孫守文，李宏，叢者福，鄧江宇

（1新疆林業(yè)科學院，烏魯木齊830003；2新疆農(nóng)業(yè)大學林學院，烏魯木齊830072）

天山圓柏（Sabina vulgaris Ant），為柏科圓柏屬常綠葡匐灌木，亦稱沙地柏、叉子圓柏、臭柏及爬地柏等，常雌雄異株，稀雌雄同株［1－3］。國外多以Juniperus sabina Linnaeus為其學名，也曾用Sabina officinalis Juniperus arenari等，記錄有3個變種［4－7］。具有適 應 性 強、抗 寒、耐 干 旱［8－13］、耐 瘠 薄、耐鹽堿、生長速度快等特性［14－19］。其姿態(tài)優(yōu)美，枝葉茂密，是園林綠化的優(yōu)良地被植物和盆景材料，柏內(nèi)某些提取物具有良好藥用價值［20－28］。

天山圓柏是新疆干旱區(qū)的一種重要鄉(xiāng)土樹種，對新疆生態(tài)維護具有重要意義。該植物也是一種新型綠化樹種［29－31］，其在高緯度地區(qū)殘酷的山地生態(tài)環(huán)境中生長良好，在海拔1100m以上的地區(qū)，表現(xiàn)出優(yōu)秀的抗寒、耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿和抗風蝕沙埋等特性，但其移栽下山生長一直比較困難，對這方面的研究也很少見報道。本項目從2001年就開始研究，已成功地將其在平原地帶進行繁殖、生長。本研究通過對天山圓柏光合和抗旱生理特性進行研究，以期為其在生產(chǎn)中的應用提供理論參考。

1 材料與方法

1．1 材料

試驗在新疆林業(yè)科學院溫室前園地進行，材料為4年生的天山圓柏扦插苗，天山圓柏的栽植株行距為30cm×30cm，選擇生長基本一致的苗木進行試驗。

光合測定儀器為Li－6400便攜式光合儀，土壤含水量測定儀器為EM50水分測定儀。

1．2 方法

2008年5月24日給試驗地灌一透水，2008年5月28日，選4年生的天山圓柏新生枝后面固定部位進行測定。

用便攜式 Li－6400光合儀在8：40、10：40、12：40、14：40、16：40、18：40、20：30、22：30 共8 個 時 間點，固定光強設(shè)為1200（μmol／m2）／s的條件下，分別測各時間點上天山圓柏日凈光合速率。

選光照較強的13：00，天山圓柏活化效果好，設(shè)光強為0、50、100、200、300、500、600、900、1200、1500、1800、2100、2400、2700、3000、3300、3600（μmol／m2）／s共17個梯度，測定天山圓柏的光合響應曲線和光飽和點。

挖掘天山圓柏分布層為0～20cm，將EM50水分儀的探頭分別埋深為5、20和35cm，測定各土層的土壤含水量，從2008年6月30日進行統(tǒng)一灌水，大水漫灌，灌透，后不灌水，在同一個灌溉周期條件下，6月30日、7月1日、7月2日、7月3日、7月5日、7月7日、7月9日、7月11日、7月13日、7月15日、7月17、7月19日、7月21日的10：30開始測定各土層深度的的土壤含量水量，直至天山圓柏1／3萎蔫和致死萎蔫。

在每次測定土壤體積含水量同時，用便攜式Li－6400光合儀，在6月30日、7月1日、7月2日、7月3日、7月5日、7月7日、7月9日、7月11日、7月13日、7月15日、7月17日、7月19日、7月21日、7月23日、7月27日的11：30測定其在20cm土層深度的土壤含水量和1200（μmol／m2）／s光強下條件下的凈光合速率。

2 結(jié)果與分析

2．1 天山圓柏的日凈光合速率測定

用便攜式 Li－6400光合儀固定 1200 （μmol／m2）／s光強條件下，測定8個不同時間段上的天山圓柏的凈光合速率，結(jié)果見圖1。

圖1 天山圓柏不同時間點的日凈光合速率Fig．1The Pn of Sabina vulgaris Ant in different times

由圖1可見：天山圓柏在固定1200（μmol／m2）／s光強條件下，8：40－22：40的日凈光合速率應為雙峰曲線，雙峰時間為8：40和18：40左右，峰值為10（μmol CO2／m2）／s左右。

天山圓柏在固定1200（μmol／m2）／s光強條件下，8：40－22：40時間段上的日凈光合速率最小峰值為 5 （μmol CO2／m2）／s左 右，最 大 峰 值 為 10（μmol CO2／m2）／s左右。

2．2 天山圓柏光飽和點和不同光強條件下的光響應曲線測定

用便攜式Li－6400光合儀（紅藍光源設(shè)17個梯度光強）測定天山圓柏的不同光強條件下的凈光合速率，并繪制光響應曲線（圖2）。

由圖2可見：天山圓柏在光強設(shè)為0、50、100、200、300、500、600、900、1200、1500、1800、2100、2400、2700、3000、3300、3600（μmol／m2）／s共17個梯度，凈光合速率為拋物線型，在光強為80（μmol／m2）／s前凈光合速率為負值，在光強為2100～3000（μmol／m2）／s的光強段上凈光合速率達最大值10（μmol CO2／m2）／s左右。

圖2 天山圓柏不同光強梯度的凈光合速率Fig．2The Pn of Sabina vulgaris Ant in different light intensity levels

2．3 各土層的土壤含水量變化

6月30日用大水漫灌，灌透，在同1個灌溉周期內(nèi)，直至早熟禾和天山圓柏1／3出現(xiàn)萎蔫和至死萎蔫，用EM50水分儀探頭埋深在5、20和35cm處，每2d記錄各組合和各土層的土壤含水量。

由圖3可見：6月30日－7月21日共22d，5 cm深處天山圓柏土壤體積含水量變化從41．2%下降至8．3%，下降了32．9%；20cm 深處，從40．8%下降至10．5%，下降了30．3%；35cm深處，從47．5%下降至19．7%，下降了27．8%。3個不同深度土壤體積含水量變化為5cm＞20cm＞35cm，其中35cm深處下降最少。

圖3 5、20和35cm土層的土壤體積含水量變化Fig．3Changes of the volume water of soil 5cm，20cm and 35cm

2．4 水分脅迫條件下天山圓柏的光合響應特性

在EM50水分儀記錄土壤體積含水量的時間段上，用 Li－6400光強為1200（μmol／m2）／s測定1個灌水周期條件下，土層20cm處天山圓柏土壤體積含水量變化及其凈光合速率響應特性見表1。

表1 同一灌水周期內(nèi)土壤體積含水量變化對應時間點上天山圓柏的凈光合速率Tab．1The Pn of Sabina vulgaris Ant with the volume water of soil in the same management water

從表1、圖4結(jié)果可見：土層20cm處的土壤體積含水量達到28．1%時，天山圓柏的凈光合速率達到最大；當土壤含水量高于、低于28．1%時，其凈光合速率降低；當土壤體積含水量從28．1%逐漸降低至12．1%時，天山圓柏出現(xiàn)萎蔫；當土壤體積含水量降至8．1%時，天山圓柏出現(xiàn)至死萎蔫。

圖4 灌水周期內(nèi)土壤體積含水量變化對應時間點上天山圓柏的凈光合速率Fig．4The Pn of Sabina vulgaris Ant with the volume water of soil in the same management water

3 結(jié)論與討論

3．1 日凈光合速率

天山圓柏在固定1200（μmol／m2）／s光強條件下，8：40－22：40的日凈光合速率為雙峰曲線，雙峰時間為8：40和18：40左右，峰值為10（μmol CO2／m2）／s左右，且其最小凈光合速率值為5（μmol CO2／m2）／s左右；在午間天山圓柏凈光合速率有休眠現(xiàn)象，可能原因是午間的高氣溫迫使其氣孔關(guān)小或關(guān)閉，導致午間休眠。

植物的凈光合速率與時間、光強、溫度、濕度和土壤含水量等均有一定的關(guān)系，本試驗只測定其在固定光強下的日凈光合速成率，其它因素均在同一條件下測定的，目的是了解天山圓柏和早熟禾的光合能力，但不能系統(tǒng)、全面和科學地反應2種植物的日凈光合速率，因此，需對其做進一步研究。

3．2 不同梯度光強條件下的光響應曲線

天山圓柏在17個梯度光強，凈光合速率為拋物線型，在光強為80（μmol／m2）／s前凈光合速率為負值，在光強為2100～3000（μmol／m2）／s的光強段上凈光合速率達最大值10（μmol CO2／m2）／s左右；天山圓柏的光飽和點閾值為2100～3000（μmol CO2／m2）／s，其在閾值范圍內(nèi)凈光合速率值為 10（μmol CO2／m2）／s左右。其光合響應特性可能與天山圓柏葉片結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，其葉退化為鱗片狀和刺狀，有較厚角質(zhì)層，緊貼枝干，氣孔少而下陷，束縛水含量高，葉及小枝水勢，導致蒸騰速率和光合速率較低，持水力、臨界飽和點和水分利用效率高，這些特征均與其抗旱性能密切相關(guān)。天山圓柏在葉結(jié)構(gòu)和功能、氣體交換和水分特征等方面的特性對其種群適應性和繁衍具有重要意義。

3．3 一灌水周期條件下，各土層的土壤含水量變化

一灌水周期條件下，土壤體積含水量的變化，土層5cm土壤體積含水量下降幅度較20cm、35cm快，可能原因是5cm接近地表層，直接向空氣中蒸發(fā)土層水分，而更深層土壤須通過毛細管等向地表或周邊擴散水分，速度較慢，故其深度越深，其土壤體積含水量下降越慢；天山圓柏細根極多，對水分的敏感性高于葉和莖，根面積指數(shù)會隨著土壤含水量的增大而增大，不同土層的根系可共享水分，這些特征有利于利用有限的土壤水分［31－32］，20和35cm 土壤體積含水量下降較慢，也有可能是20和35cm處是植物根系的較集中的分布區(qū)，且植物通過根系向周圍吸附水，造成土壤含水量在根系處積聚，造成的該區(qū)域土壤含水量下降速度較慢，具體的原因尚需進一步研究。

3．4 水分脅迫條件下天山圓柏的光合響應特性

1個灌水周期條件下，天山圓柏土壤體積含水量達到一固定值時，其凈光合速率達最大值；當土壤體積含水量高于、低于這一固定值時，其凈光合速率均降低；天山圓柏的最大凈光合速率對應的土壤體積含水量可能是一閾值，與氣溫、濕度、土壤等條件可能有關(guān)，而本研究只是在相同條件下研究植物的土壤含水量，只有水分變化的一個因素為主，沒有考慮其它因素。其它各因素對植物的光合作用影響需要進一步研究。

天山圓柏土壤體積含水量超過一固定值時其凈光合速率反而下降，可能原因是土壤體積含水量過大，可能對植物的根呼吸造成脅迫，進而降低其凈光合速率；而土壤體積含水量低于一固定值時其凈光合速率也下降，可能原因是土壤體積含水量低于一飽和值，造成水分脅迫，進而降低其凈光合速率。

當20cm土壤體積含水量從28．1%逐漸降低至12．1%和8．1%時，天山圓柏分別出現(xiàn)萎蔫和至死萎蔫，顯示天山圓柏具有較強的抗旱性，可能是天山圓柏的根部對干旱土壤的特殊適應性造成的，具體原因需進一步從生理生化等角度進行研究。

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