干旱荒漠區(qū)2個(gè)‘早酥’梨品種光合特性與樹(shù)齡的相關(guān)性研究

韓多紅 周德峰 孟好軍

摘?要：為探究2個(gè)‘早酥梨品種的光合特性與樹(shù)齡的相關(guān)性關(guān)系。在田間條件下，以‘紅早酥和‘早酥為試驗(yàn)材料，測(cè)定了葉綠素含量、凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）等光合指標(biāo)。結(jié)果表明，‘紅早酥和‘早酥的葉綠素含量與樹(shù)齡間呈顯著的正相關(guān)（P<0.05），蒸騰速率（Tr）與樹(shù)齡間呈極顯著的負(fù)相關(guān)（P<0.01）;凈光合速率（Pn）、水分利用效率（WUE）、飽和水汽壓差（VPD）均隨著樹(shù)齡的增加而升高，其中7年樹(shù)齡的梨樹(shù)更能有效的利用土壤水分，而3年的幼樹(shù)蒸騰作用較強(qiáng)，光合性能較弱。綜合比較，中齡的2種‘早酥梨樹(shù)比幼齡樹(shù)具有更強(qiáng)的光合能力，‘早酥的光合能力強(qiáng)于‘紅早酥。

關(guān)鍵詞：‘早酥梨;不同樹(shù)齡;光合特性;相關(guān)性分析

文章編號(hào)：2096-8108（2020）03-0001-05?中圖分類號(hào)：S661.2?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：In order to explore the correlation between the photosynthetic characteristics of two pear cultivars with different tree ages， chlorophyll content， net photosynthetic rate （Pn）， transpiration rate （Tr）， stomatal conductance （Gs） and other photosynthetic indexes were determined by using ‘Hongzaosu and ‘Zaosu as experimental materials under field conditions. The results showed that the chlorophyll contents of ‘Hongzaosu and ‘Zaosu were positively correlated with tree age （P<0.05）， and the transpiration rate （Tr） was negatively correlated with tree age （P< 0.01）. net photosynthetic rate （Pn）， water use efficiency （WUE） and saturated vapor pressure difference （VPD） all increased with the increase of tree age. Among them， 7-year-old pear trees could use soil water more effectively， while 3-year-old saplings had stronger transpiration and weaker photosynthetic performance. Comprehensive comparison showed that the two kinds of ‘Zaosu pear trees of middle age had stronger photosynthetic capacity than the young trees， and the photosynthetic capacity of ‘Zaosu was stronger than that of ‘Hongzaosu.

Keywords：‘Zaosu pear;Different age;Photosynthetic characteristicsp;Correlation analysis

張掖市位于甘肅河西走廊中部，梨樹(shù)是當(dāng)?shù)刂饕耘喙麡?shù)種類，栽培歷史悠久，主要分布在灌區(qū)和城郊地區(qū)[1]。栽培品種主要是‘蘋果梨、‘早酥梨、‘軟兒梨等。目前，關(guān)于對(duì)‘早酥和‘紅早酥的研究主要集中在栽培技術(shù)[2-3]、果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分[4-5]、病蟲(chóng)害防治[6-7]等方面，但對(duì)不同樹(shù)齡‘早酥和‘紅早酥光合特性的相關(guān)性研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究從植物生長(zhǎng)的年周期來(lái)闡述不同樹(shù)齡‘早酥和‘紅早酥光合特性的變化規(guī)律及光合作用與樹(shù)齡的相關(guān)性，為2個(gè)梨品種在干旱荒漠區(qū)的栽培管理和生長(zhǎng)研究提供參考和依據(jù)。

1?材料和方法

1.1?試驗(yàn)區(qū)自然概況

試驗(yàn)區(qū)位于河西走廊中段，為典型的干旱荒漠區(qū)，東經(jīng)100°6′～100°52′，北緯38°32′～39°24′。氣候?qū)倜黠@的大陸性荒漠氣候，降雨量為129 mm，年平均蒸發(fā)量2 047 mm;多年平均氣溫為7 ℃，太陽(yáng)年輻射總量為147.99 kcal/cm3，年平均日照時(shí)數(shù)3 255.4 h，屬北方長(zhǎng)日照地區(qū);歷年最高氣溫37.4 ℃，最低氣溫-28 ℃;≥0℃積溫3 388 ℃，≥10 ℃積溫2 896.6 ℃，無(wú)霜期150 d，晝夜溫差大;災(zāi)害性天氣有大風(fēng)、沙塵暴、干熱風(fēng)、干旱、晚霜凍等。土壤類型為沙壤土，透氣性好，保水保肥能力差。

1.2?試驗(yàn)材料

在張掖市甘州區(qū)優(yōu)質(zhì)梨果示范園內(nèi)選取人工種植、樹(shù)齡分別為3～7年的梨樹(shù)，供試材料為‘早酥及其紅色芽變‘紅早酥，采用常規(guī)栽培技術(shù)管理，管理?xiàng)l件相同，各樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)良好。

1.3?試驗(yàn)方法

于2019年7月，在果園隨機(jī)選擇2個(gè)品種不同樹(shù)齡的梨樹(shù)，每個(gè)處理3株。采用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定葉綠素SPAD值，LI-6400便攜式光合系統(tǒng)測(cè)定各項(xiàng)光合指標(biāo)。選擇晴天無(wú)云、太陽(yáng)輻射強(qiáng)的天氣條件測(cè)定，時(shí)間段為上午9：00-11：00，氣溫28～30℃，空氣相對(duì)濕度20%左右。每個(gè)試驗(yàn)樹(shù)種測(cè)試6個(gè)樣葉，每個(gè)樣葉記錄數(shù)據(jù)6次，結(jié)果取平均值。光合生理指標(biāo)包括凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、水分利用效率（WUE）、飽和水汽壓差（VPD）。

1.4?數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20. 0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA）、LSD法進(jìn)行多重比較（P<0.05）、Pearson法進(jìn)行相關(guān)性分析，Origin 8.0繪圖。

2?結(jié)果與分析

2.1?葉綠素及光合參數(shù)測(cè)定

2.1.1?不同樹(shù)齡‘紅早酥和‘早酥葉綠素含量的變化

由圖1可以看出，在7年的樹(shù)齡時(shí)，‘紅早酥和‘早酥的葉綠素含量較3年樹(shù)齡出現(xiàn)升高，升幅分別為23.38%和39.74%;‘紅早酥的葉綠素值在3～4年樹(shù)齡間、5～7年的樹(shù)齡間均無(wú)顯著性差異（P>0.05）;‘早酥的葉綠素值在3～5年樹(shù)齡間有顯著性差異（P<0.05），但6～7年樹(shù)齡間無(wú)顯著性差異（P>0.05）。

2.1.2?不同樹(shù)齡‘紅早酥和‘早酥光合速率（Pn）的變化

由圖2可以看出，在3～7年的樹(shù)齡增長(zhǎng)時(shí)，‘紅早酥和‘早酥的凈光合速率（Pn）均隨之增大，但‘早酥的增幅較大，為136.57%;在7年樹(shù)齡時(shí)，‘紅早酥和‘早酥的Pn基本相同，均在19.7 μmol·m-1·s-1左右?！t早酥的7年與3年樹(shù)齡間存在顯著性差異（P<0.05），但與4～6年樹(shù)齡間無(wú)顯著性差異（P>0.05）;‘早酥的6、7年樹(shù)齡與4、5年樹(shù)齡和3年樹(shù)齡間均有顯著性差異（P<0.05）。

2.1.3?不同樹(shù)齡‘紅早酥和‘早酥蒸騰速率（Tr）的變化

由圖3可以看出，‘紅早酥和‘早酥的蒸騰速率（Tr）均隨著樹(shù)齡的增大而不斷降低，但‘紅早酥的降幅較大，為71.60%?！t早酥在3～5年的樹(shù)齡間，其Tr值無(wú)顯著性差異（P>0.05）;‘早酥的7年與3年樹(shù)齡間存在顯著性差異（P<0.05），但與4、5、6年樹(shù)齡間無(wú)顯著性差異（P>0.05）。

2.1.4?不同樹(shù)齡‘紅早酥和‘早酥氣孔導(dǎo)度（Gs）的變化

由圖4可以看出，‘紅早酥和‘早酥的氣孔導(dǎo)度（Gs）隨著樹(shù)齡的增大出現(xiàn)了“先降低，后升高”的趨勢(shì)，在5年樹(shù)齡時(shí)降至最小。其中，3、6和7年樹(shù)齡的‘紅早酥和‘早酥的Gs值差異較小。5年樹(shù)齡的‘紅早酥與3、4年樹(shù)齡間存在顯著性差異（P<0.05），但5年樹(shù)齡的‘早酥只與3年樹(shù)齡間存在顯著性差異（P<0.05）。

2.1.5?不同樹(shù)齡‘紅早酥和‘早酥胞間CO2濃度（Ci）的變化

由圖5可以看出，‘紅早酥和‘早酥的胞間CO2濃度（Ci）在7年樹(shù)齡時(shí)明顯高于其它樹(shù)齡。在3～7年樹(shù)齡時(shí)，‘紅早酥的Ci值均高于‘早酥;3、4和6年樹(shù)齡的‘紅早酥Ci值相差不大，且之間無(wú)顯著性差異（P>0.05）?！缢衷?～7年樹(shù)齡時(shí)，其Ci值出現(xiàn)了明顯的升高。

2.1.6?不同樹(shù)齡‘紅早酥和‘早酥水分利用效率（WUE）的變化

由圖6可以看出，‘紅早酥和‘早酥的水分利用效率（WUE）總體都隨著樹(shù)齡的增加而不斷上升，但‘早酥的上升幅度大于‘紅早酥?！t早酥和‘早酥在3、4年樹(shù)齡間的水分利用效率（WUE）無(wú)顯著性差異（P>0.05），但7年樹(shù)齡與3～6年間均存在顯著性差異（P<0.05）。

2.1.7?不同樹(shù)齡‘紅早酥和‘早酥飽和水汽壓差（VPD）的變化

由圖7可以看出，‘紅早酥和‘早酥的飽和水汽壓差（VPD）在7年樹(shù)齡時(shí)最大，但‘早酥值高于‘紅早酥?！t早酥在3～6年樹(shù)齡間，飽和水汽壓差（VPD）無(wú)顯著性差異（P>0.05），‘早酥在4～6年樹(shù)齡間，飽和水汽壓差（VPD）無(wú)顯著性差異（P>0.05），但7年樹(shù)齡的‘紅早酥和‘早酥與3～6年樹(shù)齡間均存在顯著性差異（P<0.05）。

2.2?光合參數(shù)與樹(shù)齡的相關(guān)性分析

采用Pearson分析法對(duì)2個(gè)品種的各光合參數(shù)指標(biāo)與樹(shù)齡間的相關(guān)性進(jìn)行了分析（表1）。從表1可看出，‘紅早酥的樹(shù)齡與葉綠素、Pn間呈顯著的正相關(guān)（P<0.05），與WUE間存在極顯著的正相關(guān)（P<0.01）、與Tr間存在極顯著的負(fù)相關(guān)（P<0.01），但與Gs、Ci和VPD間呈不顯著的相關(guān)?！缢值臉?shù)齡與葉綠素和WUE間存在顯著的正相關(guān)（P<0.05），與Pn間呈極顯著的正相關(guān)（P<0.01），與Tr間存在極顯著的負(fù)相關(guān)（P<0.01），但與Gs間呈負(fù)相關(guān)，與Ci和VPD間呈正相關(guān)。

3?討論

凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）是反映植物光合能力的主要指標(biāo)[8]。Gs是葉片與環(huán)境進(jìn)行氣體交換的關(guān)鍵限制因子，Pn和Tr受到氣孔的調(diào)控，Gs與Pn和Tr一般呈正相關(guān)[9]。WUE以Pn和Tr的比值來(lái)表示，可以綜合反映植物葉片光合作用過(guò)程中對(duì)水分的利用，是干旱地區(qū)評(píng)價(jià)和選擇植物種類和栽培模式的一項(xiàng)重要指標(biāo)[10]。一般WUE越大表明植物種類或栽培模式的水分利用效率越高，節(jié)水能力越強(qiáng)[11]。

本研究結(jié)果表明，‘紅早酥和‘早酥的凈光合速率（Pn）、水分利用效率（WUE）、飽和水汽壓差（VPD）均隨著樹(shù)齡的增加而增加，顯示出這2個(gè)‘早酥品種的光能利用能力與栽植年限密切相關(guān)。7年樹(shù)齡的‘紅早酥和‘早酥的凈光合速率（Pn）和水分利用效率（WUE）最高，反映了其葉片具有較強(qiáng)的光合羧化能力，能夠充分利用強(qiáng)光和弱光進(jìn)行光合作用，可能是由于其樹(shù)齡的增加致使自身生理適應(yīng)環(huán)境能力的增強(qiáng)及對(duì)光合產(chǎn)物的吸收及運(yùn)輸?shù)雀钴S所致。蒸騰速率的高低在一定程度上反映了植物調(diào)節(jié)水分損失的能力及適應(yīng)環(huán)境的能力[12]。本研究中，‘紅早酥和‘早酥的蒸騰速率（Tr）均隨著樹(shù)齡的增大而不斷降低，其中3年樹(shù)齡具有較強(qiáng)的蒸騰作用，可能是由于其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)力較差及冠層小、葉片數(shù)量少的原因。胞間CO2濃度（Ci）是外界CO2氣體進(jìn)入葉肉細(xì)胞過(guò)程中所受各種驅(qū)動(dòng)力、阻力以及葉片內(nèi)部光合作用和呼吸作用的最終平衡結(jié)果[13]。本研究表明，3～4年樹(shù)齡的‘紅早酥和‘早酥具有較低的凈光合速率（Pn）、較高的氣孔導(dǎo)度（Gs）和較高的胞間CO2濃度（Ci），這說(shuō)明葉片的光合羧化能力較弱，其光合能力的降低可能受非氣孔因素的影響[14]。

相關(guān)性分析表明：‘紅早酥和‘早酥的葉綠素、Pn、WUE、Ci和VPD均與樹(shù)齡呈正相關(guān)，Gs與樹(shù)齡呈負(fù)相關(guān)，Tr與樹(shù)齡間存在極顯著的負(fù)相關(guān)（P<0.01）。表明2個(gè)梨品種的光合作用與樹(shù)齡間存在密切的相關(guān)性，果樹(shù)樹(shù)齡的增大會(huì)導(dǎo)致光合作用發(fā)生變化。

綜上所述，隨著栽植年限的增加，中年樹(shù)齡的‘紅早酥和‘早酥 較幼年樹(shù)齡的光能利用能力更強(qiáng)，水分利用效率更高，更具抗旱性。對(duì)2個(gè)品種的“早酥”光合性能的綜合比較表明，“早酥”的光合性能要優(yōu)于“紅早酥”，更適宜在本地區(qū)推廣種植。

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