張 華,徐春華

(1.西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000)

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蘭州北山3個(gè)灌木優(yōu)勢(shì)種光合特性

張 華1,2,徐春華1

(1.西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000)

本研究對(duì)蘭州北山植被優(yōu)勢(shì)種檉柳(Tamarix austromongolica)、側(cè)柏(Platycladus orientalis)和檸條(Caragana korshinskii)的光合特性和微氣象環(huán)境進(jìn)行了測(cè)定，分析了其日變化特點(diǎn)，并通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析方法探討了凈光合速率(Pn)與生理因素及環(huán)境因素的關(guān)聯(lián)程度。結(jié)果表明，1)自然條件下，3種植物的Pn日變化均為不對(duì)稱的雙峰曲線，存在明顯的光合“午休”現(xiàn)象，這是由于午間高光強(qiáng)、高溫構(gòu)成光抑制現(xiàn)象。2)生理因素分別與3種植物Pn的關(guān)聯(lián)度由大到小依次為，檉柳：胞間CO2濃度(Ci)>葉溫(Tl)>蒸騰速率(Tr) >氣孔導(dǎo)度(Gs)>飽和水汽壓(VPD)>氣孔限制值(Ls)，側(cè)柏：Tr>Tl>VPD>Ci>Ls>Gs，檸條：Tr>Tl>Ci>Gs>VPD>Ls；生理因素中Ci對(duì)檉柳Pn的影響最大，Tr對(duì)側(cè)柏和檸條Pn的影響最大。3)環(huán)境因素分別與3種植物Pn的關(guān)聯(lián)度由大到小依次為，檉柳：光合有效輻射(PAR)>相對(duì)濕度(RH)>土壤溫度(Ts)>土壤濕度(SM)>大氣溫度(Ta)>大氣CO2濃度(Ca)，側(cè)柏：PAR>SM>Ta>Ts>RH>Ca，檸條：RH>PAR>SM>Ta>Ca>Ts；環(huán)境因素中PAR對(duì)檉柳和側(cè)柏Pn的影響最大，RH則對(duì)檸條Pn的影響最大。

蘭州北山；光合特性；日變化；灰色關(guān)聯(lián)度分析；生理參數(shù)；環(huán)境參數(shù)

蘭州北山是祁連山東脈的延伸，植被稀疏[1]，由于氣候變化和人類活動(dòng)的加劇，水土流失日益嚴(yán)重，已成為黃河的主要沙源區(qū)之一，影響著黃河流域生態(tài)系統(tǒng)的健康和蘭州城市的人居環(huán)境。為恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，國(guó)家采取了多種治理措施，加大了對(duì)蘭州南北兩山植被生態(tài)恢復(fù)造林工程的投資力度[2-3]。檉柳(Tamarix austromongolica)、側(cè)柏(Platycladus orientalis)和檸條(Caragana korshinskii)以其耐旱、抗鹽堿等特點(diǎn)成為蘭州北山的主要綠化植物。植物的光合作用是植物生產(chǎn)過(guò)程中物質(zhì)積累與生理代謝的基本過(guò)程，也是評(píng)價(jià)植物第一生產(chǎn)力的標(biāo)準(zhǔn)之一，受生理因素和環(huán)境因素的共同影響[4-5]。

灰色關(guān)聯(lián)度分析方法是將因素之間發(fā)展的相異或相似程度作為衡量?jī)蓚€(gè)因素關(guān)聯(lián)程度的一種方法，能很好地反映各個(gè)因素間的相對(duì)重要程度或優(yōu)劣關(guān)系[6-8]。目前，關(guān)于植物光合特性的研究大多都運(yùn)用對(duì)樣本量有較高要求的相關(guān)分析、回歸分析等方法分析光合作用與其影響因素間的關(guān)系[9-11]，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法綜合分析光合作用影響因素的研究較少。因此，本研究通過(guò)分析蘭州北山檉柳、側(cè)柏和檸條光合作用日變規(guī)律，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法綜合分析生理因素和環(huán)境因素對(duì)3種植物的光合作用的影響，剖析3種植物的光合作用機(jī)理，進(jìn)而為蘭州北山綠化植被選種提供理論與實(shí)踐參考。

1　研究區(qū)概況

蘭州北山屬于黃土高原溝壑區(qū)，位于黃河蘭州段以北，東起城關(guān)區(qū)青白石鄉(xiāng)張兒溝，西至西固區(qū)達(dá)川鄉(xiāng)達(dá)家溝，南臨黃河，林草覆被率低、植被稀疏。地勢(shì)北高南低，由西北向東南方向傾斜，海拔1 560～2 067m，坡度大于30°。屬于典型的溫帶大陸性氣候區(qū)，年均氣溫8.9 ℃，≥10 ℃年積溫為3 242.0 ℃·d，年均降水量328mm左右，集中于7-9月，無(wú)霜期190d。土壤以淡灰鈣土為主，土壤pH值8.0～8.6，有機(jī)質(zhì)含量0.5%。原生植被以荒漠草原植被為主，由多年旱、叢生的低矮禾草，旱生灌木和小半灌木組成，人工綠化植被主要有檉柳、側(cè)柏、檸條、楊樹(shù)(Populus)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)、油松(Pinus tabuliformis)等[12]。

2　材料與方法

2.1試驗(yàn)方法

本研究于2014年5月上、中和下旬各選擇晴朗無(wú)云的3d進(jìn)行觀測(cè)，時(shí)間為08:00-18:00。每天測(cè)定時(shí)選擇生長(zhǎng)狀況相似的檉柳、側(cè)柏和檸條各3株。每株中選取朝向相同、葉位相同、長(zhǎng)勢(shì)相近、無(wú)病蟲(chóng)害的葉片進(jìn)行測(cè)定，同一葉片每次重復(fù)測(cè)量3次，共9次，每1h測(cè)定一輪，運(yùn)用拍照法[13]計(jì)算所測(cè)部分的葉面積。

在自然條件下利用Ci-340便攜式手持光合測(cè)量系統(tǒng)，所測(cè)參數(shù)包括凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、飽和水汽壓差(VPD)、葉溫(Tl)等；WatchDog2000自動(dòng)氣象站，所測(cè)參數(shù)包括光合有效輻射(PAR)、大氣CO2濃度(Ca)、大氣溫度(Ta)、土壤溫度(Ts)、相對(duì)濕度(RH)；WateraScoutSM100土壤濕度傳感器測(cè)定了土壤濕度(SM)。根據(jù)所測(cè)參數(shù)計(jì)算水分利用效率(WUE=Pn/Tr)和氣孔限制值(Ls=1-Ci/Ca)。

2.2灰色關(guān)聯(lián)度分析方法

灰色關(guān)聯(lián)度分析法是一種多因素統(tǒng)計(jì)分析方法，它以各因素的樣本數(shù)據(jù)為依據(jù)，用灰色關(guān)聯(lián)度來(lái)描述因素間關(guān)系的強(qiáng)弱、大小和次序[14]。該方法定量考慮多個(gè)因素的作用，得出具有可比性的綜合性指標(biāo)，從而提高綜合評(píng)估的準(zhǔn)確性和有效性，避免了人為評(píng)判的主觀性?；疑P(guān)聯(lián)度越大，說(shuō)明比較項(xiàng)與參考項(xiàng)的發(fā)展趨勢(shì)越接近，即參考數(shù)列受比較數(shù)列影響更大[15]。

2.3數(shù)據(jù)處理

先利用相關(guān)分析計(jì)算各微環(huán)境因素的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；然后運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)Pn與其影響因素的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行排序，得出Pn的影響因素排序。所有分析均在Excel2007和SPSS17.0中完成。

3　結(jié)果與分析

3.1主要環(huán)境因素日變化

環(huán)境因素主要包括PAR、Ca、Ta、Ts、RH和SM。PAR日變化呈現(xiàn)明顯的單峰曲線，從08:00-13:00隨著太陽(yáng)高度的增大而增強(qiáng)，13:00左右達(dá)到最大，為2 035mol·(m2·s)-1，之后隨著太陽(yáng)的西落而迅速降低，17:00開(kāi)始降幅變緩。Ca的日變化總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)(圖1)。隨著PAR變化，Ta也表現(xiàn)為單峰曲線，最大值出現(xiàn)在14:00，為38.5 ℃(圖1)，與PAR相關(guān)性較為顯著(r=0.732，P<0.05)(表1)，并且有滯后性。

Ts日變化呈現(xiàn)不明顯的單峰曲線,從08:00開(kāi)始升高,在15:00達(dá)到最大，之后開(kāi)始降低，增加幅度大于降低幅度，對(duì)Ta有1h的滯后效應(yīng)，且Ts與Ca呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.914,P<0.001)。RH的日變化總體呈下降趨勢(shì)，在PAR達(dá)最大時(shí)降到最低,在14:00有小幅上升，RH與Ta呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.626,P<0.05),與Ts呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.962,P<0.001)。SM的變化為先升后降，13:00最大，升降幅度均不大，與PAR呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.937,P<0.001)(圖1，表1)。

圖1　環(huán)境因素日變化Fig.1　Diurnal changes of environmental factor

注：PAR，光合有效輻射；Ca，大氣CO2濃度；RH，空氣相對(duì)濕度；SM，土壤相對(duì)濕度；Ta，大氣溫度；Ts，土壤溫度。下同。

Note:PAR，photosyntheticallyactiveradiation；Ca，atmosphericCO2concentration；RH，airrelativehumidity；SM，soilmoisture；Ta，airtemperature；Ts，soiltemperature.Thesamebelow.

表1　環(huán)境因素之間的相關(guān)系數(shù)Table 1　Correlation coefficient among environmental factors

注：*、**、***分別表示 在0.05、0.01和0.001水平上顯著。

Note: *, **and***indicatesignificantcorrelationat0.05, 0.01and0.001level,respectively.

3.23種植物光合特性日變化

3種植物的Pn日變化均呈明顯不對(duì)稱的雙峰曲線(圖2)。側(cè)柏和檸條Pn的第1峰值在10:00左右出現(xiàn)，而檉柳Pn的第1峰值出現(xiàn)的時(shí)間為11:00，側(cè)柏和檸條第1峰值出現(xiàn)的時(shí)間較檉柳提前了1h；3種植物的第2峰值都出現(xiàn)在14:00左右。12:00-13:00之間，過(guò)高的光強(qiáng)和溫度對(duì)3種植物的光合作用產(chǎn)生了抑制，Pn均處于谷值?？梢钥闯觯?種植物均存在明顯的光合“午休”現(xiàn)象[16-17]，而且側(cè)柏和檸條的午休強(qiáng)度大于檉柳。經(jīng)過(guò)光合“午休”后，檉柳的光合作用有所增強(qiáng)，而側(cè)柏和檸條的光合能力并未恢復(fù)到午休前的最高水平。

蒸騰作用是反映植物水分代謝的一個(gè)重要生理指標(biāo)，Tr能夠反映蒸騰作用的強(qiáng)弱。3種植物Tr的日變化曲線均呈雙峰型，其中，檉柳Tr變化不明顯(圖2)。

3種植物的Ci日變化在波動(dòng)中呈現(xiàn)下降趨勢(shì)(圖2)，其中，檉柳和檸條Ci變化幅度較大，檉柳的Ci在13:00明顯升高，檸條的Ci在14:00左右明顯升高。3種植物的Ls日變化都呈雙峰曲線(圖2)，在08:00時(shí)較高，然后下降，側(cè)柏Ls從09:00開(kāi)始上升，檉柳和檸條在10:00開(kāi)始上升，均在12:00達(dá)到第1個(gè)峰值。隨著PAR、Ta在全天呈現(xiàn)單峰曲線(圖1)，Tl與Ta變化大致相同(圖2)，其中，側(cè)柏的Tl峰值出現(xiàn)在13:00左右，檉柳和檸條Tl的峰值在14:00左右出現(xiàn)。Ta升高引起環(huán)境飽和水汽壓增大，進(jìn)而加大葉片表面蒸發(fā)能力使葉片VPD增大(圖2)。3種植物Gs日變化曲線大致呈“L”型(圖2)，其中08:00是全天的最大值點(diǎn)，08:00-11:00內(nèi)下降趨勢(shì)相對(duì)較大，11:00以后變化幅度相對(duì)減緩，并且午后均出現(xiàn)了相對(duì)較小的上升趨勢(shì)。

水分利用效率WUE是反映植物耐旱性的一個(gè)有效指標(biāo)，它顯示植物有效利用水分的能力，即在相同條件下，水分利用效率高的植物的抗旱能力較強(qiáng)[18]。本研究中3種植物WUE的變化趨勢(shì)和Pn的變化趨勢(shì)大致相同一致，總體來(lái)看，檉柳的WUE明顯高于側(cè)柏和檸條，說(shuō)明檉柳的抗旱能力強(qiáng)于側(cè)柏和檸條(圖2)。3種植物的WUE日均值表現(xiàn)為檉柳(2.56molCO2·mmol-1H2O)>檸條(1.13molCO2·mmol-1H2O)>側(cè)柏(0.42molCO2·mmol-1H2O)，這主要是由于3種植物在根系分布上的不同導(dǎo)致了不同的水分利用方式。

3.3Pn與生理因素和環(huán)境因素的灰色關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果表明(表2)，生理因素對(duì)3種植物Pn的影響均較大，但影響程度存在差異。生理因素與3種植物Pn的關(guān)聯(lián)度由大到小排序,檉柳表現(xiàn)為Ci>Tl>Tr>Gs>VPD>Ls；側(cè)柏表現(xiàn)為T(mén)r>Tl>VPD>Ci>Ls>Gs；檸條表現(xiàn)為T(mén)r>Tl>Ci>Gs>VPD>Ls?？梢?jiàn)，生理因素中，Ci對(duì)檉柳Pn的影響最大(關(guān)聯(lián)度為0.859)，是影響檉柳Pn的重要生理因素；Tr對(duì)側(cè)柏和檸條Pn的影響最大(關(guān)聯(lián)度分別為0.781、0.679)，是影響側(cè)柏和檸條Pn的重要生理因素。其它生理因素中，Tl對(duì)3種植物Pn的影響均較大(關(guān)聯(lián)度分別為0.847、0.766、0.654)。

環(huán)境因素與3種植物Pn關(guān)聯(lián)度從大到小的排列順序(表3)，檉柳表現(xiàn)為PAR>RH>Ts>SM>Ta>Ca；側(cè)柏表現(xiàn)為PAR>SM>Ta>Ts>RH>Ca；檸條表現(xiàn)為RH>PAR>SM>Ta>Ca>Ts。其中，PAR與檉柳和側(cè)柏Pn的關(guān)聯(lián)度最大(分別為0.617、0.733)，表明環(huán)境因素中，PAR對(duì)檉柳和側(cè)柏光合作用的影響最大；RH與檸條Pn的關(guān)聯(lián)度(0.663)較大，表明環(huán)境因素中RH對(duì)檸條光合作用的影響最大。其它環(huán)境因素中，RH對(duì)檉柳Pn的影響最大(關(guān)聯(lián)度為0.551)，是檉柳Pn的重要環(huán)境影響因素；SM對(duì)側(cè)柏Pn的影響最大(關(guān)聯(lián)度為0.624)，是側(cè)柏Pn的重要環(huán)境影響因素；PAR對(duì)檉柳Pn的影響最大(關(guān)聯(lián)度為0.632)，是檸條光合作用的重要環(huán)境影響因素。

表2　Pn與生理因素的關(guān)聯(lián)度Table 2　Relation Grades between Pn and physiological factors

表3　Pn與環(huán)境因素的關(guān)聯(lián)度Table 3　Relation Grades between Pn and environmental factors

4　討論與結(jié)論

4.1討論

植物凈光合速率日變化曲線主要有雙峰型或單峰型兩種[19-20]。本研究中3種植物凈光合速率的日變化曲線均為不對(duì)稱的雙峰曲線，存在明顯的光合“午休”現(xiàn)象，這與大多數(shù)植物的光合特性一致[21]。光合“午休”現(xiàn)象也是C3植物的共同特征[22]。Farquhar和Sharkey[23]認(rèn)為，影響凈光合速率下降有氣孔限制和非氣孔限制兩方面的因素，如果凈光合速率下降的同時(shí)胞間CO2濃度降低，氣孔導(dǎo)度有所增大，此時(shí)凈光合速率降低主要是由氣孔關(guān)閉引起的；而如果凈光合速率下降的同時(shí)胞間CO2濃度上升，但氣孔導(dǎo)度下降，表明凈光合速率降低主要是由非氣孔因素引起的。本研究中， 12:00-14:00期間，側(cè)柏凈光合速率降低，胞間CO2濃度也降低，氣孔導(dǎo)度也隨之降低；隨著凈光合速率降低，檉柳和檸條的胞間CO2濃度有所上升，但氣孔導(dǎo)度有所降低。這主要是由于午間高溫、強(qiáng)輻射使葉片蒸騰加強(qiáng)，造成暫時(shí)的水分虧缺，葉溫升高，刺激了氣孔，氣孔導(dǎo)度降低， 氣孔限制值明顯升高，從而防止了水分的過(guò)分流失，同時(shí)使CO2吸收量減少，導(dǎo)致光合速率降低，而非氣孔因素所致，這和王珊珊等[24]、劉建峰等[25]、胡文超等[26]的研究結(jié)果一致。

在自然條件下，內(nèi)部生理因素和外界環(huán)境因素對(duì)植物光合作用的影響不是單一和孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約、綜合影響的[27-28]。張錦春等[29]認(rèn)為，由于環(huán)境因素的不同引起植物光合特性的多樣性變化，環(huán)境因素起著主導(dǎo)作用。各環(huán)境因素之間也相互影響，相互制約。強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射是引起一天中溫度、濕度等一系列環(huán)境因素變化的根本原因[30]。光合有效輻射在13:00達(dá)到最大，而大氣溫度在14:00達(dá)到最大，大氣溫度對(duì)光合有效輻射有1h的滯后效應(yīng)。午間大氣CO2濃度和相對(duì)濕度持續(xù)降低，因?yàn)槲玳g過(guò)高的大氣溫度引起空氣密度降低，進(jìn)而使得午間相對(duì)濕度和大氣CO2濃度降低。此外，植物光合作用吸收CO2也是大氣CO2濃度降低的一個(gè)重要原因。在影響植物光合作用的環(huán)境因素中，光合有效輻射是驅(qū)動(dòng)因素，其變化驅(qū)動(dòng)了大氣溫度和土壤溫度的變化，而相對(duì)濕度、土壤濕度與大氣CO2濃度的變化受大氣溫度的影響較大。

土壤水分狀況是決定植物光合作用的關(guān)鍵因素，對(duì)植物的生存和演替有重要作用。植物內(nèi)部因素如葉片氣孔導(dǎo)度、氣孔阻力等是植物長(zhǎng)期適應(yīng)多變的環(huán)境和土壤而形成的一類自身調(diào)節(jié)因素，主要通過(guò)環(huán)境因素而間接影響植物的光合生理變化。通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)境因素中，光合有效輻射與檉柳和側(cè)柏凈光合速率的關(guān)聯(lián)度最大，是影響檉柳和側(cè)柏光合作用的重要環(huán)境因素。生理因素中，蒸騰速率與側(cè)柏和檸條凈光合速率的關(guān)聯(lián)度最大，是影響它們光合作用的重要生理因素。植物的蒸騰作用是通過(guò)氣孔完成的。在干旱環(huán)境下，當(dāng)午間光合有效輻射增大時(shí)，氣孔變大，蒸騰速率隨之增強(qiáng)，導(dǎo)致植物單位面積葉片蒸騰失水增多，從而降低凈光合速率。

植物葉片溫度在一定程度上取決于空氣溫度，影響光合作用的生化反應(yīng)和飽和水汽壓[31-32]，從而影響蒸騰和葉片失水、氣孔開(kāi)閉，以至于影響CO2和水汽的進(jìn)出、光合磷酸化酶活性、RuBp羧化酶活性、RuBp的再生[33-34]。本研究分析發(fā)現(xiàn)，午間葉溫均較高，3種植物的凈光合速率均下降，且葉溫與3種植物凈光合速率的關(guān)聯(lián)度均排在第二，對(duì)3種植物光合作用的影響也較大。

除上述因素外，土壤水分是影響植物體內(nèi)水分狀況的重要因素，從而直接影響植物光合作用的進(jìn)行。在自然條件下，植物體內(nèi)的水分狀況隨土壤水分的變化而異，從而引起光合活性的變化。水分脅迫導(dǎo)致光合作用下降是干旱條件下作物減產(chǎn)的重要原因，土壤水分虧缺對(duì)光合作用的影響可以通過(guò)氣孔導(dǎo)度進(jìn)行，也可以直接影響到葉肉細(xì)胞的光合能力[35]。本研究通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，土壤濕度與側(cè)柏凈光合速率 的關(guān)聯(lián)度排在第二，表明土壤濕度對(duì)側(cè)柏光合作用的影響也較大。

灰色關(guān)聯(lián)度分析法在農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用，該方法具有直觀、準(zhǔn)確和便捷等特點(diǎn)。但灰色關(guān)聯(lián)度分析法僅能反映各性狀問(wèn)的關(guān)聯(lián)緊密程度，不能同時(shí)反映各因素間的作用方向和直接、間接效應(yīng)。因此，進(jìn)一步的分析還應(yīng)結(jié)合多元回歸分析和相關(guān)分析等方法。

4.2結(jié)論

各環(huán)境因素緊密相關(guān)。光合有效輻射變化直接引起大氣溫度的變化，而大氣溫度對(duì)大氣CO2濃度和相對(duì)濕度有明顯影響。大氣溫度對(duì)光合有效輻射，大氣CO2濃度和相對(duì)濕度對(duì)大氣溫度分別有1h滯后效應(yīng)，在光合有效輻射的驅(qū)動(dòng)下各環(huán)境因子對(duì)凈光合速率共同起作用。

3種植物的水分利用效率日均值表現(xiàn)為檉柳(2.56molCO2·mmol-1H2O)>檸條(1.13molCO2·mmol-1H2O)>側(cè)柏(0.42molCO2·mmol-1H2O)，檉柳的水分利用效率明顯高于側(cè)柏和檸條，說(shuō)明檉柳的抗旱能力強(qiáng)于側(cè)柏和檸條。 3種植物光合“午休”現(xiàn)象明顯，且均非氣孔因素所致。

生理因素中，胞間CO2濃度與蒸騰速率對(duì)檉柳凈光合速率的影響較大，蒸騰速率和葉溫對(duì)側(cè)柏和檸條凈光合速率的影響較大；環(huán)境因素中，光合有效輻射和相對(duì)濕度對(duì)檉柳和檸條凈光合速率的影響較大，光合有效輻射和土壤濕度對(duì)側(cè)柏凈光合速率的影響較大。

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(責(zé)任編輯王芳)

ResearchonphotosynthesischaracteristicsofthreetreebushesinBeishanMountainofLanzhouCity

ZhangHua1,2,XuChun-hua1

(1.CollegeofGeographicandEnvironmentalSciences,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou730070,China;2.StateKeyLaboratoryofGrasslandPastoralAgriculturalEcosystem,LanzhouUniversity,Lanzhou730070,China)

ThisstudymainlymeasuredthediurnalchangeofphotosynthesischaracteristicsofTamarix austromongolica, Platycladus orientalisandCaragana korshinskiiintheBeishanMountainofLanzhou,aswellasenvironmentalfactors.Byusingtherelationalgradeanalysisofgreysystemtheory,therelationalgradebetweenNetphotosyntheticrate(Pn)，physiologicalandenvironmentalfactorswerecalculated.Theresultsshowed:ThediurnalvariationofPnofthreespeciesshowedasymmetricbimodalpeakcurve,witharemarkablephotosynthetic“middaydepressions”.Itiscausedbythemiddayhighlightintensityandtemperature,ratherthanstomatalfactors.TherelationgradesbetweenPnandphysiologicalfactorswasIntercellularCO2concentration(Ci) >Leaftemperature(Tl) >TranspirationrateTr>Stomatalconductance(Gs) >Saturationvaporpressuredifferencefoliage(VPD) >Stomatallimitatingvalue(Ls)forT. austromongolica,Tr>Tl>VPD>Ci>Ls>GsforP. orientalisandTr>Tl>Ci>Gs>VPD>LsforC. korshinskii.Amongthem,CihasaobviouseffectonPnofT. austromongolicaanditisTrforP. orientalisandC. korshinskii.TherelationgradesbetweenPnanenvironmentalfactorswasPhotosyntheticallyactiveradiation(PAR)>Airrelativehumidity(RH) >Soiltemperature(Ts) >Soilmoisture(SM) >Airtemperature(Ta) >AtmosphericCO2concentration(Ca)forT. austromongolica,PAR>SM>Ta>Ts>RH>CaforP. orientalisandRH>PAR>SM>Ta>Ca>TsforC. korshinskii.Amongthem,PAR,hasadeeplyeffectonPnforP. orientalisandT. austromongolica,whileitisRHforC. korshinskii.

BeishanMountainofLanzhouCity;photosynthesischaracteristics;diurnalchange;greyrelationalanalysis;physiologicalfactors;environmentalfactors

ZhangHuaE-mail:zhanghua2402@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0599

2015-11-04接受日期：2015-02-26

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目( 41461011)

張華(1978-)，女，甘肅蘭州人，副教授，碩導(dǎo)，博士，主要從事干旱區(qū)植被與生態(tài)恢復(fù)研究。E-mail：zhanghua2402@163.com

Q945.11

A

1001-0629(2016)9-1809-09*

張華,徐春華.蘭州北山3個(gè)灌木優(yōu)勢(shì)種光合特性.草業(yè)科學(xué),2016,33(9)：1809-1817.

ZhangH,XuCH.ResearchonphotosynthesischaracteristicsofthreetreebushesinBeishanMountainofLanzhouCity.PrataculturalScience，2016,33(9)：1809-1817.