周文龍++趙衛(wèi)權(quán)++蘇維詞++張凡++袁俊++易武英++謝元貴
摘要:利用光合儀測定了貴州石漠化治理區(qū)巖生優(yōu)勢種青岡、火棘的光合生理生態(tài)特性,并比較它們的凈光合作用速率、蒸騰速率等生理生態(tài)指標(biāo)的日變化特征。結(jié)果表明:青岡具有低光合速率、低蒸騰速率的特點,火棘具有高光合速率、高蒸騰速率的特點;青岡在石灰?guī)r喀斯特石漠化區(qū)表現(xiàn)出的凈光合速率曲線較為平緩,未出現(xiàn)明顯的光合“午休”現(xiàn)象,火棘光合“午休”現(xiàn)象則相對明顯;青岡凈光合速率主要受氣孔性限制因素的影響,火棘凈光合速率主要受非氣孔性限制因素的影響。相關(guān)分析表明,在相關(guān)環(huán)境因子相關(guān)性顯著的情況下,環(huán)境因子對青岡的各項光合生理特性影響的顯著性不明顯,而火棘各項光合生理參數(shù)則受環(huán)境影響較大;植物自身的生理因子、環(huán)境生態(tài)因子相互作用,共同影響青岡、火棘的光合生理機能。
關(guān)鍵詞:貴州省;石漠化地區(qū);巖生優(yōu)勢樹種;青岡;火棘;光合生理
中圖分類號: S718.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號:1002-1302(2016)06-0477-03
收稿日期:2015-05-19
基金項目:貴州省科學(xué)技術(shù)基金(編號:黔科合J字[2012]2216號);貴州省軟科學(xué)項目(編號:黔科合R字[2014]2026號);貴州省社會發(fā)展攻關(guān)(編號:黔科合SY字[2012]3008號);貴州省社會發(fā)展攻關(guān)項目(編號:黔科合SY字[2014]3060號);貴州省科技創(chuàng)新人才團(tuán)隊建設(shè)項目(編號:黔科合人才團(tuán)隊[2014]4014號)。
作者簡介:周文龍(1984—),男,湖北鄂州人,碩士,助理研究員,研究方向為喀斯特環(huán)境資源與3S技術(shù)應(yīng)用。E-mail:karstpro@hotmail.com。以貴州省為中心的西南喀斯特地區(qū)面積達(dá)55萬km2,是世界上喀斯特分布面積最大、發(fā)育最強的區(qū)域[1]。峰叢洼地是西南喀斯特山區(qū)主要的地貌形態(tài),峰叢洼地區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖成片分布[2],是受石漠化威脅最嚴(yán)重的一類巖溶地貌[3]??λ固刂脖坏幕謴?fù)與重建是峰叢洼地生態(tài)恢復(fù)、石漠化防治的核心內(nèi)容之一[4]。青岡(Cyclobalanopsis glauca)、火棘(Pyracantha fortuneana)是喀斯特原始頂極植被群落受到破壞后的主要遺留物種,同時也是石漠化地區(qū)植被恢復(fù)的主要樹種,具有很強的水土保持能力。光合作用決定了植物能量吸收、有機物積累的數(shù)量,也是其他生理過程、生命活動的基礎(chǔ),并與植物生長、發(fā)育、存活密切相關(guān),是植物生產(chǎn)力的最主要因素[5-6]。葉片光合特性與植物所處的環(huán)境密切相關(guān),其對不同的生境條件會表現(xiàn)出不同的適應(yīng)特性與適應(yīng)機制[7-10]。目前對喀斯特山區(qū)的青岡光合生理研究多集中在廣西白云巖喀斯特石漠化地區(qū)[11-15],而對貴州石灰?guī)r喀斯特石漠化的青岡光合生理研究則很少,關(guān)于火棘在喀斯特地區(qū)光合生理的研究更鮮有報道[16-17]。為了進(jìn)一步了解青岡、火棘在貴州喀斯特石漠化地區(qū)的光合生理表現(xiàn),本研究探討青岡、火棘的葉片凈光合速率等主要光合生理指標(biāo),以期為喀斯特石漠化環(huán)境恢復(fù)、植被演替研究提供一定的理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗材料與研究區(qū)自然概況
試驗材料為示范區(qū)朝營核心小流域內(nèi)“大山”山頂退耕地邊緣自然生長的青岡和火棘。
本試驗在畢節(jié)撒拉溪國家“十二五”石漠化綜合治理示范區(qū)進(jìn)行,位于貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)撒拉溪鎮(zhèn)境內(nèi)(105°02′01″~105°08′09″E,27°11′36″~27°16′51″N),屬于烏江上游段六沖河流域,平均海拔約1 800 m,屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候,年均氣溫12 ℃,無霜期245 d,年均日照時間為1 360 h,年均降水量984.4 mm,80%以上的降水集中在6—9月。研究區(qū)屬于典型的亞熱帶喀斯特高原山地(峰叢洼地)輕-中度喀斯特石漠化類型,主要土壤類型為黃壤,原始植被以青岡、火棘、杜鵑(Rhododendron simsii)等藤刺灌叢為主,局部山坡、居民地四周零星分布有云南松(Pinus yunnanensis)[18]。
1.2試驗方法
2014年4月下旬,在晴天、自然條件下進(jìn)行光合試驗,在8:00—18:00時段內(nèi),取中間時段每隔2 h測定1次,共測6次,青岡、火棘各隨機選取3株,每株選取葉位相同的3張中上部成熟向陽葉片進(jìn)行試驗,取平均值計算。
光合測定儀器使用英國ADC Bioscientific公司生產(chǎn)的Lcpro+便攜式光合測定儀,使用紅藍(lán)光源葉室測定葉片瞬時光合速率等指標(biāo)。主要測定、統(tǒng)計指標(biāo)包括:凈光合速率[Pn,μmol/(m2·s),以CO2計]、蒸騰速率[Tr,mmol/(m2·s),以H2O計]、CO2氣孔導(dǎo)度[Gs,mol/(m2·s),以H2O計]、細(xì)胞間CO2濃度(Ci,μmol/mol)、葉室溫度(Tch, ℃)、葉片溫度(Tleaf,℃)、光合有效輻射[PAR,μmol/(m2·s)]等。水分利用效率WUE(μmol/mmol)的計算公式:
WUE=Pn/Tr。
采用SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與制圖。
2結(jié)果與分析
2.1光合有效輻射等環(huán)境因子的日變化特征
在08:00—18:00期間,PAR的變化范圍為481.25~2 049.08 μmol/(m2·s),最高值出現(xiàn)在14:00左右,最低值出現(xiàn)在18:00,受地形影響,08:00山頂太陽光合輻射較強。08:00—18:00期間,Tch的變化范圍為22.75~41.75 ℃,08:00 左右Tch最低,最高值出現(xiàn)在14:00左右,18:00下降至2630 ℃(圖1);與Tch相比,由于葉片受太陽光合輻射影響,Tleaf要高出Tch 2.05~0.50 ℃。此外,大氣壓強日變化為8.14萬~817萬Pa,受中午上升氣流影響,中午大氣壓強要高于早、晚大氣壓強(大氣壓強數(shù)據(jù)僅說明,未在圖表中體現(xiàn))。
2.2凈光合速率的日變化特征
由圖2可見:青岡、火棘的凈光合速率日變化曲線存在較大差異,青岡凈光合速率的日均值僅為火棘的50%左右(表1);從峰型上看,火棘為典型的“雙峰”型日變化曲線,青岡的日變化曲線呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢,下降期間(14:00—16:00)也存在1個不明顯的上升階段。青岡凈光合速率曲線日變化幅度較為平緩,變化差異遠(yuǎn)小于火棘,在08:00—14:00凈光合速率一直呈下降趨勢,在14:00出現(xiàn)不明顯的光合谷值;在14:00—16:00略有上升,光合“午休”現(xiàn)象不明顯?;鸺膬艄夂纤俾蕪?:00開始快速增長,在10:00達(dá)到第1個峰值(次峰值),12:00出現(xiàn)光合谷值,在14:00形成第2個峰值(最大值),光合“午休”現(xiàn)象持續(xù)時間較短。
2.3蒸騰速率的日變化特征
由圖3可見:青岡、火棘的蒸騰速率日變化差異較大,青岡日變化幅度要高于火棘,火棘則相對平緩。青岡在08:00出現(xiàn)次峰值,在10:00出現(xiàn)蒸騰谷值,在14:00出現(xiàn)最大值,此后曲線陡然下降?;鸺恼趄v速率日變曲線相對青岡而言變化較為平緩,分別在10:00、14:00出現(xiàn)了2個峰值,在12:00 出現(xiàn)了不明顯的谷值。整體而言,青岡的蒸騰速率除在 08:00 外均低于火棘,且除14:00之外,均明顯低于火棘的蒸騰速率。
2.4水分利用效率的日變化特征
水分利用效率的高低是植物適應(yīng)環(huán)境能力強弱的重要指標(biāo)[20]。由圖4可以看出:青岡、火棘的水分利用效率日變化曲線變化趨勢較為接近,青岡水分利用效率曲線較火棘有所平移滯后;青岡水分利用效率在10:00(次峰值)、16:00(最高值)出現(xiàn)2個峰值,在14:00出現(xiàn)了1個非常明顯的谷值,在10:00—16:00之間變化差異較大,14:00、16:00之間的水分利用效率差異較大;火棘水分利用效率在14:00(最大值)出現(xiàn)峰值,12:00出現(xiàn)谷值,在14:00之后又逐漸下降。
2.5氣孔導(dǎo)度的日變化特征
由圖5可以看出:從日變化特征上看,青岡的氣孔導(dǎo)度曲線呈“L”形,火棘呈“U”形,且在14:00之前二者變化幅度較為接近,之后差異漸大;青岡、火棘的氣孔導(dǎo)度日均值分別為(0.13±0.20)、(0.20±0.14) mol/(m2·s),火棘氣孔導(dǎo)度日均值略高于青岡。
2.6胞間CO2濃度的日變化特征
由圖6可以看出:青岡、火棘的胞間CO2濃度曲線變化較為接近,在10:00前青岡的胞間CO2濃度高于火棘,之后則相反;青岡胞間CO2濃度最高值出現(xiàn)在8:00,最低值出現(xiàn)在16:00,火棘最高值出現(xiàn)在18:00,最低值出現(xiàn)在10:00。
2.7環(huán)境因子與光合特征參數(shù)間的相關(guān)性
由表2可知,青岡的Pn與PAR、Tch、Tleaf、Tr、Ci、Gs等各因子相關(guān)性均不顯著,部分環(huán)境因子之間呈顯著或極顯著相關(guān);火棘的Pn與PAR、Tch、Tleaf、Tr、Ci、Gs等各因子的相關(guān)性均不顯著,部分環(huán)境因子之間呈顯著或極顯著相關(guān)。例如,火棘的環(huán)境參數(shù)PAR與Gs顯著相關(guān),與Tr極顯著相關(guān),Tch、Tleaf與Gs、Tr呈極顯著相關(guān),Gs與Tr呈極顯著相關(guān)。
3結(jié)論與討論
研究青岡、火棘的光合生理特點及變化規(guī)律對于研究巖石樹種在石漠化地區(qū)的水土保持效益以及栽培技術(shù)措施十分必要。研究結(jié)果表明:火棘凈光合速率日變化呈“雙峰”型曲線,正午存在明顯的光合“午休”現(xiàn)象;青岡在本試驗中未表現(xiàn)明顯的光合“午休”現(xiàn)象,與廣西白云巖喀斯特區(qū)域日變化曲線存在一定差異[11-13,15],但廣西同一地區(qū)的不同研究也存在一定差異[14]。上述研究表明,在不同區(qū)域、不同類型喀斯特地區(qū)的青岡凈光合速率日變化特征表現(xiàn)存在差異。
從試驗結(jié)果可知,在一定范圍內(nèi),青岡葉片內(nèi)細(xì)胞間CO2濃度越高,其供給光合所需的原料越多,凈光合速率越高,光合速率會超過呼吸速率;氣孔性限制因素是由于氣孔導(dǎo)度降低阻止了光合原料CO2的供應(yīng);非氣孔性限制因素是由于植物葉片細(xì)胞光合能力的下降使葉肉細(xì)胞利用CO2的能力降低,從而造成細(xì)胞間CO2含量升高。對青岡、火棘的研究表明,青岡凈光合速率主要受氣孔性限制因素的影響,火棘凈光合速率主要受非氣孔性限制因素的影響。對于非氣孔性限制光合速率的情況,在晴天中午可以采取一定的遮光降溫措施,或適時灌溉,尤其是噴灌,有利于降低火棘溫度、增加空氣相對濕度,減少水分蒸騰[19-20],是提高火棘葉片光合水平的重要措施。
相關(guān)分析表明,在相關(guān)環(huán)境因子相關(guān)性顯著的情況下,環(huán)境因子對青岡的各項光合生理特性影響的顯著性不明顯;而火棘各項光合生理參數(shù)則受環(huán)境影響較大。植物自身的生理因子與環(huán)境生態(tài)因子相互作用,共同影響青岡、火棘的光合生理功能??λ固氐奶厥獾赜颦h(huán)境、生態(tài)因子限制了石漠化地區(qū)的植被恢復(fù)。本研究僅針對貴州喀斯特石漠化治理區(qū)最主要的巖石植被群落優(yōu)勢種進(jìn)行觀測,關(guān)于其他石漠化區(qū)中巖石物種的光合生理特征仍然需要進(jìn)一步研究。在喀斯特環(huán)境,特別是受損的喀斯特環(huán)境中,植被會產(chǎn)生特殊的適應(yīng)機理,因此對石漠化治理中的植被群落的人工誘導(dǎo)演替恢復(fù),不僅要從植被群落內(nèi)部生理機制出發(fā),還要結(jié)合外界生態(tài)環(huán)境的變化特點,因地制宜地選取適宜物種和群落組建模式。
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周文龍 趙衛(wèi)權(quán) 蘇維詞 張凡 袁俊 易武英 謝元貴
摘要:利用光合儀測定了貴州石漠化治理區(qū)巖生優(yōu)勢種青岡、火棘的光合生理生態(tài)特性,并比較它們的凈光合作用速率、蒸騰速率等生理生態(tài)指標(biāo)的日變化特征。結(jié)果表明:青岡具有低光合速率、低蒸騰速率的特點,火棘具有高光合速率、高蒸騰速率的特點;青岡在石灰?guī)r喀斯特石漠化區(qū)表現(xiàn)出的凈光合速率曲線較為平緩,未出現(xiàn)明顯的光合“午休”現(xiàn)象,火棘光合“午休”現(xiàn)象則相對明顯;青岡凈光合速率主要受氣孔性限制因素的影響,火棘凈光合速率主要受非氣孔性限制因素的影響。相關(guān)分析表明,在相關(guān)環(huán)境因子相關(guān)性顯著的情況下,環(huán)境因子對青岡的各項光合生理特性影響的顯著性不明顯,而火棘各項光合生理參數(shù)則受環(huán)境影響較大;植物自身的生理因子、環(huán)境生態(tài)因子相互作用,共同影響青岡、火棘的光合生理機能。
關(guān)鍵詞:貴州?。皇貐^(qū);巖生優(yōu)勢樹種;青岡;火棘;光合生理
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作者簡介:周文龍(1984—),男,湖北鄂州人,碩士,助理研究員,研究方向為喀斯特環(huán)境資源與3S技術(shù)應(yīng)用。E-mail:karstpro@hotmail.com。以貴州省為中心的西南喀斯特地區(qū)面積達(dá)55萬km2,是世界上喀斯特分布面積最大、發(fā)育最強的區(qū)域[1]。峰叢洼地是西南喀斯特山區(qū)主要的地貌形態(tài),峰叢洼地區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖成片分布[2],是受石漠化威脅最嚴(yán)重的一類巖溶地貌[3]??λ固刂脖坏幕謴?fù)與重建是峰叢洼地生態(tài)恢復(fù)、石漠化防治的核心內(nèi)容之一[4]。青岡(Cyclobalanopsis glauca)、火棘(Pyracantha fortuneana)是喀斯特原始頂極植被群落受到破壞后的主要遺留物種,同時也是石漠化地區(qū)植被恢復(fù)的主要樹種,具有很強的水土保持能力。光合作用決定了植物能量吸收、有機物積累的數(shù)量,也是其他生理過程、生命活動的基礎(chǔ),并與植物生長、發(fā)育、存活密切相關(guān),是植物生產(chǎn)力的最主要因素[5-6]。葉片光合特性與植物所處的環(huán)境密切相關(guān),其對不同的生境條件會表現(xiàn)出不同的適應(yīng)特性與適應(yīng)機制[7-10]。目前對喀斯特山區(qū)的青岡光合生理研究多集中在廣西白云巖喀斯特石漠化地區(qū)[11-15],而對貴州石灰?guī)r喀斯特石漠化的青岡光合生理研究則很少,關(guān)于火棘在喀斯特地區(qū)光合生理的研究更鮮有報道[16-17]。為了進(jìn)一步了解青岡、火棘在貴州喀斯特石漠化地區(qū)的光合生理表現(xiàn),本研究探討青岡、火棘的葉片凈光合速率等主要光合生理指標(biāo),以期為喀斯特石漠化環(huán)境恢復(fù)、植被演替研究提供一定的理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗材料與研究區(qū)自然概況
試驗材料為示范區(qū)朝營核心小流域內(nèi)“大山”山頂退耕地邊緣自然生長的青岡和火棘。
本試驗在畢節(jié)撒拉溪國家“十二五”石漠化綜合治理示范區(qū)進(jìn)行,位于貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)撒拉溪鎮(zhèn)境內(nèi)(105°02′01″~105°08′09″E,27°11′36″~27°16′51″N),屬于烏江上游段六沖河流域,平均海拔約1 800 m,屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候,年均氣溫12 ℃,無霜期245 d,年均日照時間為1 360 h,年均降水量984.4 mm,80%以上的降水集中在6—9月。研究區(qū)屬于典型的亞熱帶喀斯特高原山地(峰叢洼地)輕-中度喀斯特石漠化類型,主要土壤類型為黃壤,原始植被以青岡、火棘、杜鵑(Rhododendron simsii)等藤刺灌叢為主,局部山坡、居民地四周零星分布有云南松(Pinus yunnanensis)[18]。
1.2試驗方法
2014年4月下旬,在晴天、自然條件下進(jìn)行光合試驗,在8:00—18:00時段內(nèi),取中間時段每隔2 h測定1次,共測6次,青岡、火棘各隨機選取3株,每株選取葉位相同的3張中上部成熟向陽葉片進(jìn)行試驗,取平均值計算。
光合測定儀器使用英國ADC Bioscientific公司生產(chǎn)的Lcpro+便攜式光合測定儀,使用紅藍(lán)光源葉室測定葉片瞬時光合速率等指標(biāo)。主要測定、統(tǒng)計指標(biāo)包括:凈光合速率[Pn,μmol/(m2·s),以CO2計]、蒸騰速率[Tr,mmol/(m2·s),以H2O計]、CO2氣孔導(dǎo)度[Gs,mol/(m2·s),以H2O計]、細(xì)胞間CO2濃度(Ci,μmol/mol)、葉室溫度(Tch, ℃)、葉片溫度(Tleaf,℃)、光合有效輻射[PAR,μmol/(m2·s)]等。水分利用效率WUE(μmol/mmol)的計算公式:
WUE=Pn/Tr。
采用SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與制圖。
2結(jié)果與分析
2.1光合有效輻射等環(huán)境因子的日變化特征
在08:00—18:00期間,PAR的變化范圍為481.25~2 049.08 μmol/(m2·s),最高值出現(xiàn)在14:00左右,最低值出現(xiàn)在18:00,受地形影響,08:00山頂太陽光合輻射較強。08:00—18:00期間,Tch的變化范圍為22.75~41.75 ℃,08:00 左右Tch最低,最高值出現(xiàn)在14:00左右,18:00下降至2630 ℃(圖1);與Tch相比,由于葉片受太陽光合輻射影響,Tleaf要高出Tch 2.05~0.50 ℃。此外,大氣壓強日變化為8.14萬~817萬Pa,受中午上升氣流影響,中午大氣壓強要高于早、晚大氣壓強(大氣壓強數(shù)據(jù)僅說明,未在圖表中體現(xiàn))。
2.2凈光合速率的日變化特征
由圖2可見:青岡、火棘的凈光合速率日變化曲線存在較大差異,青岡凈光合速率的日均值僅為火棘的50%左右(表1);從峰型上看,火棘為典型的“雙峰”型日變化曲線,青岡的日變化曲線呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢,下降期間(14:00—16:00)也存在1個不明顯的上升階段。青岡凈光合速率曲線日變化幅度較為平緩,變化差異遠(yuǎn)小于火棘,在08:00—14:00凈光合速率一直呈下降趨勢,在14:00出現(xiàn)不明顯的光合谷值;在14:00—16:00略有上升,光合“午休”現(xiàn)象不明顯?;鸺膬艄夂纤俾蕪?:00開始快速增長,在10:00達(dá)到第1個峰值(次峰值),12:00出現(xiàn)光合谷值,在14:00形成第2個峰值(最大值),光合“午休”現(xiàn)象持續(xù)時間較短。
2.3蒸騰速率的日變化特征
由圖3可見:青岡、火棘的蒸騰速率日變化差異較大,青岡日變化幅度要高于火棘,火棘則相對平緩。青岡在08:00出現(xiàn)次峰值,在10:00出現(xiàn)蒸騰谷值,在14:00出現(xiàn)最大值,此后曲線陡然下降?;鸺恼趄v速率日變曲線相對青岡而言變化較為平緩,分別在10:00、14:00出現(xiàn)了2個峰值,在12:00 出現(xiàn)了不明顯的谷值。整體而言,青岡的蒸騰速率除在 08:00 外均低于火棘,且除14:00之外,均明顯低于火棘的蒸騰速率。
2.4水分利用效率的日變化特征
水分利用效率的高低是植物適應(yīng)環(huán)境能力強弱的重要指標(biāo)[20]。由圖4可以看出:青岡、火棘的水分利用效率日變化曲線變化趨勢較為接近,青岡水分利用效率曲線較火棘有所平移滯后;青岡水分利用效率在10:00(次峰值)、16:00(最高值)出現(xiàn)2個峰值,在14:00出現(xiàn)了1個非常明顯的谷值,在10:00—16:00之間變化差異較大,14:00、16:00之間的水分利用效率差異較大;火棘水分利用效率在14:00(最大值)出現(xiàn)峰值,12:00出現(xiàn)谷值,在14:00之后又逐漸下降。
2.5氣孔導(dǎo)度的日變化特征
由圖5可以看出:從日變化特征上看,青岡的氣孔導(dǎo)度曲線呈“L”形,火棘呈“U”形,且在14:00之前二者變化幅度較為接近,之后差異漸大;青岡、火棘的氣孔導(dǎo)度日均值分別為(0.13±0.20)、(0.20±0.14) mol/(m2·s),火棘氣孔導(dǎo)度日均值略高于青岡。
2.6胞間CO2濃度的日變化特征
由圖6可以看出:青岡、火棘的胞間CO2濃度曲線變化較為接近,在10:00前青岡的胞間CO2濃度高于火棘,之后則相反;青岡胞間CO2濃度最高值出現(xiàn)在8:00,最低值出現(xiàn)在16:00,火棘最高值出現(xiàn)在18:00,最低值出現(xiàn)在10:00。
2.7環(huán)境因子與光合特征參數(shù)間的相關(guān)性
由表2可知,青岡的Pn與PAR、Tch、Tleaf、Tr、Ci、Gs等各因子相關(guān)性均不顯著,部分環(huán)境因子之間呈顯著或極顯著相關(guān);火棘的Pn與PAR、Tch、Tleaf、Tr、Ci、Gs等各因子的相關(guān)性均不顯著,部分環(huán)境因子之間呈顯著或極顯著相關(guān)。例如,火棘的環(huán)境參數(shù)PAR與Gs顯著相關(guān),與Tr極顯著相關(guān),Tch、Tleaf與Gs、Tr呈極顯著相關(guān),Gs與Tr呈極顯著相關(guān)。
3結(jié)論與討論
研究青岡、火棘的光合生理特點及變化規(guī)律對于研究巖石樹種在石漠化地區(qū)的水土保持效益以及栽培技術(shù)措施十分必要。研究結(jié)果表明:火棘凈光合速率日變化呈“雙峰”型曲線,正午存在明顯的光合“午休”現(xiàn)象;青岡在本試驗中未表現(xiàn)明顯的光合“午休”現(xiàn)象,與廣西白云巖喀斯特區(qū)域日變化曲線存在一定差異[11-13,15],但廣西同一地區(qū)的不同研究也存在一定差異[14]。上述研究表明,在不同區(qū)域、不同類型喀斯特地區(qū)的青岡凈光合速率日變化特征表現(xiàn)存在差異。
從試驗結(jié)果可知,在一定范圍內(nèi),青岡葉片內(nèi)細(xì)胞間CO2濃度越高,其供給光合所需的原料越多,凈光合速率越高,光合速率會超過呼吸速率;氣孔性限制因素是由于氣孔導(dǎo)度降低阻止了光合原料CO2的供應(yīng);非氣孔性限制因素是由于植物葉片細(xì)胞光合能力的下降使葉肉細(xì)胞利用CO2的能力降低,從而造成細(xì)胞間CO2含量升高。對青岡、火棘的研究表明,青岡凈光合速率主要受氣孔性限制因素的影響,火棘凈光合速率主要受非氣孔性限制因素的影響。對于非氣孔性限制光合速率的情況,在晴天中午可以采取一定的遮光降溫措施,或適時灌溉,尤其是噴灌,有利于降低火棘溫度、增加空氣相對濕度,減少水分蒸騰[19-20],是提高火棘葉片光合水平的重要措施。
相關(guān)分析表明,在相關(guān)環(huán)境因子相關(guān)性顯著的情況下,環(huán)境因子對青岡的各項光合生理特性影響的顯著性不明顯;而火棘各項光合生理參數(shù)則受環(huán)境影響較大。植物自身的生理因子與環(huán)境生態(tài)因子相互作用,共同影響青岡、火棘的光合生理功能。喀斯特的特殊地域環(huán)境、生態(tài)因子限制了石漠化地區(qū)的植被恢復(fù)。本研究僅針對貴州喀斯特石漠化治理區(qū)最主要的巖石植被群落優(yōu)勢種進(jìn)行觀測,關(guān)于其他石漠化區(qū)中巖石物種的光合生理特征仍然需要進(jìn)一步研究。在喀斯特環(huán)境,特別是受損的喀斯特環(huán)境中,植被會產(chǎn)生特殊的適應(yīng)機理,因此對石漠化治理中的植被群落的人工誘導(dǎo)演替恢復(fù),不僅要從植被群落內(nèi)部生理機制出發(fā),還要結(jié)合外界生態(tài)環(huán)境的變化特點,因地制宜地選取適宜物種和群落組建模式。
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