果糧間作對仁用杏葉片光合特性的影響

蔡倩 白一光

摘要：研究遼西風(fēng)沙半干旱區(qū)果糧間作模式下仁用杏葉片的光合響應(yīng)機(jī)制。以仁用杏為研究對象，采用田間小區(qū)試驗，設(shè)置仁用杏大豆間作、仁用杏花生間作、仁用杏谷子間作、仁用杏單作4個處理，考察果糧間作模式對仁用杏葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度及水分利用效率的影響。結(jié)果表明：作物苗期，3種間作模式仁用杏葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度及水分利用效率等指標(biāo)與仁用杏單作無明顯差異;作物生育旺盛期，間作花生和間作谷子仁用杏葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度及水分利用效率等指標(biāo)均明顯高于仁用杏單作，而仁用杏大豆間作效果不明顯。間作模式可以促進(jìn)仁用杏光合作用的增強(qiáng)及水分利用效率的提高，該結(jié)果可為區(qū)域果糧間作模式示范推廣提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：仁用杏;間作;光合特性;水分利用效率

中圖分類號：S662.2? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2020）05-0020-04

遼西風(fēng)沙半干旱區(qū)位于科爾沁沙地南部。該地區(qū)干旱少雨，年降水量僅為 300～450 mm，同時大風(fēng)危害嚴(yán)重，冬、春季起沙風(fēng)達(dá)691次以上，平均風(fēng)速3.33 m/s，最大瞬間風(fēng)速32.00 m/s，是中國生態(tài)脆弱區(qū)之一。果糧間作模式能夠防風(fēng)固沙、提高資源利用效率、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，該地區(qū)主要推廣仁用杏與矮稈作物間作模式。目前關(guān)于仁用杏與作物間作模式的研究主要集中在間作系統(tǒng)土地當(dāng)量比、土壤微生物及間作作物的產(chǎn)量、水分利用效率、光合特性等方面，而關(guān)于間作對仁用杏光合特性影響的研究較少。本課題以仁用杏為研究對象，探索果糧間作對仁用杏葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度及水分利用效率的影響，以期為遼西風(fēng)沙半干旱區(qū)確定適宜的果糧間作模式、提高農(nóng)田生產(chǎn)能力、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料：10 a生仁用杏，品種為“超仁”。試驗地點：遼寧省阜新市彰武縣章古臺鎮(zhèn)，屬風(fēng)沙半干旱區(qū)，基礎(chǔ)理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)0.87%、堿解氮12.60 mg/kg、速效磷6.75 mg/kg、速效鉀40.23 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2012—2013年進(jìn)行。仁用杏與作物間作2 a。仁用杏間作的株行距為2.0 m×12.0 m，仁用杏單作的株行距為2.0 m×5.0 m，間作作物的行間距為0.5 m。共設(shè)4個處理，分別為仁用杏間作大豆（I）、仁用杏間作花生（II）、仁用杏間作谷子（III）、仁用杏單作（CK）。

1.3 試驗方法

在間作作物苗期（5月末）和生育旺盛期（7月中旬），選擇長勢一致的仁用杏，挑選光照良好的頂部新梢的中部功能葉進(jìn)行測定。在晴朗無云的天氣，利用英國PP-system公司的CIRAS-1型便攜式光合系統(tǒng)測定葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）。測定時間為6∶00—18∶00，每隔2 h測定1次，每次測定重復(fù)3次。計算得出水分利用效率（Pn/ Tr）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同間作模式對仁用杏葉片凈光合速率的影響

5月（間作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同間作模式對仁用杏葉片凈光合速率（Pn）的影響如圖1所示。

由圖1可以看出：5月和7月間作和單作模式仁用杏葉片Pn日變化呈雙峰曲線趨勢。5月各模式仁用杏葉片Pn均在10∶00左右出現(xiàn)第一個高峰，14∶00左右出現(xiàn)第二個高峰，且第一個峰值大于第二個峰值;Pn日平均值表現(xiàn)為3種間作模式均高于單作模式，但與單作模式間差異未達(dá)到顯著水平?？梢?，作物苗期間作模式對仁用杏葉片Pn影響不大。7月各模式仁用杏葉片Pn均在8∶00左右出現(xiàn)第一個高峰，

16∶00左右出現(xiàn)第二個高峰;Pn日平均值表現(xiàn)為3種間作模式均高于單作模式，且有早晚差異小、午間差異大的趨勢。12∶00時，間作大豆、間作花生、間作谷子的仁用杏葉片Pn比仁用杏單作分別提高了18.28%，19.69%，36.57%;14∶00時，比仁用杏單作分別提高了24.48%，30.13%，45.20%;18∶00時，比仁用杏單作分別提高了3.49%，5.81%，6.98%?？梢姡g作能提高仁用杏葉片午間光能的利用，從而增加全天光合產(chǎn)物的積累。3種間作模式Pn日平均值表現(xiàn)為間作谷子>間作花生>間作大豆，均高于仁用杏單作，分別比仁用杏單作提高了25.94%，16.97%，10.18%，且與仁用杏單作間差異達(dá)到顯著水平。這可能是因為間作改善了系統(tǒng)的溫度、濕度和CO2濃度等環(huán)境因子，從而提高了仁用杏葉片的凈光合速率。

2.2 不同間作模式對仁用杏葉片蒸騰速率的影響

5月（間作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同間作模式對仁用杏葉片蒸騰速率（Tr）的影響如圖2所示。

由圖2可以看出：5月和7月各模式仁用杏葉片Tr的日變化均呈先升高后下降的趨勢。5月各模式仁用杏葉片Tr在6∶00—14∶00呈上升趨勢，在14∶00出現(xiàn)高峰，之后迅速下降;3種間作模式仁用杏葉片Tr日平均值均高于單作模式，但與單作模式間差異未達(dá)到顯著水平。7月各模式仁用杏葉片Tr在6∶00—8∶00迅速升高，10∶00達(dá)到高峰，之后緩慢下降，14∶00之后迅速下降?？梢姡缤黹g作模式對仁用杏葉片Tr影響較小，中午間作模式仁用杏葉片Tr顯著提高。3種間作模式仁用杏葉片Tr日平均值表現(xiàn)為間作谷子>間作花生>間作大豆，均高于仁用杏單作，比仁用杏單作分別提高了10.59%，7.63%，5.93%，且與仁用杏單作間差異達(dá)到顯著水平;間作花生與間作谷子間差異未達(dá)到顯著水平，但二者均與間作大豆間差異達(dá)到顯著水平。

2.3 不同間作模式對仁用杏葉片氣孔導(dǎo)度的影響

5月（間作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同間作模式對仁用杏葉片氣孔導(dǎo)度（Gs）的影響如圖3所示。

由圖3可以看出：5月和7月各模式仁用杏葉片Gs日變化呈雙峰曲線趨勢，與Pn變化趨勢基本一致。5月3種間作模式仁用杏葉片Gs均高于仁用杏單作模式，但與單作模式間差異未達(dá)到顯著水平?？梢?，作物苗期間作對仁用杏葉片Gs影響不大。7月各模式仁用杏葉片Gs的兩個高峰與Pn出現(xiàn)的時間一致;Gs日平均值表現(xiàn)為3種間作模式均高于單作模式;各處理仁用杏葉片Gs上午值最高，初步分析可能與早上空氣相對濕度有關(guān)。3種間作模式仁用杏葉片Gs日平均值表現(xiàn)為間作谷子>間作花生>間作大豆，均高于仁用杏單作，比仁用杏單作分別提高了19.83%，13.23%，8.72%，且與仁用杏單作間差異達(dá)到顯著水平;間作大豆與間作花生間差異不顯著，但二者均與間作谷子間差異達(dá)到顯著水平。

2.4 不同間作模式對仁用杏葉片水分利用效率的影響

5月（間作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同間作模式對仁用杏葉片水分利用效率（Pn/Tr）的影響如圖4所示。

由圖4可以看出：5月各模式仁用杏葉片水分利用效率（Pn/Tr）日變化均呈逐漸降低的趨勢，最高值出現(xiàn)在早上，最低值出現(xiàn)在晚上;3種間作模式仁用杏葉片Pn/Tr日平均值均略高于單作模式，但與單作模式間差異未達(dá)到顯著水平。7月各模式仁用杏葉片Pn/Tr日變化呈先下降后上升再下降的趨勢，在6∶00最高，之后迅速下降，在14∶00達(dá)到最低值，之后又迅速回升，16∶00達(dá)到一個小高峰，之后又迅速下降;3種間作模式仁用杏葉片Pn/Tr日平均值表現(xiàn)為間作谷子>間作花生>間作大豆，均高于仁用杏單作，比仁用杏單作分別提高了10.59%，7.63%，5.93%，且與仁用杏單作間差異達(dá)到顯著水平。這可能是因為間作作物在生育旺盛期改善了系統(tǒng)內(nèi)土壤和空氣的溫濕度等，從而明顯提高了仁用杏的水分利用效率。

3 結(jié)論與討論

光合作用是植物生長發(fā)育的基礎(chǔ)。葉片作為植物最重要的同化器官，是植物體新陳代謝最為活躍的部位。光照強(qiáng)度直接影響植物葉片的光合作用。對果樹而言，株行距、高度、冠幅等因素直接影響光照強(qiáng)度。間作能在時間和空間上更好地利用光能，達(dá)到提高果樹光合效率的目的。本課題研究表明，在作物生育旺盛期（7月）仁用杏與作物間作提高了仁用杏葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率及水分利用效率，這與丁松爽等人和堯渝等人的研究結(jié)果基本一致。原因可能是間作改善了模式內(nèi)光照、空氣溫濕度、CO2濃度等環(huán)境因子，從而增強(qiáng)了仁用杏的光合作用。

植物光合日變化是植物積累光合產(chǎn)物的基礎(chǔ)，直接影響植物干物質(zhì)產(chǎn)量，但植物光合的“午休現(xiàn)象”是物質(zhì)生產(chǎn)的限制因素。本課題研究表明，間作模式仁用杏葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均出現(xiàn)了“午休現(xiàn)象”，但單作模式中午仁用杏葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度降幅大于間作模式，可見間作模式使仁用杏葉片光合“午休現(xiàn)象”得到了明顯緩解，這與云雷等人的研究結(jié)果一致。原因是蒸騰速率的提高與氣孔導(dǎo)度的增大是分不開的，氣孔導(dǎo)度越大阻力越大，蒸騰速率就越高。此外，蒸騰速率的影響因素還有溫度、土壤水分等。通過與凈光合速率進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，蒸騰速率的變化趨勢與凈光合速率相似，說明系統(tǒng)內(nèi)仁用杏蒸騰速率的變化也會影響到光合速率，且各間作模式間影響程度不同。

綜合以上分析，仁用杏與不同作物間作均提高了仁用杏葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度及水分利用效率，其中以仁用杏間作花生和間作谷子效果最佳，間作大豆次之。該結(jié)果可為遼西風(fēng)沙半干旱區(qū)果糧間作模式示范推廣提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] BAI W，SUN Z X，ZHENG J M，et al.Mixing trees and crops increases land and water use efficiencies in a semi-arid area[J].Agricultural Water Management，2016（178）：281-290.

[2] 蔡倩，杜國棟，呂德國，等.科爾沁沙地南部果—草（糧）間作模式對土壤微生物和酶的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28（4）：217-221.

[3] 白偉，孫占祥，鄭家明，等.風(fēng)沙半干旱區(qū)仁用杏間作對作物產(chǎn)量和水分利用的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2017，38（9）：574-582.

[4] 王慧新，顏景波，何躍，等.風(fēng)沙半干旱區(qū)果糧立體復(fù)合模式下土壤水分與微生物量碳變化特征及產(chǎn)量效益評價[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2011，29（2）：90-94，104.

[5] 丁松爽，蘇培璽，嚴(yán)巧娣，等.不同間作條件下棗樹的光合特性研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2009，27（1）：184-189.

[6] 堯渝，張廳，馬偉偉，等.不同間作模式對茶樹光合生理及茶葉品質(zhì)的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，362（4）：48-51.

[7] 胡月，張倩，孫東彬，等.模擬酸雨對桑樹葉片光合日變化的影響[J].草業(yè)科學(xué)，2015，32（11）：1 862-1 870.

[8] 云雷，畢華興，田曉玲，等.晉西黃土區(qū)果農(nóng)間作的種間主要競爭關(guān)系及土地生產(chǎn)力[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2011（5）：122-129.

[9] 朱文旭，張會慧，許楠，等.間作對桑樹和谷子生長和光合日變化的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2012（7）：89-96.

[10] 劉碧云，葉龍華.干旱脅迫對植物光合特性及激素含量的影響[J].防護(hù)林科技，2016，152（5）：68-70.