遮蔭對(duì)油松幼苗光合特性及固碳能力的影響

摘要：文章以遼寧省鐵嶺市的油松為研究對(duì)象，設(shè)4個(gè)光照處理，即100%光照（對(duì)照CK）、60%光照、30%光照、10%光照，分析不同遮蔭條件下對(duì)油松幼苗光合特性以及固碳能力的影響。結(jié)果顯示，60%光照處理的凈光合速率高于其他處理；100%光照（對(duì)照CK）處理的蒸騰速率最高，其次為60%光照處理；60%光照、30%光照、10%光照處理的葉片胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)低于100%光照（對(duì)照CK）處理，各處理的葉片胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)在13：00最低；各處理的葉片氣孔限制值從大到小順序依次為10%光照、30%光照、60%光照、100%光照（對(duì)照CK）處理；100%光照（對(duì)照CK）處理的氣孔導(dǎo)度高于其他處理；60%光照條件下，7、8月份的日固碳量高于其他處理，100%光照（對(duì)照CK）條件下，9、10月份的日固碳量高于其他處理。試驗(yàn)表明，60%光照條件有利于促進(jìn)油松幼苗光合特性的發(fā)揮、增強(qiáng)油松幼苗的固碳能力。

關(guān)鍵詞：油松幼苗；遮蔭；光合特性；固碳能力

收稿日期：2023-03-10

作者簡(jiǎn)介：劉一江（1987—），女，助理工程師，主要從事林業(yè)改革發(fā)展工作。E-mail：cz13945136819@163.com

油松為松科針葉常綠喬木，樹(shù)皮下部呈灰褐色，大枝平展或斜向上，小枝粗壯，胸徑可達(dá)1 m，高度可達(dá)25 m。油松作為中國(guó)特有的陽(yáng)性樹(shù)種，具有深根性、抗瘠薄、喜光、抗風(fēng)等特點(diǎn)，適宜生長(zhǎng)在土層深厚、排水良好的酸性、中性等土壤中。光照是影響油松幼苗光合特性及固碳能力的重要因素之一，因此研究不同遮蔭條件下油松幼苗光合特性及固碳能力的影響對(duì)油松種植具有重要的參考價(jià)值。

1? 材料和方法

1.1? ?試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)在遼寧省鐵嶺市林業(yè)苗木試驗(yàn)基地，位于東經(jīng)123°27′～125°06′，北緯41°59′～43°29′之間，地勢(shì)大體為東高中低、北高南低，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，夏季溫?zé)岫嘤辏昶骄鶜鉁?.9 ℃，年降水量600 mm[1]。試驗(yàn)地土壤為棕壤土，堿解氮含量47.53 mg·kg-1、速效磷含量6.9 mg·kg-1、速效鉀含量102.23 mg·kg-1，pH 7.56。

1.2? ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以三年生油松幼苗為研究對(duì)象，采用盆栽試驗(yàn)，塑料盆規(guī)格高為16.5 cm、盆口直徑為17.0 cm。每個(gè)塑料盆中放入2 kg的試驗(yàn)地棕壤土，共設(shè)4個(gè)光照處理，即100%光照（對(duì)照CK）、60%光照、30%光照、10%光照，每個(gè)處理種植50株油松幼苗。

油松幼苗于2020年4月1日定植，緩苗后60 d時(shí)進(jìn)行隨機(jī)分組，將油松幼苗移栽到搭建好的遮蔭棚中，遮蔭棚之間的距離為2 m。100%光照（對(duì)照CK）處理為不搭設(shè)遮蔭網(wǎng)，棚內(nèi)光照度為全光照；60%光照處理為搭設(shè)1層遮蔭網(wǎng)，棚內(nèi)光照度為全光照的60%；30%光照處理為搭設(shè)2層遮蔭網(wǎng)，棚內(nèi)光照度為全光照的30%；10%光照處理為搭設(shè)3層遮蔭網(wǎng)，棚內(nèi)光照度為全光照的10%。遮蔭棚四周與上方遮蔭網(wǎng)的層數(shù)相同。油松幼苗每2 d澆水1次，每次澆水量相同。

1.3? ?測(cè)定項(xiàng)目與測(cè)定方法

1.3.1 光合性能指標(biāo) 采用Li-6100便攜式光合作用測(cè)定儀測(cè)定油松葉片凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)、氣孔導(dǎo)度等參數(shù)。測(cè)定周期為2022年7月1日—10月30日，每隔10 d測(cè)定1次，測(cè)定時(shí)要避開(kāi)陰雨天氣，在晴朗無(wú)風(fēng)的天氣下進(jìn)行，每次測(cè)定時(shí)間為7：00—17：00，每隔2 h測(cè)定1次。每次測(cè)定時(shí)，各處理選擇位于植株中部的二年生針葉，從中選取具有代表性的3片針葉，記錄每片針葉的測(cè)定值2～3個(gè)，計(jì)算其平均值。

根據(jù)公式計(jì)算油松葉片氣孔限制值：氣孔限制值（LS，%）= 1-胞間摩爾系數(shù)（Ci）/大氣CO2摩爾分?jǐn)?shù)（Ca）。

1.3.2 日固碳量 每個(gè)處理選擇10株油松幼苗，以?xún)艄夂纤俾是€(xiàn)與時(shí)間橫軸圍合的面積計(jì)算凈同化量，以此為基礎(chǔ)，計(jì)算每株油松幼苗當(dāng)日凈同化量（P），按照公式WCO2=P·44/1 000（44/1 000為CO2的摩爾質(zhì)量）換算成當(dāng)日固定的CO2數(shù)量。

1.4? ?數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

采用Excel 2010收集和整理試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)；采用LSD法分析各處理間的差異顯著性，P＜0.05為差異顯著[2]。

2? 結(jié)果與分析

2.1? ?不同光照處理對(duì)油松葉片凈光合速率的影響

不同光照條件下，油松葉片的凈光合速率差異顯著（P＜0.05），且隨著時(shí)間的變化呈先上升后下降的趨勢(shì)（圖1）。在7：00—17：00時(shí)間范圍內(nèi)，60%光照處理的凈光合速率高于其他處理，最大值出現(xiàn)在11：00，為3.3 mmol·m-2·s-1；其次為100%光照（對(duì)照CK）處理，凈光合速率最大值出現(xiàn)在11：00，為2.7 mmol·m-2·s-1；最后為30%光照處理和10%光照處理，凈光合速率最大值也出現(xiàn)在11：00，分別為2.5和2.2 mmol·m-2·s-1。60%光照處理的凈光合速率最大值比100%光照（對(duì)照CK）處理提高了21%，比30%光照處理和10%光照處理提高了44%和49%。

2.2? ?不同光照處理對(duì)油松葉片蒸騰速率的影響

與凈光合速率變化趨勢(shì)相同，不同光照條件下，油松葉片的蒸騰速率差異顯著（P＜0.05），且隨著時(shí)間的變化呈先上升后下降的趨勢(shì)（圖2）。在7：00—17：00時(shí)間范圍內(nèi)，100%光照（對(duì)照CK）處理的蒸騰速率高于其他處理，最大值出現(xiàn)在13：00，為1.0 mmol·m-2·s-1；其次為60%光照處理，蒸騰速率最大值出現(xiàn)在13：00，為0.84 mmol·m-2·s-1；最后為30%光照處理和10%光照處理，蒸騰速率最大值也出現(xiàn)在13：00，分別為0.77和0.75 mmol·m-2·s-1，這可以說(shuō)明在不遮蔭條件下，光照會(huì)加劇油松幼苗的蒸騰速率。

2.3? ?不同光照處理對(duì)油松葉片胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)的影響

油松葉片胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)在不同光照處理下差異顯著（P＜0.05），且隨著遮蔭程度的增加呈先下降后上升的趨勢(shì)（圖3）。60%光照、30%光照、10%光照處理的葉片胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)低于100%光照（處理CK）處理。各處理的葉片胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)在7：00—13：00時(shí)間范圍內(nèi)呈下降趨勢(shì)，在13：00達(dá)到最低值，其中60%光照、30%光照、10%光照處理分別為236.0、234.0、230.0 mmol·m-2·s-1；13：00以后，各處理的葉片胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)恢復(fù)上升趨勢(shì)。

2.4? ?不同光照處理對(duì)油松葉片氣孔限制值的影響

油松葉片氣孔限制值在不同光照處理下表現(xiàn)不同，除10%光照處理外，其他光照處理的葉片氣孔限制值均呈先上升后下降的趨勢(shì)（圖4）。各處理的葉片氣孔限制值在13：00均為最高值，100%光照（對(duì)照CK）、60%光照、30%光照、10%光照處理的葉片氣孔限制值分別為0.36、0.38、0.39、0.46。在7：00—17：00時(shí)間范圍內(nèi)，10%光照處理的葉片氣孔限制高于其他處理，各處理的葉片氣孔限制值從大到小順序依次為10%光照、30%光照、60%光照、100%光照（對(duì)照CK）處理。

2.5? ?不同光照處理對(duì)油松葉片氣孔導(dǎo)度的影響

油松葉片氣孔導(dǎo)度隨著遮蔭程度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)（圖5），不同光照處理的氣孔導(dǎo)度日均值差異顯著（P＜0.05）。在7：00—17：00時(shí)間范圍內(nèi)，100%光照（對(duì)照CK）處理的油松葉片氣孔導(dǎo)度高于其他處理，最大值出現(xiàn)在11：00，為0.034 mmol·m-2·s-1；其次為60%光照處理，氣孔導(dǎo)度最大值出現(xiàn)在13：00，為0.032 mmol·m-2·s-1；最后為30%光照處理和10%光照處理，氣孔導(dǎo)度最大值也出現(xiàn)在11：00，分別為0.028和0.026 mmol·m-2·s-1。

2.6? ?不同光照處理對(duì)油松幼苗日固碳量的影響

由表1可知，不同光照處理的油松幼苗日固碳量差異顯著（P＜0.05）。60%光照條件下，7、8月份的油松幼苗光合日固碳量分別為4.45和4.55 g·m-2·d-1；100%光照（對(duì)照CK）條件下，7、8月份的油松幼苗光合日固碳量分別為3.03和4.38 g·m-2·d-1；60%光照處理比100%光照（對(duì)照CK）處理分別提高10.1%和13.0%，其他處理則低于100%光照（對(duì)照CK）處理。100%光照（對(duì)照CK）條件下，9、10月份的油松幼苗日固碳量分別為1.84和1.34 g·m-2·d-1，高于其他處理。

3? 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，遮蔭處理對(duì)油松幼苗光合特性及固碳能力產(chǎn)生不同的影響[3]。在凈光合速率方面，60%光照處理高于其他處理；在蒸騰速率方面，100%光照（對(duì)照CK）處理最高，其次為60%光照處理，這表明在高光強(qiáng)度下油松幼苗具有較強(qiáng)的蒸騰潛力；在葉片胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)方面，60%光照、30%光照、10%光照處理低于100%光照（對(duì)照CK）處理，各處理的葉片胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)在13：00最低；在葉片氣孔限制值方面，各處理從大到小順序依次為10%光照、30%光照、60%光照、100%光照（對(duì)照CK）處理，這表明遮蔭面積越大、光合作用特性發(fā)揮得越小；在氣孔導(dǎo)度方面，100%光照（對(duì)照CK）處理高于其他處理，而氣孔導(dǎo)度越大、葉片胞間CO2濃度越大；在日固碳量方面，60%光照條件下，7、8月份的油松日固碳量高于其他處理，100%光照（對(duì)照CK）條件下，9、10月份的油松日固碳量高于其他處理，這說(shuō)明在強(qiáng)光照條件下，油松幼苗具有較強(qiáng)的固碳能力。綜上所述，60%光照條件有利于促進(jìn)油松幼苗光合特性的發(fā)揮、增強(qiáng)油松幼苗的固碳能力。

參考文獻(xiàn)

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