不同土壤含水量對油松幼苗生長及光合特性的影響

●劉 濤 （山西省桑干河楊樹豐產林實驗局云西林場 山西 大同 037100）

油松（Pinus tabulaeformisCarrière.）是松科松屬針葉常綠喬木。為中國特有樹種，分布于我國西北、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，降雨格局和時空分布發生變化，導致干旱時常發生，影響著生態環境和植被生長。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、物質代謝、光合作用均受到一定程度的影響，植物會通過減小葉面積來減弱蒸騰作用，進而減少水分散失，保證樹木的正常生長。通常植物葉片生長在脅迫初期所受影響較大，造成葉面積減少[3]。因此，研究植物對水分脅迫的反應機理，對應對干旱具有積極意義。本試驗設置不同土壤含水量，研究油松幼苗生長和光合參數的變化特征，為油松抗旱栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2020年在山西省桑干河楊樹豐產林實驗局云西林場進行。地處溫帶大陸性季風氣候區，年均氣溫6.4℃，年降水量400～500 mm，無霜期125 d。試驗材料選用2年生當地油松幼苗。

1.2 試驗設計

試驗采用盆栽法進行，盆高32.5 cm，直徑36.5 cm，每盆裝過篩風干土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行培養。設置4個水分處理，土壤相對含水量分別為70%～75%（CK）、60%～65%（H1）、45%～50%（H2）、30%～35%（H3）。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 土壤含水量的測定 試驗期間采用稱重法控制土壤含水量。計算公式：

土壤相對含水量=土壤含水量/最大持水量×100%

試驗期間其他管理措施相同，水分處理60 d后進行各指標的測定。

1.3.2 生長指標的測定 處理結束后，分別用刻度尺測定幼苗苗高，用游標卡尺測定地徑，分別測定東西和南北兩個方向冠幅，求平均值。

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

1.4 數據處理及分析

用Excel 2010進行數據收集整理和做圖，并用SPSS 24.0進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 不同土壤含水量對油松幼苗生長指標的影響

不同土壤含水量下油松幼苗生長指標，見表1。

表1 不同土壤含水量下油松幼苗生長指標

由表1可知，不同土壤含水量顯著影響油松幼苗的生長，隨著土壤含水量的降低，株高呈逐漸降低的趨勢，表現為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，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，土壤含水量越低，油松長勢越差。

2.2 不同土壤含水量對油松幼苗光合參數的影響

不同土壤含水量油松幼苗光合參數，見表2。

表2 不同土壤含水量下油松幼苗光合參數

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。隨著土壤含水量的降低，凈光合速率呈逐漸降低的趨勢，表現為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%。氣孔導度變化趨勢和凈光合速率相似，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，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，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和發育的主要環境脅迫之一[4]。研究表明，土壤水分過低影響植物的形態結構和生理特征，而植物在遇到水分脅迫時通常會通過調節自身的代謝、物質轉運以及能量消耗來應對傷害，通常表現出葉片變小、植株生長停滯，而長期過低的土壤水分則會使植物產生不可逆的傷害[5]。本研究結果表明，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，主要是由于干旱脅迫下植物基礎代謝水平降低，植株含水量下降，細胞液濃度增加，物質產生和轉運受到影響，從而降低了植株的株高、地徑等形態指標。在輕度水分脅迫下，油松幼苗生長下降幅度不大，說明幼苗可以承受輕度水分脅迫。

光合作用在植物的生長發育和形態建成過程中發揮著重要的作用，在水分脅迫下，植物細胞胞內結構破壞、液膜破裂、葉綠體松散膨脹、基粒片層結構破壞，甚至會引起細胞內外結構的破壞，進而影響光合作用[6]。有研究表明，水分過低導致植物葉片出現滲透失衡的現象，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。本研究結果表明，凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率隨著土壤含水量的降低呈逐漸降低的趨勢。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補充，從而影響光合作用的正常進行。本研究結果說明土壤含水量越低對植物生長的光合作用影響越大。

4 結論

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，凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率降低。土壤相對含水量為60%～65%與對照無顯著差異，說明油松可以承受一定的水分脅迫，而當土壤含水量過低，則嚴重抑制光合作用和油松幼苗生長。