不同土壤含水量對(duì)油松幼苗生長(zhǎng)及光合特性的影響

●劉 濤 （山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局云西林場(chǎng) 山西 大同 037100）

油松（Pinus tabulaeformisCarrière.）是松科松屬針葉常綠喬木。為中國(guó)特有樹種，分布于我國(guó)西北、東北和中原地帶，油松樹干挺拔蒼勁，分枝彎曲多姿，樹冠層次有別，四季常春，樹色變化多，街景豐富[1]。隨著全球氣候的變化，降雨格局和時(shí)空分布發(fā)生變化，導(dǎo)致干旱時(shí)常發(fā)生，影響著生態(tài)環(huán)境和植被生長(zhǎng)。干旱引起土壤水分虧缺，是造成植物非生物脅迫的重要因素之一[2]。研究表明，在水分脅迫下，植物水分吸收、物質(zhì)代謝、光合作用均受到一定程度的影響，植物會(huì)通過減小葉面積來減弱蒸騰作用，進(jìn)而減少水分散失，保證樹木的正常生長(zhǎng)。通常植物葉片生長(zhǎng)在脅迫初期所受影響較大，造成葉面積減少[3]。因此，研究植物對(duì)水分脅迫的反應(yīng)機(jī)理，對(duì)應(yīng)對(duì)干旱具有積極意義。本試驗(yàn)設(shè)置不同土壤含水量，研究油松幼苗生長(zhǎng)和光合參數(shù)的變化特征，為油松抗旱栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2020年在山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局云西林場(chǎng)進(jìn)行。地處溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫6.4℃，年降水量400～500 mm，無霜期125 d。試驗(yàn)材料選用2年生當(dāng)?shù)赜退捎酌纭?/p>

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用盆栽法進(jìn)行，盆高32.5 cm，直徑36.5 cm，每盆裝過篩風(fēng)干土10 kg。在5月15日將盆土澆透水放置2 d后，將油松幼苗移栽到盆中，每盆栽1株，然后將其放入防雨棚中進(jìn)行培養(yǎng)。設(shè)置4個(gè)水分處理，土壤相對(duì)含水量分別為70%～75%（CK）、60%～65%（H1）、45%～50%（H2）、30%～35%（H3）。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 土壤含水量的測(cè)定 試驗(yàn)期間采用稱重法控制土壤含水量。計(jì)算公式：

土壤相對(duì)含水量=土壤含水量/最大持水量×100%

試驗(yàn)期間其他管理措施相同，水分處理60 d后進(jìn)行各指標(biāo)的測(cè)定。

1.3.2 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 處理結(jié)束后，分別用刻度尺測(cè)定幼苗苗高，用游標(biāo)卡尺測(cè)定地徑，分別測(cè)定東西和南北兩個(gè)方向冠幅，求平均值。

1.3.3 凈光合速率的測(cè)定 在晴天上午，每個(gè)處理選擇3株油松，使用LI6400光合分析儀測(cè)定油松功能葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Cr）、蒸騰速率（Tr）和胞間二氧化碳濃度（Ci）等光合參數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)收集整理和做圖，并用SPSS 24.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤含水量對(duì)油松幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

不同土壤含水量下油松幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)，見表1。

表1 不同土壤含水量下油松幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)

由表1可知，不同土壤含水量顯著影響油松幼苗的生長(zhǎng)，隨著土壤含水量的降低，株高呈逐漸降低的趨勢(shì)，表現(xiàn)為H3＜H2＜H1＜CK，各處理均顯著低于CK。H1、H2和H3處理分別比CK低3.41%，8.69%，14.35%。地徑隨著土壤含水量的降低呈逐漸降低的趨勢(shì)，各處理均顯著低于CK，H1、H2和H3處理分別比CK低4.11%，9.72%，10.43%。H2和H3處理間無顯著差異。油松冠幅H1處理與CK無顯著差異，其他處理均顯著低于CK，H2和H3處理分別比CK低7.54%，12.86%。說明在一定范圍內(nèi)，土壤含水量越低，油松長(zhǎng)勢(shì)越差。

2.2 不同土壤含水量對(duì)油松幼苗光合參數(shù)的影響

不同土壤含水量油松幼苗光合參數(shù)，見表2。

表2 不同土壤含水量下油松幼苗光合參數(shù)

由表2可知，不同土壤含水量顯著影響油松幼苗的光合參數(shù)。隨著土壤含水量的降低，凈光合速率呈逐漸降低的趨勢(shì)，表現(xiàn)為H3＜H2＜H1＜CK，H1處理與CK無顯著差異，其他處理均顯著低于CK。H2和H3處理分別比CK低19.77%，50.00%。氣孔導(dǎo)度變化趨勢(shì)和凈光合速率相似，H2和H3處理分別比CK低14.44%，40.73%。胞間二氧化碳隨著土壤含水量的降低呈逐漸增加的趨勢(shì)，H1處理與CK無顯著差異，其他處理均顯著高于CK。蒸騰速率隨著土壤含水量的降低呈逐漸降低的趨勢(shì)，各處理均顯著低于CK，H1、H2和H3處理分別比CK低12.31%，24.62%，38.44%。

3 討論

干旱是影響植物生長(zhǎng)和發(fā)育的主要環(huán)境脅迫之一[4]。研究表明，土壤水分過低影響植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征，而植物在遇到水分脅迫時(shí)通常會(huì)通過調(diào)節(jié)自身的代謝、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)以及能量消耗來應(yīng)對(duì)傷害，通常表現(xiàn)出葉片變小、植株生長(zhǎng)停滯，而長(zhǎng)期過低的土壤水分則會(huì)使植物產(chǎn)生不可逆的傷害[5]。本研究結(jié)果表明，隨著土壤含水量的降低，油松幼苗的株高、地徑和冠幅呈逐漸下降的趨勢(shì)，主要是由于干旱脅迫下植物基礎(chǔ)代謝水平降低，植株含水量下降，細(xì)胞液濃度增加，物質(zhì)產(chǎn)生和轉(zhuǎn)運(yùn)受到影響，從而降低了植株的株高、地徑等形態(tài)指標(biāo)。在輕度水分脅迫下，油松幼苗生長(zhǎng)下降幅度不大，說明幼苗可以承受輕度水分脅迫。

光合作用在植物的生長(zhǎng)發(fā)育和形態(tài)建成過程中發(fā)揮著重要的作用，在水分脅迫下，植物細(xì)胞胞內(nèi)結(jié)構(gòu)破壞、液膜破裂、葉綠體松散膨脹、基粒片層結(jié)構(gòu)破壞，甚至?xí)鸺?xì)胞內(nèi)外結(jié)構(gòu)的破壞，進(jìn)而影響光合作用[6]。有研究表明，水分過低導(dǎo)致植物葉片出現(xiàn)滲透失衡的現(xiàn)象，使得葉綠素合成受到抑制而加速了分解，從而降低光合作用。本研究結(jié)果表明，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率隨著土壤含水量的降低呈逐漸降低的趨勢(shì)。主要是由于水分脅迫下植株的葉綠素含量較高低，光合作用所需要的水分不能及時(shí)補(bǔ)充，從而影響光合作用的正常進(jìn)行。本研究結(jié)果說明土壤含水量越低對(duì)植物生長(zhǎng)的光合作用影響越大。

4 結(jié)論

綜上所述，隨著土壤含水量的降低，油松幼苗的株高、地徑、冠幅呈逐漸減小的趨勢(shì)，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率降低。土壤相對(duì)含水量為60%～65%與對(duì)照無顯著差異，說明油松可以承受一定的水分脅迫，而當(dāng)土壤含水量過低，則嚴(yán)重抑制光合作用和油松幼苗生長(zhǎng)。