土壤水分對(duì)濕地松幼苗光合特征的影響

陳志鋒

（福建省南安市林業(yè)局眉山鄉(xiāng)林業(yè)工作站，福建 南安 362314）

通過(guò)控制土壤水分含量的變化，研究這一參數(shù)對(duì)濕地松光合響應(yīng)的影響，明確濕地松在耐旱性及耐水淹等特性上的表現(xiàn)，為眉山鄉(xiāng)綠化造林工作提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2016年6月中旬，將生長(zhǎng)狀況基本一致的100株濕地松幼苗移栽入花盆，每盆1株。選擇盆高與盆口直徑一致的花盆，將土壤曬干，去除雜質(zhì)后裝入盆中，每盆土的重量為4kg。所有植株在相同條件下進(jìn)行培養(yǎng)，并于當(dāng)年7月20日，將所有植株移入透明遮雨棚內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將所有植株隨機(jī)分為以下4組：對(duì)照CK（常規(guī)供水）、輕度干旱T1、水飽和T2、水淹T3，其中，CK的含水量為田間持水量的70%～80%；T1的含水量為田間持水量的50%～55%；T2組所有植株種植土壤始終保持在水飽和狀態(tài)；T3組所有植株呈水淹狀態(tài)，水淹至土壤表面5cm。試驗(yàn)時(shí)間為：2016月8月1日～2016年11月15日。

1.3 參數(shù)測(cè)量

1.3.1 氣體交換參數(shù)測(cè)量。針對(duì)所有植株進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，測(cè)量環(huán)境均為：室溫25℃、相對(duì)濕度60%～70%；光合有效輻射為1200μmoL/m；CO2濃度為400μmoL/m。具體的測(cè)量步驟為：選取植株健康葉在飽和光強(qiáng)下進(jìn)行30min的光誘導(dǎo)，完成這一步驟后，使用光合分析儀對(duì)氣體交換系數(shù)進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)過(guò)測(cè)量之后，植株具體的水分利用效率可以通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算：水分利用效率=凈光合速率/蒸騰速率。

1.3.2 光合色素含量測(cè)量。使用浸提法及分光光度計(jì)對(duì)葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。

1.3.3 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)量。使用光合分析儀對(duì)植株葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量步驟如下：植株暗適應(yīng)2h后對(duì)初始熒光（F0）進(jìn)行測(cè)量；給予飽和脈沖光測(cè)量最大熒光（Fm）；給予光化學(xué)光進(jìn)行測(cè)量得到Fs；照射1次飽和脈沖光進(jìn)行測(cè)量得到Fm＇；關(guān)閉光化學(xué)光照射遠(yuǎn)紅光3s進(jìn)行測(cè)量得到F0＇。

結(jié)合以上數(shù)據(jù)，可以通過(guò)下列式子分別對(duì)可變熒光Fv、PSⅡ最大光化學(xué)效率、PSⅡ電子傳遞速率ETR等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS16.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用一元方差分析法對(duì)濕地松光合特征相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤含水量對(duì)濕地松幼苗凈光合速率的影響

T1組凈光合速率呈明顯下降的趨勢(shì)，脅迫后期下降幅度有所減緩，脅迫末期相比于對(duì)照組凈光合速率下降了21%，P＜0.001。T2組植株的凈光合速率在試驗(yàn)前期無(wú)明顯下降，從第50d起開(kāi)始出現(xiàn)明顯變化，脅迫末期相比于對(duì)照組下降了20%。T3初期凈光合速率無(wú)下降狀況，從第25d起出現(xiàn)變化，低于對(duì)照組數(shù)值35%，在試驗(yàn)進(jìn)行到第50d時(shí)出現(xiàn)回升，僅低于對(duì)照組數(shù)值12.8%，脅迫末期相比于對(duì)照組下降了20%，P＜0.01。

2.2 土壤含水量對(duì)濕地松幼苗成長(zhǎng)過(guò)程中水分利用效率的影響

經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，所有試驗(yàn)組植株的水分利用效率在試驗(yàn)過(guò)程中均呈現(xiàn)出了先上升、后下降的趨勢(shì)。其中：T1組在試驗(yàn)第25d后出現(xiàn)了大幅上升，并于第50d達(dá)到峰值；T2、T3在脅迫末期顯的數(shù)值則明顯低于對(duì)照組。

2.3 土壤含水量對(duì)濕地松幼苗光合色素含量的影響

T1組的總?cè)~綠素含量在試驗(yàn)過(guò)程中呈現(xiàn)出了先降后升的趨勢(shì)，并在試驗(yàn)進(jìn)行到第100d時(shí)達(dá)到了峰值。同時(shí)，T1組植株的類(lèi)胡蘿卜素總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，并同樣在試驗(yàn)進(jìn)行到第100d時(shí)達(dá)到了峰值，其數(shù)值明顯高于對(duì)照組，P＜0.001。

T2組的總?cè)~綠素含量基本與對(duì)照組數(shù)值沒(méi)有明顯的差異，其類(lèi)胡蘿卜素的含量則總體呈現(xiàn)出了先升后降的趨勢(shì)，并在試驗(yàn)進(jìn)行到第50d時(shí)達(dá)到了峰值，脅迫末期比對(duì)照組低15.2%，P＜0.05。

T3組在試驗(yàn)過(guò)程中的總?cè)~綠素及類(lèi)胡蘿卜素均處于最低水平，脅迫末期數(shù)值明顯低于對(duì)照組，P＜0.001。

2.4 土壤含水量對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

對(duì)于PSⅡ最大光化學(xué)效率來(lái)說(shuō)，T1組在試驗(yàn)過(guò)程中呈現(xiàn)出了先升后降的趨勢(shì)，其余2組則出現(xiàn)了持續(xù)下降的狀況，其中T3組的下降幅度最大，脅迫末期數(shù)值明顯低于對(duì)照組，P＜0.001。對(duì)于ETR來(lái)說(shuō)，T1組在試驗(yàn)過(guò)程中數(shù)值上的變化波動(dòng)程度較大，規(guī)律并不明顯，而T2組則呈現(xiàn)出了先降后升的趨勢(shì)，T3組數(shù)值則在脅迫后期出現(xiàn)了一定程度的上升。從數(shù)值上來(lái)說(shuō)，T1組相比較于對(duì)照組出現(xiàn)了明顯的差異；T2組在數(shù)值上與對(duì)照組的差異并不明顯；T3組從試驗(yàn)的第25d起直到試驗(yàn)結(jié)束，其ETR的值均低于對(duì)照組。

3 討論

結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析來(lái)看，土壤水分的不同將會(huì)導(dǎo)致濕地松幼苗成長(zhǎng)過(guò)程中光合特征相關(guān)參數(shù)的不同，進(jìn)而對(duì)濕地松的生長(zhǎng)狀況產(chǎn)生影響。本文將在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同的光合特征參數(shù)，討論土壤水分所產(chǎn)生的具體影響。

凈光合速率參數(shù)的高低將會(huì)對(duì)植物在逆境環(huán)境中光合生理生態(tài)響應(yīng)能力產(chǎn)生直接影響。根據(jù)現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)來(lái)看，耐淹性較好的植物在短時(shí)間內(nèi)可能會(huì)因?yàn)橥寥篮繉?dǎo)致凈光合速率受到影響。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，這類(lèi)植物將會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的適應(yīng)性，凈光合速率也將重新恢復(fù)到正常水平。本文討論的濕地松幼苗在土壤呈水飽和或水淹狀態(tài)下，濕地松仍能保持正常的生長(zhǎng)狀態(tài)，即濕地松具備良好的耐淹性能。同樣，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在土壤較為干旱的情況下，濕地松自身的凈光合速率仍能保持在較好的水平，即濕地松幼苗具備較好的抗旱能力。

對(duì)于水分利用效率來(lái)說(shuō)，適度的干旱狀況能進(jìn)一步提高植物在這一參數(shù)上的表現(xiàn)。濕地松幼苗能在土壤干旱的狀態(tài)下，通過(guò)提高水分利用率，保證凈光合速率維持在正常水平，這與通過(guò)T1組得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)一致。結(jié)合T2、T3組所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果，濕地松幼苗對(duì)于水淹環(huán)境有正面的響應(yīng)和適應(yīng)對(duì)策。

葉綠素含量能夠反應(yīng)植物光合作用的強(qiáng)度，類(lèi)胡蘿卜素在植物生長(zhǎng)過(guò)程中，則承擔(dān)著吸收和傳遞電子的任務(wù)，同時(shí)，能起到抗氧化、清除自由基的作用。T1、T2組葉綠素含量并沒(méi)有受到土壤水含量的影響，類(lèi)胡蘿卜素的含量則隨著土壤水分的不同出現(xiàn)了一定的變化。即在輕度干旱或水飽和的情況下，濕地松幼苗仍能保持較高的葉綠素含量。同時(shí)，通過(guò)類(lèi)胡蘿卜素含量的變化，濕地松在土壤含水量變化的情況下，也能避免葉綠素的光氧化現(xiàn)象。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，能反映出植物應(yīng)對(duì)環(huán)境變化時(shí)的響應(yīng)機(jī)制，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，試驗(yàn)組土壤含水量的變化，均對(duì)濕地松PSⅡ最大光化學(xué)效率產(chǎn)生了一定影響。但同時(shí)，濕地松幼苗對(duì)于土壤水分脅迫有積極響應(yīng)，PSⅡ反應(yīng)中心能維持較高比例的開(kāi)放部分，保證穩(wěn)定的電子傳遞。

綜上所述，土壤水分條件將對(duì)濕地松幼苗的光合生理特性產(chǎn)生顯著影響，而對(duì)于濕地松這一植物本身來(lái)說(shuō)，濕地松能夠在一定時(shí)間內(nèi)，對(duì)土壤水分脅迫產(chǎn)生積極響應(yīng)。也就是說(shuō)，濕地松同時(shí)具備耐旱性與耐水淹的特點(diǎn)，應(yīng)被廣泛應(yīng)用于眉山鄉(xiāng)的綠化造林等工作中。