水分脅迫對白榆氣體交換特性的影響

劉揚，馬強，蓋臣，謝偉

(1.遼寧省凌海市雙羊鎮農業發展服務中心，遼寧 錦州 121200;2.遼寧省黑山縣常興鎮農業技術綜合服務中心，遼寧 錦州 121407;3.遼寧省錦州市林業局，遼寧 錦州 121001)

水分脅迫是指環境中的水分少到不足以維持植物正常生命活動的水分狀況，又稱干旱脅迫。植物的抗旱性是植物對水分脅迫的適應能力。植物對水分脅迫的反應有適應和適應性反應2 種情況，植物的抗旱性是這2 個方面的綜合體現［1－3］。在水分脅迫下，植物形態特征上都表現出一定的適應特征。研究較多的為植物根系和葉片。水分不足不僅影響造林成活率和保存率，限制林木的生長［4－6］，而且還對植物存活、生長和分布起著一定的限制作用［7］。即使日后成活，也會對植物的形態建成和生理生化過程以及生長發育造成影響［8］。開展林木抗旱研究，探討樹木對水分脅迫的響應機理，可為干旱半干旱地區造林提供理論與技術支撐，已成為目前林學和生態學研究的重點領域之一［9］。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014年5月在阜新露天礦排土場科學試驗基地內進行。選擇大小、生物量基本一致的白榆(Ulmus pumila)苗木進行盆栽試驗，盆栽規格為高50 cm、上口直徑35 cm、下底直徑30 cm 的塑料桶，苗木栽植后從距土面10 cm 處進行截干，并充足澆水。以后定期澆水，進行防蟲防病管理，保證苗木成活并正常生長。

1.2 試驗設計

2014年8月在試驗地進行干旱脅迫處理試驗，試驗共設2 個因素，分別為輕度干旱和重度干旱。2個干旱處理分別記為T1 和T2，其中輕度干旱盆栽土壤含水量為田間持水量的50% ～65%，輕度干旱T1 設4 個不同含水量梯度，分別記為G1(含水量50%)、G2(含水量55%)、G3(含水量60%)、G4(含水量65%);重度干旱盆栽土壤含水量為田間持水量的20% ～35%，重度干旱 T2 設4 個不同含水量梯度，分別記為 F1(含水量 20%)、F2(含水量25%)、F3(含水量30%)、F4(含水量 35%)，田間正常生長苗木為CK。

1.3 測定方法

利用Li －6400 便攜式光合儀，在上午10:00點，選擇生長健壯的當年生功能葉片進行凈光合速率Pn 和蒸騰速率Tr 等指標測定。

1.4 數據處理

使用DPS、Excel 軟件進行數據分析和圖表制作。

2 結果與分析

2.1 不同干旱處理對白榆葉片光合速率的影響

表1 不同干旱處理白榆葉片光合速率Pn μmolCO2·m －2·s －1

從表1 可以看出不同干旱處理對白榆葉片光合速率的影響。在T1 處理下，植株上部葉片的各個水分梯度都沒有明顯的差異性，下部葉片在G1 水平下光合速率均值較CK 達到了0.05的顯著水平，其余都沒有明顯的差異性，說明在T1 輕度干旱處理下白榆葉片的光合速率值沒有明顯的變化。在T2 重度干旱處理下，T2 中F2 和F3 處理與對照之間植株上部葉片光合速率差異達到了0.01 顯著水平，與CK 同時達到了0.05水平上的顯著水平，可以看出隨著干旱程度的逐漸增加，葉片的光合速率逐漸減弱，T2 重度處理下 F2、F1 在0.05和 0.01 水平下都沒有達到顯著水平，說明重度干旱T2 處理下，F1(含水量20%)、F2(含水量25%)梯度下白榆葉片的光合速率趨于穩定，下部葉片的光合速率值隨著干旱程度的增加也呈現逐漸減小的趨勢，在T2 處理中的各個處理水平下部葉片分別達到了0.05和0.01 的顯著和極顯著水平，說明在T2 重度干旱條件下，白榆植株的葉片光合速率均值顯著減小。

2.2 不同干旱處理對白榆葉片蒸騰速率的影響

蒸騰速率是衡量植物水分平衡的一個重要生理指標，可以反映樹種調節自身水分損耗能力及適應干旱環境的能力。由表2 可知，在T1 輕度干旱處理下，各個不同水分梯度下白榆葉片的蒸騰速率均值只有下部葉片G1 梯度水平和對照CK 存在0.05 水平的顯著差異，其余沒有明顯的差異性，但總體蒸騰速率的變化趨勢隨著干旱水平的逐漸增加呈現平穩下降。隨著干旱程度的增加，在T2 處理水平下，各個水分梯度的變化水平都達到了顯著水平，T2 處理下，F1、F2、F3 水分梯度沒有明顯的差異性，說明了隨著干旱程度的增加，蒸騰速率在F3 梯度一直到F1 梯度水平下趨于平穩狀態，F4 梯度到F3 梯度蒸騰速率下降較快，上下部葉片都達到0.05 水平上的顯著水平。

表2 不同干旱處理白榆葉片蒸騰速率Tr μmolH2O·m －2·s －1

2.3 不同干旱處理對白榆葉片水分利用效率的影響

表3 不同干旱處理白榆葉片水分利用效率WUE

水分利用效率取決于植物的光合速率和蒸騰速率，是干旱氣候環境下確定栽培方式和評價其水分生產的重要指標。由表3 可以看出，在T1 處理下，白榆上下部葉片隨著干旱程度的逐漸增加，水分利用效率逐漸減弱，上部葉片水分利用效率變化沒有達到顯著水平，而下部葉片的水分利用效率變化G1較 CK、G2、G3、G4 達到了 0.05 和 0.01 水平的顯著和極顯著差異，而G2、G3、G4 水分利用效率變化未達到顯著差異，隨著干旱程度的逐漸增加，水分利用效率變化表現了明顯的差異性，白榆的上下部葉片水分利用效率變化分別比CK 達到了0.05和0.01的顯著和極顯著差異，說明了白榆樹種隨著干旱程度的增加，葉片水分利用效率變化逐漸增加，在T1輕度干旱狀態下，下降不明顯，而隨著干旱程度的逐漸增加，水分利用效率增加明顯。

3 結論

3.1 由不同干旱處理下阜新礦區白榆上下部葉片的光合效率的變化可以看出，在T1 輕度干旱下，白榆樹種上下部葉片都沒有達到明顯的差異性，而隨著干旱逐漸增加，在T2 重度干旱狀態下，白榆的上下部葉片在F1、F2 水分梯度下分別達到了0.01 和0.05 水平下的顯著和極顯著水平。總體看來，在T1輕度干旱處理下白榆葉片光合速率逐漸下降，但沒有達到明顯的差異性，隨著干旱程度的增加，在T2重度干旱水平下，白榆葉片的光合速率呈現明顯的下降趨勢。

3.2 由不同干旱處理下阜新礦區白榆上下部葉片的蒸騰效率變化可以看出，隨著干旱程度的增加，白榆葉片蒸騰速率呈現明顯的下降趨勢，但是變化沒有達到明顯的差異性，隨著干旱程度的增加，在T2嚴重干旱水平下呈現明顯的下降趨勢，分別達到了0.05和0.01水平上的顯著和極顯著水平。

3.3 由不同干旱處理下阜新礦區白榆上下部葉片的水分利用效率的變化可以看出，隨著干旱程度的逐漸增加，在T1 輕度干旱處理下，白榆上部葉片水分利用效率變化達到明顯的差異性，下部葉片在G1水平下較CK 達到了0.05和0.01 水平的顯著和極顯著差異，隨著干旱程度的逐漸增加，在T2 重度干旱處理下白榆的上下部葉片水分利用效率變化分別比 CK 達到了0.05和0.01 的顯著和極顯著差異，說明了白榆樹種隨著干旱程度的增加，葉片水分利用效率變化逐漸增加。

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