)基本都呈單峰曲線(xiàn), 當(dāng)＞400 μmol·m–2·s–1不同地下水埋深處塔干檉柳均維持較高的水分利用效率。當(dāng)=1000 μmol·m–2·s–1時(shí), 地下水埋深0 m和1.25 m處塔干檉柳的水分利用效率最大, 當(dāng)接近800 μmol·m–2·s–1時(shí), 地下水埋深2.25 m處塔干檉柳的水分利用效率最大, 當(dāng)＞800 μmol·m–2·s–1, 水分利用效率大小依次表現(xiàn)為: 地下水埋深1.25 m＞地下水埋深2.25 m＞地下水埋深0 m。

3 結(jié)論與討論

不同植物的生長(zhǎng)對(duì)地下水位要求的深度不一樣, 隨地下水位變化會(huì)表現(xiàn)出不同的響應(yīng)[20]。通過(guò)植物光合-光響應(yīng)曲線(xiàn)(–)得到的光合生理參數(shù)可以判斷不同尺度植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)狀況, 并為植物的適應(yīng)性評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)[21–23]。本研究對(duì)不同地下水埋深處塔干檉柳的光合-光響應(yīng)特征進(jìn)行了研究。由表2可知, 地下水埋深2.25 m處塔干檉柳的飽和凈光合速率(P)最大(22.89 μmol·m–2·s–1), 比地下水埋深0m(15.79 μmol·m–2·s–1)高31%, 這說(shuō)明不同地下水埋深環(huán)境下塔干檉柳利用強(qiáng)光進(jìn)行光合作用的能力有顯著差異。不同地下水埋深處檉柳的光飽和點(diǎn)(963.6—2107.6 μmol·m–2·s–1)的變化范圍明顯大于光補(bǔ)償點(diǎn)(29.7—74.8 μmol·m–2·s–1)的變化幅度, 這進(jìn)一步說(shuō)明不同地下水埋深環(huán)境下塔干檉柳利用強(qiáng)光進(jìn)行光合作用的能力有明顯差異, 地下水埋深2.25 m處塔干檉柳的光飽和點(diǎn)最高, 光補(bǔ)償點(diǎn)最低, 說(shuō)明此地下水埋深條件對(duì)強(qiáng)光環(huán)境的適應(yīng)性最強(qiáng)。有研究表明植物的表觀(guān)量子效率理論值為0.08—0.125, 但在自然條件下其值為0.04—0.07[16], 本研究檉柳值在0.027—0.043之間, 表現(xiàn)為較低水平但其值在一般植物的范圍內(nèi), 這說(shuō)明其喜光但不是典型的陽(yáng)生植物。暗呼吸速率()可以反應(yīng)植物葉片的生理活性, 在本研究中, 地下水埋深2.25 m處檉柳的＞3 mol·m–2·s–1有較強(qiáng)的呼吸作用, 生理活性最強(qiáng), 能夠較地下水埋深0 m和1.25 m更好的生長(zhǎng)。這與周曉冰[24]等人的研究結(jié)果相一致。

圖5 塔干檉柳水分利用效率的光響應(yīng)

當(dāng)在0—1000 μmol·m–2·s–1范圍內(nèi), 胞間CO2濃度隨著的增強(qiáng)而減小, 葉室內(nèi)的CO2濃度由外源鋼瓶維持在350 μmol·mol–1的恒定水平,值越低, 就越有利于CO2進(jìn)入葉片, 光合潛力就越大。當(dāng)＞1500 μmol·m–2·s–1, 地下水埋深1.25 m和2.25m處塔干檉柳的胞間CO2濃度呈現(xiàn)出隨光強(qiáng)增加而增加的趨勢(shì), 可能是這段光強(qiáng)范圍內(nèi), 這兩處塔干檉柳氣孔導(dǎo)度有一個(gè)迅速增加, 氣孔的開(kāi)合削弱了CO2進(jìn)入葉片的阻力, 葉室內(nèi)的CO2順著CO2梯度進(jìn)入葉室, 造成的增加。這與王會(huì)提和伍維模等人的研究結(jié)果一致[13,26]。

蒸騰作用是植物水分關(guān)系中起主導(dǎo)作用最重要的過(guò)程之一[13]。不同地下水埋深處塔干檉柳蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度值的變化基本相似。在一定的光強(qiáng)范圍內(nèi), 隨著氣孔導(dǎo)度的降低蒸騰速率隨之降低, 隨著氣孔導(dǎo)度的增加蒸騰速率進(jìn)一步增大, 這說(shuō)明氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。如圖4所示, 當(dāng)＞800 μmol·m–2·–1時(shí), 地下水埋深2.25 m處塔干檉柳蒸騰速率迅速增加, 地下水埋深0 m和1.25 m則變化趨勢(shì)較為緩慢平穩(wěn), 胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度也在同期具有相同的變化趨勢(shì), 可能是由于受強(qiáng)光的誘導(dǎo), 氣孔導(dǎo)度驟然增大, 水分通過(guò)氣孔大量散失, 使得蒸騰速率迅速增大。

水分利用效率在一定程度上能夠衡量植物的耗水抗旱性。吳桂林等人[25]發(fā)現(xiàn)檉柳在水分利用方面傾向于靈活的適應(yīng)水分生境波動(dòng)。本研究中, 當(dāng)＞400 μmol·m–2·s–1, 3處地下水埋深處的塔干檉柳維持較高的水分利用效率, 凈光合速率也隨著光強(qiáng)的增加逐步增大, 當(dāng)＞800 μmol·m–2·s–1時(shí), 地下水埋深2.25 m處塔干檉柳水分利用效率有明顯的下降, 這與同期氣孔導(dǎo)度驟增引起蒸騰作用增大有很大關(guān)系。

綜上所述, 在地下水埋深2.25 m處塔干檉柳的冠幅最大長(zhǎng)勢(shì)最佳, 光合作用能力最強(qiáng), 具有較高水分利用效率和較強(qiáng)的蒸騰作用, 生理特性表現(xiàn)出最好的適應(yīng)性, 這種響應(yīng)特征暗示了在博斯騰湖濱, 塔干檉柳適宜生長(zhǎng)地下水位在2.25 m左右。

本文只是在特定時(shí)段內(nèi)對(duì)博斯騰湖北岸不同地下水埋深處塔干檉柳光合-光響應(yīng)特征的研究, 為了更加深入地了解濕地植物對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)地下水埋深生境波動(dòng)的響應(yīng)規(guī)律, 今后還需要做大量細(xì)致的研究工作, 以期為該區(qū)域博斯騰湖濕地自然植被的恢復(fù)和保護(hù)提供依據(jù)。

[1] 伊麗努爾·阿力甫江, 海米提·依米提, 麥麥提吐?tīng)栠d·艾則孜, 等. 1958—2012年博斯騰湖水位變化驅(qū)動(dòng)力[J]. 中國(guó)沙漠, 2015, 35(1): 240–247.

[2] 蘆曉峰, 蘇芳莉, 周林飛, 等. 蘆葦濕地生態(tài)功能及恢復(fù)研究[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào), 2011, 26(4): 53–58.

[3] 尹林克. 中亞荒漠生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵種──檉柳(spp)[J]. 干旱區(qū)研究, 1995, 12(3): 43–47.

[4] XU H, LI Y, XU G Q, ZOU T. Ecophysiological response and morphological adjustment of two Central Asian desert shrubs towards variation in summer precipitation[J]. Plant, Cell and Environment, 2007, 30(4) : 399–409.

[5] HORTON J L, KOLB T E, HART S C. Responses of riparian trees to interannual variation in ground water depth in a semi-arid river basin[J]. Plant, Cell and Environment, 2001, 24(3): 293–304.

[6] 許皓, 李彥, 謝靜霞, 等. 光合有效輻射與地下水位變化對(duì)檉柳屬荒漠灌木群落碳平衡的影響[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2010, 34(4): 376–386.

[7] 陳敏, 陳亞寧, 李衛(wèi)紅, 等. 不同地下水埋深檉柳、蘆葦?shù)纳眄憫?yīng)[J]. 干旱區(qū)地理, 2009, 32(01): 72–80.

[8] 肖生春, 肖洪浪. 極端干旱區(qū)湖岸檉柳徑向生長(zhǎng)對(duì)水環(huán)境演變的響應(yīng)[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 28(2): 39–45.

[9] 張佩, 袁國(guó)富, 莊偉, 等. 黑河中游荒漠綠洲過(guò)渡帶多枝檉柳對(duì)地下水位變化的生理生態(tài)響應(yīng)與適應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 31(22): 6677–6687.

[10] HORTON J L, KOLB T E, HART S C. Responses of riparian trees to interannual variation in ground water depth in a semi-arid river basin [J]. Plant, Cell and Environment, 2001, 24(3): 293–304.

[11] 柴寶峰, 李毳. 甘蒙檉柳與沙棘抗旱性研究[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào), 1998, 4(1): 24–27.

[12] 鄧雄, 李小明, 張希明, 等. 多枝檉柳氣體交換特性研究[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 23(1): 180–187.

[13] DENG X, LI X M, ZHANG X M, et al. Studies on gas exchange ofLbd [J]. Acta Ecologica Sinica, 2003, 23(1), 180–187.

[14] 王會(huì)提, 曾凡江, 張波, 等. 不同種植方式下檉柳光合生理參數(shù)光響應(yīng)特性研究[J]. 干旱區(qū)地理, 2015, 38(4): 753–762.

[15] 劉彬, 王琴, 張海燕. 等. 博斯騰湖蘆葦濕地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及蘆葦生物量影響因素分析[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2014, 35(3): 335–339.

[16] 馬蓉, 麥麥提吐?tīng)栠d·艾則孜, 海米提·依米提, 等. 新疆博斯騰湖北岸蘆葦葉片氣孔導(dǎo)度特征及數(shù)值模擬[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(1): 123–128.

[17] FARQUHAR G D. Models of photosynthesis [J]. Plant Physiology, 2001, 125(1): 42–45.

[18] 劉宇鋒, 蕭浪濤, 童建華, 等. 非直線(xiàn)雙曲線(xiàn)模型在光合光響應(yīng)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2005, 21(8): 76–79.

[19] 王艷杰, 薛達(dá)元, 彭羽. 鹽堿脅迫對(duì)兩個(gè)葡萄品種光合作用-光響應(yīng)特性的影響[J]. 北方園藝, 2011(16): 30–36.

[20] 趙平, 曾小平, 彭少麟, 等. 海南紅豆()夏季葉片氣體交換、氣孔導(dǎo)度和水分利用效率的日變化[J]. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào), 2000, 8(01): 35–42.

[21] 陳亞寧, 李衛(wèi)紅, 陳亞鵬, 等. 新疆塔里木河下游檉柳、蘆葦對(duì)生態(tài)輸水的響應(yīng)[J]. 冰川凍土, 2004, 26(5): 595–601.

[22] 靳甜甜, 劉國(guó)華, 胡嬋娟, 等. 黃土高原常見(jiàn)造林樹(shù)種光合蒸騰特征[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2008, 28(11): 5758–5765.

[23] CLENDENNEN S K, ZIMMENRMAN R C, POWER D A, et al. Photosynthetic response of the giant kelp(phaeophyceae) to ultraviolet Radiation [J]. Journal of Phycology, 1996, 32(4): 614–620.

[24] 張衛(wèi)強(qiáng), 曾令海, 王明懷, 等. 東江中上游主要造林樹(shù)種光合生理特性[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2011, 20(1): 51–57.

[25] 周曉兵, 張?jiān)? 王莎莎, 等. 3 種荒漠植物幼苗生長(zhǎng)和光合生理對(duì)氮增加的響應(yīng)［J］. 中國(guó)沙漠, 2011, 31(1): 82–89.

[26] 吳桂林, 蔣少偉, 周天河, 等. 不同地下水埋深胡楊與檉柳幼苗的水分利用策略比較[J]. 干旱區(qū)研究, 2016, 33(6): 1209–1216.

[27] 伍維模, 李志軍, 羅青紅, 等. 土壤水分脅迫對(duì)胡楊、灰葉胡楊光合作用-光響應(yīng)特性的影響［J］. 林業(yè)科學(xué), 2007, 43(5): 30–35.

黨亞玲, 韓煒, 馬霄華, 等. 博斯騰湖北岸不同地下水埋深對(duì)塔干檉柳光合特性的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2017, 36(6): 188-194.

DANG Yaling, HAN Wei, MA Xiaohua, et al. Effects on photosynthetic characteristics ofto different groundwater depth on the north shore of Boston Lake[J]. Ecological Science, 2017, 36(6): 188-194.

Effects on photosynthetic characteristics ofto different groundwater depth on the north shore of Boston Lake

DANG Yaling1,2,3, HAN Wei1,2,*, MA Xiaohua1,2, GUAN Wenke3, FEI Bingqiang1,2, CUI Kaiqiang1,2, ZHANG Ya1,2

1. Key Laboratory of Arid Area of Lake Environment and Natural Resources of Xinjiang, Urumqi 830054, China 2. The School of Geographic Sciences and Tourism, Xinjiang Normal University, Urumqi 830054, China 3. Xinjiang Academy of Forestry Science, Urumqi 830054, China

On the north shore of Bosten Lake, we took, the dominant species, as research object to analyze the response and adaptation mechanism to different groundwater depth. Along the vertical lake shoreline on the north shore, we chose some same ageat the groundwater depth 0 meter, 1.25 meter and 2.25 meter, and used Li-6400XT, a portable photosynthesis system, to measure the photosynthetic light response.Results were as follows.(1) When the photosynthetic active radiation () was higher than 800 μmol·m–2·s–1, the net photosynthetic rate () values of three plants were ranked as groundwater depth 2.25 meter > groundwater depth 1.25 meter > groundwater depth 0 meter at the same light intensity. (2) When the groundwater depth was 2.25 m, thevalue maintained the highest, so did the dark respiration rate, and the light saturation point, but its light compensation point was the lowest, which indicated that theat this groundwater depth had the best ability to environment. (3) When thewas higher than 1000 μmol·m–2·s–1, the intercellular CO2concentration() and transpiration rate () increased with the enhance of light intensity at the groundwater depth 2.25 m. While the trend was relatively stable at the groundwater depth 0 m and 1.25 m. (4) When thewas less than 400 μmol·m–2·s–1, the overall values of three water use efficiency () response curves were roughly as follows:of groundwater depth 2.25 m > the one of groundwater depth 1.25m > the one of groundwater depth 0 m. The results indicated that various physiological indexes ofshowed the best, such as photosynthetic parameters and water use efficiency, which told that thoseat the groundwater depth 2.25 meter showed the best adaptability to wetland environment on the north shore of Bosten Lake, and 2.25 meter might be the optimal groundwater depth for growth ofin Bosten Lake.

Bosten Lake; groundwater depth;; Photosynthetic characteristics

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.06.026

Q494

A

1008-8873(2017)06-188-07

2017-08-06;

2017-10-9

塔里木河中下游胡楊生態(tài)修復(fù)研究與示范(HY-2.3); 教育部人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目青年基金-新疆焉耆盆地生態(tài)安全研究(14XJJCZH003); 新疆師范大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金-克里雅河流域蘆葦對(duì)水鹽運(yùn)移的生理生態(tài)響應(yīng)(XJNUBS1214); 新疆干旱區(qū)湖泊環(huán)境與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金-博斯騰湖生態(tài)環(huán)境特征對(duì)區(qū)域氣候變化的響應(yīng)機(jī)制研究(XJDX0909-2012-07)

黨亞玲(1990—), 女, 甘肅定西人, 研究生, 在讀碩士, 主要從事綠洲生態(tài)建設(shè)與規(guī)劃, E-mail: daqngyaling@yeah.net

韓煒, 副教授, 碩士生導(dǎo)師, 研究方向: 綠洲生態(tài)建設(shè)與規(guī)劃, E-mail: hanweiaaa@163.com