遮荫对油松幼苗光合特性及固碳能力的影响.pdf

刘一江：遮荫对油松幼苗光合特性及固碳能力的影响22文章编号：1002-0659（2023）04-0022-03刘一江（辽宁省铁岭市森林资源保护中心，辽宁 铁岭 112000）试验研究遮荫对油松幼苗光合特性及固碳能力的影响摘要：文章以辽宁省铁岭市的油松为研究对象，设 4 个光照处理，即 100%光照（对照 CK）、60%光照、30%光照、10%光照，分析不同遮荫条件下对油松幼苗光合特性以及固碳能力的影响。结果显示，60%光照处理的净光合速率高于其他处理；100%光照（对照 CK）处理的蒸腾速率最高，其次为 60%光照处理；60%光照、30%光照、10%光照处理的叶片胞间 CO2摩尔分数低于 100%光照（对照 CK）处理，各处理的叶片胞间 CO2摩尔分数在 13：00 最低；各处理的叶片气孔限制值从大到小顺序依次为 10%光照、30%光照、60%光照、100%光照（对照 CK）处理；100%光照（对照 CK）处理的气孔导度高于其他处理；60%光照条件下，7、8 月份的日固碳量高于其他处理，100%光照（对照 CK）条件下，9、10 月份的日固碳量高于其他处理。试验表明，60%光照条件有利于促进油松幼苗光合特性的发挥、增强油松幼苗的固碳能力。关键词：油松幼苗；遮荫；光合特性；固碳能力中图分类号：S791.254文献标识码：A收稿日期：2023-03-10作者简介：刘一江（1987），女，助理工程师，主要从事林业改革发展工作。E-mail：油松为松科针叶常绿乔木，树皮下部呈灰褐色，大枝平展或斜向上，小枝粗壮，胸径可达1 m，高度可达 25 m。油松作为中国特有的阳性树种，具有深根性、抗瘠薄、喜光、抗风等特点，适宜生长在土层深厚、排水良好的酸性、中性等土壤中。光照是影响油松幼苗光合特性及固碳能力的重要因素之一，因此研究不同遮荫条件下油松幼苗光合特性及固碳能力的影响对油松种植具有重要的参考价值。1 材料和方法1.1 试验地点试验地点在辽宁省铁岭市林业苗木试验基地，位于东经 12327 12506，北纬4159 4329 之间，地势大体为东高中低、北高南低，属中温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季温热多雨，年平均气温 7.9，年降水量 600 mm1。试验地土壤为棕壤土，碱解氮含量 47.53 mgkg-1、速效磷含量 6.9 mgkg-1、速效钾含量 102.23 mgkg-1，pH 7.56。1.2 试验设计试验以三年生油松幼苗为研究对象，采用盆栽试验，塑料盆规格高为 16.5 cm、盆口直径为17.0 cm。每个塑料盆中放入 2 kg 的试验地棕壤土，共设 4 个光照处理，即 100%光照（对照CK）、60%光照、30%光照、10%光照，每个处理种植 50 株油松幼苗。油松幼苗于 2020 年 4 月 1 日定植，缓苗后60 d 时进行随机分组，将油松幼苗移栽到搭建好的遮荫棚中，遮荫棚之间的距离为 2 m。100%光照（对照 CK）处理为不搭设遮荫网，棚内光照度为全光照；60%光照处理为搭设 1 层遮荫网，棚内光照度为全光照的 60%；30%光照处理为搭设2 层遮荫网，棚内光照度为全光照的 30%；10%光照处理为搭设 3 层遮荫网，棚内光照度为全光照的 10%。遮荫棚四周与上方遮荫网的层数相同。油松幼苗每 2 d 浇水 1 次，每次浇水量相同。1.3 测定项目与测定方法1.3.1光合性能指标采用 Li-6100 便携式光合作用测定仪测定油松叶片净光合速率、蒸腾速率、胞间 CO2摩尔分数、气孔导度等参数。测定周期为 2022 年 7 月 1 日10 月 30 日，每隔 10 d 测定 1 次，测定时要避开阴雨天气，在晴朗无风的天气下进行，每次测定时间为 7：0017：00，每隔 2 h 测定 1 次。每次测定时，各处理选择位23天津农林科技2023 年 8 月第 4 期（总第 294 期）于植株中部的二年生针叶，从中选取具有代表性的 3 片针叶，记录每片针叶的测定值 2 3 个，计算其平均值。根据公式计算油松叶片气孔限制值：气孔限制值（LS，%）=1-胞间摩尔系数（Ci）/大气CO2摩尔分数（Ca）。1.3.2日固碳量每个处理选择 10 株油松幼苗，以净光合速率曲线与时间横轴围合的面积计算净同化量，以此为基础，计算每株油松幼苗当日净同化量（P），按照公式 WCO2=P44/1 000（44/1 000为CO2的摩尔质量）换算成当日固定的CO2数量。1.4 数据统计与处理采用 Excel 2010 收集和整理试验相关数据；采用 LSD 法分析各处理间的差异显著性，P 0.05 为差异显著2。2 结果与分析2.1 不同光照处理对油松叶片净光合速率的影响不同光照条件下，油松叶片的净光合速率差异显著（P 0.05），且随着时间的变化呈先上升后下降的趋势（图 1）。在 7：0017：00 时间范围内，60%光照处理的净光合速率高于其他处理，最大值出现在 11：00，为 3.3 mmolm-2s-1；其次为 100%光照（对照 CK）处理，净光合速率最大值出现在 11：00，为 2.7 mmolm-2s-1；最后为 30%光照处理和 10%光照处理，净光合速率最大值也出现在 11：00，分别为 2.5 和 2.2 mmolm-2s-1。60%光照处理的净光合速率最大值比 100%光照（对照 CK）处理提高了 21%，比 30%光照处理和 10%光照处理提高了 44%和 49%。图 1 不同光照处理对油松叶片净光合速率的影响2.2 不同光照处理对油松叶片蒸腾速率的影响与净光合速率变化趋势相同，不同光照条件下，油松叶片的蒸腾速率差异显著（P 0.05），且随着时间的变化呈先上升后下降的趋势（图2）。在 7：0017：00 时间范围内，100%光照（对照 CK）处理的蒸腾速率高于其他处理，最大值出现在 13：00，为 1.0 mmolm-2s-1；其次为 60%光照处理，蒸腾速率最大值出现在13：00，为 0.84 mmolm-2s-1；最后为 30%光照处理和 10%光照处理，蒸腾速率最大值也出现在 13：00，分别为 0.77 和 0.75 mmolm-2s-1，这可以说明在不遮荫条件下，光照会加剧油松幼苗的蒸腾速率。图 2 不同光照处理对油松叶片蒸腾速率的影响2.3 不同光照处理对油松叶片胞间CO2摩尔分数 的影响油松叶片胞间 CO2摩尔分数在不同光照处理下差异显著（P 0.05），且随着遮荫程度的增加呈先下降后上升的趋势（图 3）。60%光照、30%光照、10%光照处理的叶片胞间 CO2摩尔分数低于 100%光照（处理 CK）处理。各处理的叶片胞间 CO2摩尔分数在 7：0013：00 时间范围内呈下降趋势，在 13：00 达到最低值，其中 60%光照、30%光照、10%光照处理分别为236.0、234.0、230.0 mmolm-2s-1；13：00 以后，各处理的叶片胞间 CO2摩尔分数恢复上升趋势。图 3 不同光照处理对油松叶片胞间 CO2摩尔分数的影响24刘一江：遮荫对油松幼苗光合特性及固碳能力的影响2.4 不同光照处理对油松叶片气孔限制值的影响油松叶片气孔限制值在不同光照处理下表现不同，除 10%光照处理外，其他光照处理的叶片气孔限制值均呈先上升后下降的趋势（图 4）。各处理的叶片气孔限制值在13：00均为最高值，100%光照（对照 CK）、60%光照、30%光照、10%光照处理的叶片气孔限制值分别为 0.36、0.38、0.39、0.46。在 7：0017：00 时间范围内，10%光照处理的叶片气孔限制高于其他处理，各处理的叶片气孔限制值从大到小顺序依次为 10%光照、30%光照、60%光照、100%光照（对照CK）处理。图 4 不同光照处理对油松叶片气孔限制值的影响2.5 不同光照处理对油松叶片气孔导度的影响油松叶片气孔导度随着遮荫程度的增加呈先上升后下降的趋势（图 5），不同光照处理的气孔导度日均值差异显著（P 0.05）。在 7：0017：00 时间范围内，100%光照（对照 CK）处理的油松叶片气孔导度高于其他处理，最大值出现在 11：00，为 0.034 mmolm-2s-1；其次为60%光照处理，气孔导度最大值出现在 13：00，为 0.032 mmolm-2s-1；最后为 30%光照处理和10%光照处理，气孔导度最大值也出现在 11：00，分别为 0.028 和 0.026 mmolm-2s-1。图 5 不同光照处理对油松叶片气孔导度的影响2.6 不同光照处理对油松幼苗日固碳量的影响由表 1 可知，不同光照处理的油松幼苗日固碳量差异显著（P 0.05）。60%光照条件下，7、8 月份的油松幼苗光合日固碳量分别为 4.45 和4.55 gm-2d-1；100%光照（对照 CK）条件下，7、8 月份的油松幼苗光合日固碳量分别为 3.03和4.38 gm-2d-1；60%光照处理比100%光照（对照 CK）处理分别提高 10.1%和 13.0%，其他处理则低于 100%光照（对照 CK）处理。100%光照（对照 CK）条件下，9、10 月份的油松幼苗日固碳量分别为 1.84 和 1.34 gm-2d-1，高于其他处理。表 1 不同光照处理对油松幼苗日固碳量的影响处理日固碳量/gm-2d-17 月8 月9 月10 月100%光照（对照 CK）3.030.094.380.231.840.061.340.1460%光照4.450.224.550.131.570.151.180.0230%光照2.860.073.120.131.410.040.960.0110%光照2.630.152.830.191.250.040.900.093 结论与讨论试验结果表明，遮荫处理对油松幼苗光合特性及固碳能力产生不同的影响3。在净光合速率方面，60%光照处理高于其他处理；在蒸腾速率方面，100%光照（对照 CK）处理最高，其次为60%光照处理，这表明在高光强度下油松幼苗具有较强的蒸腾潜力；在叶片胞间 CO2摩尔分数方面，60%光照、30%光照、10%光照处理低于100%光照（对照 CK）处理，各处理的叶片胞间CO2摩尔分数在 13：00 最低；在叶片气孔限制值方面，各处理从大到小顺序依次为 10%光照、30%光照、60%光照、100%光照（对照CK）处理，这表明遮荫面积越大、光合作用特性发挥得越小；在气孔导度方面，100%光照（对照 CK）处理高于其他处理，而气孔导度越大、叶片胞间CO2浓度越大；在日固碳量方面，60%光照条件下，7、8 月份的油松日固碳量高于其他处理，100%光照（对照 CK）条件下，9、10 月份的油松日固碳量高于其他处理，这说明在强光照条件下，油松幼苗具有较强的固碳能力。综上所述，60%光照条件有利于促进油松幼苗光合特性的发挥、增强油松幼苗的固碳能力。（下转第 27 页）27天津农林科技2023 年 8 月第 4 期（总第 294 期）2.3 不同绑扎时期对紫叶莴笋产量及产值的影响由表 4 可知，茎秆基部不同绑扎时期均提高了紫叶莴笋的产量及产值。紫叶莴笋的产量及产值均随绑扎时期的推迟呈先升高后降低的趋势。不同绑扎时期中，6 月 30 日绑扎处理的紫叶莴笋产量及产值均最高，分别为 4 333.6 kg667 m-2和 13 000.8 元667 m-2，较对照（CK）均提高了 28.77%，与对照（CK）差异达到显著水平（P 0.05）。表 4 不同绑扎时期对紫叶莴笋产量和产值的影响绑扎时期小区产量/kg折合产量/kg667 m-2产值/元667 m-25 月 31 日141.32.26 b3 768.211 304.66 月 30 日162.53.85 a4 333.613 000.87 月 31 日136.75.06 c3 645.510 936.5CK（未绑扎）126.22.35 d3 365.510 096.5注：紫叶莴笋售价按 3 元kg-1计算。3 结论与讨论试验表明，紫叶莴笋茎秆基部不同绑扎时期均改善了紫叶莴笋的植株性状与品质、提高了产量及产值。不同绑扎时期中，6 月 30 日绑扎处理的紫叶莴笋商品株率、茎粗、单株质量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、VC 含量、产量及产值均最高，综合效果最佳。紫叶莴笋茎秆绑扎效果可能类同于果树枝干绑扎，即阻止了叶片制造的光合产物通过韧皮部向下运输，使更多的营养物质停留在地上部分，促进了地上部分的生长7-8。茎秆基部过早绑扎可能会限制光合产物向下运输，过早抑制根系的生长，减少水分和矿质离子的吸收以及向上转运，从而阻碍地上部分的生长，但过晚绑扎可能会错过紫叶莴笋的旺盛生长期，植株生长已定性，绑扎的效果不明显。本试验以 6 月 30 日绑扎处理的效果最明显，可能此时期正处于紫叶莴笋的生长中期，茎秆基部绑扎后兼顾了地上部和地下部的生长。紫叶莴笋茎秆基部用自锁式尼龙扎带绑扎后形成缢痕，缢痕上部明显粗于下部，采收时沿缢痕上缘切除根部即可去除绑扎带，缢痕可作为采收的剁根标尺，能形成统一的加工长度，减少茎秆可食用部分的浪费。参考文献1 李明，辛守鹏，朱碧云，等枝蔓绑扎和环剥处理对妮娜女皇葡萄果实品质的影响 J落叶果树，2022，54（5）：24-26.2 胡乐强，范静，徐媛婧，等绞缢法促进伏脆蜜枣坐果技术 J果树实用技术与信息，2022（5）：14-15.3 后亦发，朱小强，陈欢永登县冷凉区紫叶莴笋新品种引进筛选试验初报J 农业科技与信息，2022（11）：12-15.4 周有海不同种植海拔对茎用紫叶莴笋生长和品质的影响 J青海农林科技，2021（3）：87-90.5 龙胜举，张杰，王一鸣，等不同氮磷钾配方施肥对紫叶莴笋产量及品质的影响 J中国土壤与肥料，2017（5）：38-43.6 朱广廉，钟诲文，张爱琴 植物生理学试验M 北京：北京大学出版社，1990.7 高美娜，赵清，孙明飞，等绞缢对“冀砧 2 号”苹果矮化砧压条生根及相关生理指标的影响 J山东农业科学，2022，54（2）：57-62.8 李昌珠，向明，蒋丽娟，等不同时期的铁丝绞缢对光皮树幼树早花早实的促进效果 J湖南林业科技，2013，40（1）：4-7.（上接第 24 页）参考文献1 王博轶，王齐，吴训锋，等遮阴对景东翅子树幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响J 西部林业科学，2022，51（1）：22-28.2 梁俊林，毛绘友，郭丽，等遮阴对 3 种珍贵乡土阔叶树种幼苗生长及光合作用的影响 J西北林学院学报，2019，34（4）：57-63.3 陈志成，刘晓静，刘畅，等锐齿栎幼苗生长、光合作用和非结构性碳对遮阴和模拟光斑的响应 J生态学杂志，2017，36（4）：935-943.