果粮间作对仁用杏叶片光合特性的影响

蔡倩 白一光

摘要：研究辽西风沙半干旱区果粮间作模式下仁用杏叶片的光合响应机制。以仁用杏为研究对象，采用田间小区试验，设置仁用杏大豆间作、仁用杏花生间作、仁用杏谷子间作、仁用杏单作4个处理，考察果粮间作模式对仁用杏叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及水分利用效率的影响。结果表明：作物苗期，3种间作模式仁用杏叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及水分利用效率等指标与仁用杏单作无明显差异;作物生育旺盛期，间作花生和间作谷子仁用杏叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及水分利用效率等指标均明显高于仁用杏单作，而仁用杏大豆间作效果不明显。间作模式可以促进仁用杏光合作用的增强及水分利用效率的提高，该结果可为区域果粮间作模式示范推广提供理论依据和技术支持。

关键词：仁用杏;间作;光合特性;水分利用效率

中图分类号：S662.2    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2020）05-0020-04

辽西风沙半干旱区位于科尔沁沙地南部。该地区干旱少雨，年降水量仅为 300～450 mm，同时大风危害严重，冬、春季起沙风达691次以上，平均风速3.33 m/s，最大瞬间风速32.00 m/s，是中国生态脆弱区之一。果粮间作模式能够防风固沙、提高资源利用效率、改善区域生态环境，该地区主要推广仁用杏与矮秆作物间作模式。目前关于仁用杏与作物间作模式的研究主要集中在间作系统土地当量比、土壤微生物及间作作物的产量、水分利用效率、光合特性等方面，而关于间作对仁用杏光合特性影响的研究较少。本课题以仁用杏为研究对象，探索果粮间作对仁用杏叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及水分利用效率的影响，以期为辽西风沙半干旱区确定适宜的果粮间作模式、提高农田生产能力、改善区域生态环境提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料：10 a生仁用杏，品种为“超仁”。试验地点：辽宁省阜新市彰武县章古台镇，属风沙半干旱区，基础理化性质为有机质0.87%、碱解氮12.60 mg/kg、速效磷6.75 mg/kg、速效钾40.23 mg/kg。

1.2 试验设计

试验于2012—2013年进行。仁用杏与作物间作2 a。仁用杏间作的株行距为2.0 m×12.0 m，仁用杏单作的株行距为2.0 m×5.0 m，间作作物的行间距为0.5 m。共设4个处理，分别为仁用杏间作大豆（I）、仁用杏间作花生（II）、仁用杏间作谷子（III）、仁用杏单作（CK）。

1.3 试验方法

在间作作物苗期（5月末）和生育旺盛期（7月中旬），选择长势一致的仁用杏，挑选光照良好的顶部新梢的中部功能叶进行测定。在晴朗无云的天气，利用英国PP-system公司的CIRAS-1型便携式光合系统测定叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）。测定时间为6∶00—18∶00，每隔2 h测定1次，每次测定重复3次。计算得出水分利用效率（Pn/ Tr）。

2 结果与分析

2.1 不同间作模式对仁用杏叶片净光合速率的影响

5月（间作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同间作模式对仁用杏叶片净光合速率（Pn）的影响如图1所示。

由图1可以看出：5月和7月间作和单作模式仁用杏叶片Pn日变化呈双峰曲线趋势。5月各模式仁用杏叶片Pn均在10∶00左右出现第一个高峰，14∶00左右出现第二个高峰，且第一个峰值大于第二个峰值;Pn日平均值表现为3种间作模式均高于单作模式，但与单作模式间差异未达到显著水平。可见，作物苗期间作模式对仁用杏叶片Pn影响不大。7月各模式仁用杏叶片Pn均在8∶00左右出现第一个高峰，

16∶00左右出现第二个高峰;Pn日平均值表现为3种间作模式均高于单作模式，且有早晚差异小、午间差异大的趋势。12∶00时，间作大豆、间作花生、间作谷子的仁用杏叶片Pn比仁用杏单作分别提高了18.28%，19.69%，36.57%;14∶00时，比仁用杏单作分别提高了24.48%，30.13%，45.20%;18∶00时，比仁用杏单作分别提高了3.49%，5.81%，6.98%。可见，间作能提高仁用杏叶片午间光能的利用，从而增加全天光合产物的积累。3种间作模式Pn日平均值表现为间作谷子>间作花生>间作大豆，均高于仁用杏单作，分别比仁用杏单作提高了25.94%，16.97%，10.18%，且与仁用杏单作间差异达到显著水平。这可能是因为间作改善了系统的温度、湿度和CO2浓度等环境因子，从而提高了仁用杏叶片的净光合速率。

2.2 不同间作模式对仁用杏叶片蒸腾速率的影响

5月（间作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同间作模式对仁用杏叶片蒸腾速率（Tr）的影响如图2所示。

由图2可以看出：5月和7月各模式仁用杏叶片Tr的日变化均呈先升高后下降的趋势。5月各模式仁用杏叶片Tr在6∶00—14∶00呈上升趨势，在14∶00出现高峰，之后迅速下降;3种间作模式仁用杏叶片Tr日平均值均高于单作模式，但与单作模式间差异未达到显著水平。7月各模式仁用杏叶片Tr在6∶00—8∶00迅速升高，10∶00达到高峰，之后缓慢下降，14∶00之后迅速下降。可见，早晚间作模式对仁用杏叶片Tr影响较小，中午间作模式仁用杏叶片Tr显著提高。3种间作模式仁用杏叶片Tr日平均值表现为间作谷子>间作花生>间作大豆，均高于仁用杏单作，比仁用杏单作分别提高了10.59%，7.63%，5.93%，且与仁用杏单作间差异达到显著水平;间作花生与间作谷子间差异未达到显著水平，但二者均与间作大豆间差异达到显著水平。

2.3 不同间作模式对仁用杏叶片气孔导度的影响

5月（间作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同间作模式对仁用杏叶片气孔导度（Gs）的影响如图3所示。

由图3可以看出：5月和7月各模式仁用杏叶片Gs日变化呈双峰曲线趋势，与Pn变化趋势基本一致。5月3种间作模式仁用杏叶片Gs均高于仁用杏单作模式，但与单作模式间差异未达到显著水平。可见，作物苗期间作对仁用杏叶片Gs影响不大。7月各模式仁用杏叶片Gs的两个高峰与Pn出现的时间一致;Gs日平均值表现为3种间作模式均高于单作模式;各处理仁用杏叶片Gs上午值最高，初步分析可能与早上空气相对湿度有关。3种间作模式仁用杏叶片Gs日平均值表现为间作谷子>间作花生>间作大豆，均高于仁用杏单作，比仁用杏单作分别提高了19.83%，13.23%，8.72%，且与仁用杏单作间差异达到显著水平;间作大豆与间作花生间差异不显著，但二者均与间作谷子间差异达到显著水平。

2.4 不同间作模式对仁用杏叶片水分利用效率的影响

5月（间作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同间作模式对仁用杏叶片水分利用效率（Pn/Tr）的影响如图4所示。

由图4可以看出：5月各模式仁用杏叶片水分利用效率（Pn/Tr）日变化均呈逐渐降低的趋势，最高值出现在早上，最低值出現在晚上;3种间作模式仁用杏叶片Pn/Tr日平均值均略高于单作模式，但与单作模式间差异未达到显著水平。7月各模式仁用杏叶片Pn/Tr日变化呈先下降后上升再下降的趋势，在6∶00最高，之后迅速下降，在14∶00达到最低值，之后又迅速回升，16∶00达到一个小高峰，之后又迅速下降;3种间作模式仁用杏叶片Pn/Tr日平均值表现为间作谷子>间作花生>间作大豆，均高于仁用杏单作，比仁用杏单作分别提高了10.59%，7.63%，5.93%，且与仁用杏单作间差异达到显著水平。这可能是因为间作作物在生育旺盛期改善了系统内土壤和空气的温湿度等，从而明显提高了仁用杏的水分利用效率。

3 结论与讨论

光合作用是植物生长发育的基础。叶片作为植物最重要的同化器官，是植物体新陈代谢最为活跃的部位。光照强度直接影响植物叶片的光合作用。对果树而言，株行距、高度、冠幅等因素直接影响光照强度。间作能在时间和空间上更好地利用光能，达到提高果树光合效率的目的。本课题研究表明，在作物生育旺盛期（7月）仁用杏与作物间作提高了仁用杏叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及水分利用效率，这与丁松爽等人和尧渝等人的研究结果基本一致。原因可能是间作改善了模式内光照、空气温湿度、CO2浓度等环境因子，从而增强了仁用杏的光合作用。

植物光合日变化是植物积累光合产物的基础，直接影响植物干物质产量，但植物光合的“午休现象”是物质生产的限制因素。本课题研究表明，间作模式仁用杏叶片净光合速率和气孔导度均出现了“午休现象”，但单作模式中午仁用杏叶片净光合速率和气孔导度降幅大于间作模式，可见间作模式使仁用杏叶片光合“午休现象”得到了明显缓解，这与云雷等人的研究结果一致。原因是蒸腾速率的提高与气孔导度的增大是分不开的，气孔导度越大阻力越大，蒸腾速率就越高。此外，蒸腾速率的影响因素还有温度、土壤水分等。通过与净光合速率进行比较可以发现，蒸腾速率的变化趋势与净光合速率相似，说明系统内仁用杏蒸腾速率的变化也会影响到光合速率，且各间作模式间影响程度不同。

综合以上分析，仁用杏与不同作物间作均提高了仁用杏叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及水分利用效率，其中以仁用杏间作花生和间作谷子效果最佳，间作大豆次之。该结果可为辽西风沙半干旱区果粮间作模式示范推广提供理论依据和技术支持。

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