土壤水分对湿地松幼苗光合特征的影响

陈志锋

（福建省南安市林业局眉山乡林业工作站，福建 南安 362314）

通过控制土壤水分含量的变化，研究这一参数对湿地松光合响应的影响，明确湿地松在耐旱性及耐水淹等特性上的表现，为眉山乡绿化造林工作提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2016年6月中旬，将生长状况基本一致的100株湿地松幼苗移栽入花盆，每盆1株。选择盆高与盆口直径一致的花盆，将土壤晒干，去除杂质后装入盆中，每盆土的重量为4kg。所有植株在相同条件下进行培养，并于当年7月20日，将所有植株移入透明遮雨棚内进行进一步试验。

1.2 试验设计

将所有植株随机分为以下4组：对照CK（常规供水）、轻度干旱T1、水饱和T2、水淹T3，其中，CK的含水量为田间持水量的70%～80%；T1的含水量为田间持水量的50%～55%；T2组所有植株种植土壤始终保持在水饱和状态；T3组所有植株呈水淹状态，水淹至土壤表面5cm。试验时间为：2016月8月1日～2016年11月15日。

1.3 参数测量

1.3.1 气体交换参数测量。针对所有植株进行测量的过程中，测量环境均为：室温25℃、相对湿度60%～70%；光合有效辐射为1200μmoL/m；CO2浓度为400μmoL/m。具体的测量步骤为：选取植株健康叶在饱和光强下进行30min的光诱导，完成这一步骤后，使用光合分析仪对气体交换系数进行测量。经过测量之后，植株具体的水分利用效率可以通过下式进行计算：水分利用效率=净光合速率/蒸腾速率。

1.3.2 光合色素含量测量。使用浸提法及分光光度计对叶绿素、类胡萝卜素等参数进行测量和计算。

1.3.3 叶绿素荧光参数测量。使用光合分析仪对植株叶片的叶绿素荧光参数进行测量。测量步骤如下：植株暗适应2h后对初始荧光（F0）进行测量；给予饱和脉冲光测量最大荧光（Fm）；给予光化学光进行测量得到Fs；照射1次饱和脉冲光进行测量得到Fm＇；关闭光化学光照射远红光3s进行测量得到F0＇。

结合以上数据，可以通过下列式子分别对可变荧光Fv、PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ电子传递速率ETR等参数进行计算。

1.4 统计分析

使用SPSS16.0对数据进行分析，使用一元方差分析法对湿地松光合特征相关数据进行计算。

2 结果与分析

2.1 土壤含水量对湿地松幼苗净光合速率的影响

T1组净光合速率呈明显下降的趋势，胁迫后期下降幅度有所减缓，胁迫末期相比于对照组净光合速率下降了21%，P＜0.001。T2组植株的净光合速率在试验前期无明显下降，从第50d起开始出现明显变化，胁迫末期相比于对照组下降了20%。T3初期净光合速率无下降状况，从第25d起出现变化，低于对照组数值35%，在试验进行到第50d时出现回升，仅低于对照组数值12.8%，胁迫末期相比于对照组下降了20%，P＜0.01。

2.2 土壤含水量对湿地松幼苗成长过程中水分利用效率的影响

经过对试验数据的分析发现，所有试验组植株的水分利用效率在试验过程中均呈现出了先上升、后下降的趋势。其中：T1组在试验第25d后出现了大幅上升，并于第50d达到峰值；T2、T3在胁迫末期显的数值则明显低于对照组。

2.3 土壤含水量对湿地松幼苗光合色素含量的影响

T1组的总叶绿素含量在试验过程中呈现出了先降后升的趋势，并在试验进行到第100d时达到了峰值。同时，T1组植株的类胡萝卜素总体呈现上升趋势，并同样在试验进行到第100d时达到了峰值，其数值明显高于对照组，P＜0.001。

T2组的总叶绿素含量基本与对照组数值没有明显的差异，其类胡萝卜素的含量则总体呈现出了先升后降的趋势，并在试验进行到第50d时达到了峰值，胁迫末期比对照组低15.2%，P＜0.05。

T3组在试验过程中的总叶绿素及类胡萝卜素均处于最低水平，胁迫末期数值明显低于对照组，P＜0.001。

2.4 土壤含水量对叶绿素荧光参数的影响

对于PSⅡ最大光化学效率来说，T1组在试验过程中呈现出了先升后降的趋势，其余2组则出现了持续下降的状况，其中T3组的下降幅度最大，胁迫末期数值明显低于对照组，P＜0.001。对于ETR来说，T1组在试验过程中数值上的变化波动程度较大，规律并不明显，而T2组则呈现出了先降后升的趋势，T3组数值则在胁迫后期出现了一定程度的上升。从数值上来说，T1组相比较于对照组出现了明显的差异；T2组在数值上与对照组的差异并不明显；T3组从试验的第25d起直到试验结束，其ETR的值均低于对照组。

3 讨论

结合试验数据及结果分析来看，土壤水分的不同将会导致湿地松幼苗成长过程中光合特征相关参数的不同，进而对湿地松的生长状况产生影响。本文将在上述内容的基础上，结合不同的光合特征参数，讨论土壤水分所产生的具体影响。

净光合速率参数的高低将会对植物在逆境环境中光合生理生态响应能力产生直接影响。根据现有研究数据来看，耐淹性较好的植物在短时间内可能会因为土壤含水量导致净光合速率受到影响。但经过一段时间后，这类植物将会对环境产生一定的适应性，净光合速率也将重新恢复到正常水平。本文讨论的湿地松幼苗在土壤呈水饱和或水淹状态下，湿地松仍能保持正常的生长状态，即湿地松具备良好的耐淹性能。同样，结合试验数据，在土壤较为干旱的情况下，湿地松自身的净光合速率仍能保持在较好的水平，即湿地松幼苗具备较好的抗旱能力。

对于水分利用效率来说，适度的干旱状况能进一步提高植物在这一参数上的表现。湿地松幼苗能在土壤干旱的状态下，通过提高水分利用率，保证净光合速率维持在正常水平，这与通过T1组得到的试验数据一致。结合T2、T3组所得到的试验数据及结果，湿地松幼苗对于水淹环境有正面的响应和适应对策。

叶绿素含量能够反应植物光合作用的强度，类胡萝卜素在植物生长过程中，则承担着吸收和传递电子的任务，同时，能起到抗氧化、清除自由基的作用。T1、T2组叶绿素含量并没有受到土壤水含量的影响，类胡萝卜素的含量则随着土壤水分的不同出现了一定的变化。即在轻度干旱或水饱和的情况下，湿地松幼苗仍能保持较高的叶绿素含量。同时，通过类胡萝卜素含量的变化，湿地松在土壤含水量变化的情况下，也能避免叶绿素的光氧化现象。

叶绿素荧光参数的变化，能反映出植物应对环境变化时的响应机制，结合试验数据来看，试验组土壤含水量的变化，均对湿地松PSⅡ最大光化学效率产生了一定影响。但同时，湿地松幼苗对于土壤水分胁迫有积极响应，PSⅡ反应中心能维持较高比例的开放部分，保证稳定的电子传递。

综上所述，土壤水分条件将对湿地松幼苗的光合生理特性产生显著影响，而对于湿地松这一植物本身来说，湿地松能够在一定时间内，对土壤水分胁迫产生积极响应。也就是说，湿地松同时具备耐旱性与耐水淹的特点，应被广泛应用于眉山乡的绿化造林等工作中。