水分胁迫对白榆气体交换特性的影响

刘扬，马强，盖臣，谢伟

(1.辽宁省凌海市双羊镇农业发展服务中心，辽宁 锦州 121200;2.辽宁省黑山县常兴镇农业技术综合服务中心，辽宁 锦州 121407;3.辽宁省锦州市林业局，辽宁 锦州 121001)

水分胁迫是指环境中的水分少到不足以维持植物正常生命活动的水分状况，又称干旱胁迫。植物的抗旱性是植物对水分胁迫的适应能力。植物对水分胁迫的反应有适应和适应性反应2 种情况，植物的抗旱性是这2 个方面的综合体现［1－3］。在水分胁迫下，植物形态特征上都表现出一定的适应特征。研究较多的为植物根系和叶片。水分不足不仅影响造林成活率和保存率，限制林木的生长［4－6］，而且还对植物存活、生长和分布起着一定的限制作用［7］。即使日后成活，也会对植物的形态建成和生理生化过程以及生长发育造成影响［8］。开展林木抗旱研究，探讨树木对水分胁迫的响应机理，可为干旱半干旱地区造林提供理论与技术支撑，已成为目前林学和生态学研究的重点领域之一［9］。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014年5月在阜新露天矿排土场科学试验基地内进行。选择大小、生物量基本一致的白榆(Ulmus pumila)苗木进行盆栽试验，盆栽规格为高50 cm、上口直径35 cm、下底直径30 cm 的塑料桶，苗木栽植后从距土面10 cm 处进行截干，并充足浇水。以后定期浇水，进行防虫防病管理，保证苗木成活并正常生长。

1.2 试验设计

2014年8月在试验地进行干旱胁迫处理试验，试验共设2 个因素，分别为轻度干旱和重度干旱。2个干旱处理分别记为T1 和T2，其中轻度干旱盆栽土壤含水量为田间持水量的50% ～65%，轻度干旱T1 设4 个不同含水量梯度，分别记为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为田间持水量的20% ～35%，重度干旱 T2 设4 个不同含水量梯度，分别记为 F1(含水量 20%)、F2(含水量25%)、F3(含水量30%)、F4(含水量 35%)，田间正常生长苗木为CK。

1.3 测定方法

利用Li －6400 便携式光合仪，在上午10:00点，选择生长健壮的当年生功能叶片进行净光合速率Pn 和蒸腾速率Tr 等指标测定。

1.4 数据处理

使用DPS、Excel 软件进行数据分析和图表制作。

2 结果与分析

2.1 不同干旱处理对白榆叶片光合速率的影响

表1 不同干旱处理白榆叶片光合速率Pn μmolCO2·m －2·s －1

从表1 可以看出不同干旱处理对白榆叶片光合速率的影响。在T1 处理下，植株上部叶片的各个水分梯度都没有明显的差异性，下部叶片在G1 水平下光合速率均值较CK 达到了0.05的显著水平，其余都没有明显的差异性，说明在T1 轻度干旱处理下白榆叶片的光合速率值没有明显的变化。在T2 重度干旱处理下，T2 中F2 和F3 处理与对照之间植株上部叶片光合速率差异达到了0.01 显著水平，与CK 同时达到了0.05水平上的显著水平，可以看出随着干旱程度的逐渐增加，叶片的光合速率逐渐减弱，T2 重度处理下 F2、F1 在0.05和 0.01 水平下都没有达到显著水平，说明重度干旱T2 处理下，F1(含水量20%)、F2(含水量25%)梯度下白榆叶片的光合速率趋于稳定，下部叶片的光合速率值随着干旱程度的增加也呈现逐渐减小的趋势，在T2 处理中的各个处理水平下部叶片分别达到了0.05和0.01 的显著和极显著水平，说明在T2 重度干旱条件下，白榆植株的叶片光合速率均值显著减小。

2.2 不同干旱处理对白榆叶片蒸腾速率的影响

蒸腾速率是衡量植物水分平衡的一个重要生理指标，可以反映树种调节自身水分损耗能力及适应干旱环境的能力。由表2 可知，在T1 轻度干旱处理下，各个不同水分梯度下白榆叶片的蒸腾速率均值只有下部叶片G1 梯度水平和对照CK 存在0.05 水平的显著差异，其余没有明显的差异性，但总体蒸腾速率的变化趋势随着干旱水平的逐渐增加呈现平稳下降。随着干旱程度的增加，在T2 处理水平下，各个水分梯度的变化水平都达到了显著水平，T2 处理下，F1、F2、F3 水分梯度没有明显的差异性，说明了随着干旱程度的增加，蒸腾速率在F3 梯度一直到F1 梯度水平下趋于平稳状态，F4 梯度到F3 梯度蒸腾速率下降较快，上下部叶片都达到0.05 水平上的显著水平。

表2 不同干旱处理白榆叶片蒸腾速率Tr μmolH2O·m －2·s －1

2.3 不同干旱处理对白榆叶片水分利用效率的影响

表3 不同干旱处理白榆叶片水分利用效率WUE

水分利用效率取决于植物的光合速率和蒸腾速率，是干旱气候环境下确定栽培方式和评价其水分生产的重要指标。由表3 可以看出，在T1 处理下，白榆上下部叶片随着干旱程度的逐渐增加，水分利用效率逐渐减弱，上部叶片水分利用效率变化没有达到显著水平，而下部叶片的水分利用效率变化G1较 CK、G2、G3、G4 达到了 0.05 和 0.01 水平的显著和极显著差异，而G2、G3、G4 水分利用效率变化未达到显著差异，随着干旱程度的逐渐增加，水分利用效率变化表现了明显的差异性，白榆的上下部叶片水分利用效率变化分别比CK 达到了0.05和0.01的显著和极显著差异，说明了白榆树种随着干旱程度的增加，叶片水分利用效率变化逐渐增加，在T1轻度干旱状态下，下降不明显，而随着干旱程度的逐渐增加，水分利用效率增加明显。

3 结论

3.1 由不同干旱处理下阜新矿区白榆上下部叶片的光合效率的变化可以看出，在T1 轻度干旱下，白榆树种上下部叶片都没有达到明显的差异性，而随着干旱逐渐增加，在T2 重度干旱状态下，白榆的上下部叶片在F1、F2 水分梯度下分别达到了0.01 和0.05 水平下的显著和极显著水平。总体看来，在T1轻度干旱处理下白榆叶片光合速率逐渐下降，但没有达到明显的差异性，随着干旱程度的增加，在T2重度干旱水平下，白榆叶片的光合速率呈现明显的下降趋势。

3.2 由不同干旱处理下阜新矿区白榆上下部叶片的蒸腾效率变化可以看出，随着干旱程度的增加，白榆叶片蒸腾速率呈现明显的下降趋势，但是变化没有达到明显的差异性，随着干旱程度的增加，在T2严重干旱水平下呈现明显的下降趋势，分别达到了0.05和0.01水平上的显著和极显著水平。

3.3 由不同干旱处理下阜新矿区白榆上下部叶片的水分利用效率的变化可以看出，随着干旱程度的逐渐增加，在T1 轻度干旱处理下，白榆上部叶片水分利用效率变化达到明显的差异性，下部叶片在G1水平下较CK 达到了0.05和0.01 水平的显著和极显著差异，随着干旱程度的逐渐增加，在T2 重度干旱处理下白榆的上下部叶片水分利用效率变化分别比 CK 达到了0.05和0.01 的显著和极显著差异，说明了白榆树种随着干旱程度的增加，叶片水分利用效率变化逐渐增加。

［1］胡景江，顾振瑜，文建雷，等.水分胁迫对元宝枫膜脂过氧化作用的影响［J］.西北林学院学报，1999(2):7 －11

［2］冷平生，杨晓红，胡悦，等.5 种园林树木的光合和蒸腾特性的研究［J］.北京农学院学报，2000(4):13 －18

［3］刘文兆.作物生产、水分消耗与水分利用效率间的动态联系［J］.自然资源学报，1998(1):23 －27

［4］刘建伟，刘雅荣，王世绩.不同杨树无性系光合作用与其抗旱能力的初步研究［J］.林业科学，1994(1):83 －87

［5］涂璟，王克勤.干旱地区造林树种的水分生理生态的研究进展［J］.西北林学院学报，2003，18(3):26 －30

［6］王霞，侯平，尹林克，等.土壤水分胁迫对柽柳体内膜保护酶及膜脂过氧化的影响［J］.干旱区研究，2002，(3):17 －20

［7］肖冬梅，王淼，姬兰柱.水分胁迫对长白山阔叶红松林主要树种生长及生物量分配的影响［J］.生态学杂志，2004(5):93 －97

［8］孙彩霞，沈秀瑛，刘志刚.作物抗旱性生理生化机制的研究现状和进展［J］.杂粮作物，2002(5):285 －288

［9］山仑.植物水分与旱地农业生产［J］.陕西农业科学，1983(5):9 －12