不同土壤含水量对油松幼苗生长及光合特性的影响
2023-08-11山西省桑干河杨树丰产林实验局云西林场山西大同037100
●刘 涛 （山西省桑干河杨树丰产林实验局云西林场 山西 大同 037100）
油松（Pinus tabulaeformisCarrière.）是松科松属针叶常绿乔木。为中国特有树种，分布于我国西北、东北和中原地带，油松树干挺拔苍劲，分枝弯曲多姿，树冠层次有别，四季常春，树色变化多，街景丰富[1]。随着全球气候的变化，降雨格局和时空分布发生变化，导致干旱时常发生，影响着生态环境和植被生长。干旱引起土壤水分亏缺，是造成植物非生物胁迫的重要因素之一[2]。研究表明，在水分胁迫下，植物水分吸收、物质代谢、光合作用均受到一定程度的影响，植物会通过减小叶面积来减弱蒸腾作用，进而减少水分散失，保证树木的正常生长。通常植物叶片生长在胁迫初期所受影响较大，造成叶面积减少[3]。因此，研究植物对水分胁迫的反应机理，对应对干旱具有积极意义。本试验设置不同土壤含水量，研究油松幼苗生长和光合参数的变化特征，为油松抗旱栽培提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地点与材料
试验于2020年在山西省桑干河杨树丰产林实验局云西林场进行。地处温带大陆性季风气候区，年均气温6.4℃，年降水量400～500 mm，无霜期125 d。试验材料选用2年生当地油松幼苗。
1.2 试验设计
试验采用盆栽法进行，盆高32.5 cm，直径36.5 cm，每盆装过筛风干土10 kg。在5月15日将盆土浇透水放置2 d后，将油松幼苗移栽到盆中，每盆栽1株，然后将其放入防雨棚中进行培养。设置4个水分处理，土壤相对含水量分别为70%～75%（CK）、60%～65%（H1）、45%～50%（H2）、30%～35%（H3）。
1.3 测定指标与方法
1.3.1 土壤含水量的测定 试验期间采用称重法控制土壤含水量。计算公式：
土壤相对含水量=土壤含水量/最大持水量×100%
试验期间其他管理措施相同，水分处理60 d后进行各指标的测定。
1.3.2 生长指标的测定 处理结束后，分别用刻度尺测定幼苗苗高，用游标卡尺测定地径，分别测定东西和南北两个方向冠幅，求平均值。
1.3.3 净光合速率的测定 在晴天上午，每个处理选择3株油松，使用LI6400光合分析仪测定油松功能叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Cr）、蒸腾速率（Tr）和胞间二氧化碳浓度（Ci）等光合参数。
1.4 数据处理及分析
用Excel 2010进行数据收集整理和做图，并用SPSS 24.0进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 不同土壤含水量对油松幼苗生长指标的影响
不同土壤含水量下油松幼苗生长指标，见表1。
表1 不同土壤含水量下油松幼苗生长指标
由表1可知，不同土壤含水量显著影响油松幼苗的生长，随着土壤含水量的降低，株高呈逐渐降低的趋势，表现为H3＜H2＜H1＜CK，各处理均显著低于CK。H1、H2和H3处理分别比CK低3.41%，8.69%，14.35%。地径随着土壤含水量的降低呈逐渐降低的趋势，各处理均显著低于CK，H1、H2和H3处理分别比CK低4.11%，9.72%，10.43%。H2和H3处理间无显著差异。油松冠幅H1处理与CK无显著差异，其他处理均显著低于CK，H2和H3处理分别比CK低7.54%，12.86%。说明在一定范围内，土壤含水量越低，油松长势越差。
2.2 不同土壤含水量对油松幼苗光合参数的影响
不同土壤含水量油松幼苗光合参数，见表2。
表2 不同土壤含水量下油松幼苗光合参数
由表2可知，不同土壤含水量显著影响油松幼苗的光合参数。随着土壤含水量的降低，净光合速率呈逐渐降低的趋势，表现为H3＜H2＜H1＜CK，H1处理与CK无显著差异，其他处理均显著低于CK。H2和H3处理分别比CK低19.77%，50.00%。气孔导度变化趋势和净光合速率相似，H2和H3处理分别比CK低14.44%，40.73%。胞间二氧化碳随着土壤含水量的降低呈逐渐增加的趋势，H1处理与CK无显著差异，其他处理均显著高于CK。蒸腾速率随着土壤含水量的降低呈逐渐降低的趋势，各处理均显著低于CK，H1、H2和H3处理分别比CK低12.31%，24.62%，38.44%。
3 讨论
干旱是影响植物生长和发育的主要环境胁迫之一[4]。研究表明，土壤水分过低影响植物的形态结构和生理特征，而植物在遇到水分胁迫时通常会通过调节自身的代谢、物质转运以及能量消耗来应对伤害，通常表现出叶片变小、植株生长停滞，而长期过低的土壤水分则会使植物产生不可逆的伤害[5]。本研究结果表明，随着土壤含水量的降低，油松幼苗的株高、地径和冠幅呈逐渐下降的趋势，主要是由于干旱胁迫下植物基础代谢水平降低，植株含水量下降，细胞液浓度增加，物质产生和转运受到影响，从而降低了植株的株高、地径等形态指标。在轻度水分胁迫下，油松幼苗生长下降幅度不大，说明幼苗可以承受轻度水分胁迫。
光合作用在植物的生长发育和形态建成过程中发挥着重要的作用，在水分胁迫下，植物细胞胞内结构破坏、液膜破裂、叶绿体松散膨胀、基粒片层结构破坏，甚至会引起细胞内外结构的破坏，进而影响光合作用[6]。有研究表明，水分过低导致植物叶片出现渗透失衡的现象，使得叶绿素合成受到抑制而加速了分解，从而降低光合作用。本研究结果表明，净光合速率、气孔导度和蒸腾速率随着土壤含水量的降低呈逐渐降低的趋势。主要是由于水分胁迫下植株的叶绿素含量较高低，光合作用所需要的水分不能及时补充，从而影响光合作用的正常进行。本研究结果说明土壤含水量越低对植物生长的光合作用影响越大。
4 结论
综上所述，随着土壤含水量的降低，油松幼苗的株高、地径、冠幅呈逐渐减小的趋势，净光合速率、气孔导度和蒸腾速率降低。土壤相对含水量为60%～65%与对照无显著差异，说明油松可以承受一定的水分胁迫，而当土壤含水量过低，则严重抑制光合作用和油松幼苗生长。
