王 曼
(遼寧省固沙造林研究所,遼寧阜新 123000)
西伯利亞紅松與紅松幼苗光合及生長(zhǎng)特性比較
王 曼
(遼寧省固沙造林研究所,遼寧阜新 123000)
采用LI-6400xrt光合儀測(cè)定西伯利亞紅松和紅松的凈光合速率和光合響應(yīng)曲線,并調(diào)查、比較紅松和西伯利亞紅松的樹(shù)高生長(zhǎng)量。結(jié)果表明:西伯利亞紅松最大光合速率略大于紅松;紅松與外界環(huán)境因子相關(guān)性較大;西伯利亞紅松光補(bǔ)償點(diǎn)比紅松低;西伯利亞紅松樹(shù)高生長(zhǎng)量較紅松略大。
西伯利亞紅松;紅松;光合;生長(zhǎng)
西伯利亞紅松Pinus sibirica與紅松P.koraiensis都是松科松屬的常綠喬木。西伯利亞紅松在我國(guó)分布于新疆北部阿爾泰山西北部,紅松分布在我國(guó)東北長(zhǎng)白山到小興安嶺,二者生物學(xué)特性相近,區(qū)分一直存在爭(zhēng)議,但分布區(qū)甚少重疊。直至20世紀(jì)80年代,經(jīng)過(guò)多方研究證明,二者并非同一種樹(shù)種,之后經(jīng)過(guò)遺傳學(xué)試驗(yàn),證明紅松和西伯利亞紅松具有明顯的遺傳分化,東北林業(yè)大學(xué)林木遺傳育種與生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室首先開(kāi)始了西伯利亞紅松的引種,先后在大、小興安嶺,長(zhǎng)白山等地開(kāi)展了多次多點(diǎn)引種試驗(yàn)[1-3]。
目前對(duì)于紅松的研究較多,而對(duì)于西伯利亞紅松的研究較少,1992年以來(lái)在我國(guó)大興安嶺一些地區(qū)進(jìn)行了引種試驗(yàn)。對(duì)西伯利亞紅松與紅松種子形態(tài)、種皮顯微構(gòu)造的比較研究[4],紅松和西伯利亞紅松針葉脯氨酸與葉綠素含量的對(duì)比,結(jié)果表明西伯利亞紅松的水分適應(yīng)范圍大于紅松,耐旱性能上,西伯利亞紅松略強(qiáng)于紅松[5-6]。西伯利亞紅松比紅松耐寒性強(qiáng),分布區(qū)內(nèi)絕對(duì)低溫有-67℃的記錄(紅松約-50℃),實(shí)踐證明西伯利亞紅松在我國(guó)大興安嶺及其它高寒地區(qū)應(yīng)用前景十分廣闊。
目前關(guān)于2種松樹(shù)在沙地生長(zhǎng)的相關(guān)研究還比較少,本次試驗(yàn)針對(duì)2種松樹(shù)的光合、生長(zhǎng)情況進(jìn)行對(duì)比分析[7-8],以期為沙地果材兼用林的發(fā)展提供一些理論參考。
試驗(yàn)材料選自遼寧省固沙造林研究所章古臺(tái)試驗(yàn)基地。2012年進(jìn)行嫁接,西伯利亞紅松穗條采自東北林業(yè)大學(xué),紅松穗條采自本溪市草河口林場(chǎng),砧木均為3年生樟子松,株行距1.5 m×2.0 m,在嫁接后第3年,即2015年8月進(jìn)行試驗(yàn)。
1.2.1 凈光合速率日變化測(cè)定
采用LI-6400xrt光合儀測(cè)定2種松樹(shù)的凈光合速率日變化,8:00-18:00每隔2 h測(cè)定1次,每個(gè)品種各選擇3個(gè)受光良好、生長(zhǎng)健壯的單株,每個(gè)單株重復(fù)測(cè)量3次。
1.2.2 光合響應(yīng)曲線測(cè)定
晴天9:00-11:00,用LI-6400xrt光合儀測(cè)定2種松樹(shù)的光合響應(yīng)曲線。光源采用LED紅/藍(lán)光源,CO2濃度為370 μmol·mol-1左右,設(shè)定光合有效輻射梯度為 2 000、1 800、1 500、1 200、1000、800、500、300、200、150、50、30、15、0 μmol·m-2·s-1,不同光強(qiáng)下適應(yīng)3 min后記錄數(shù)值。根據(jù)非直線雙曲線模型進(jìn)行擬合,并計(jì)算出2種紅松針葉的光響應(yīng)曲線特征參數(shù)。
1.2.3數(shù)據(jù)分析
采用Excel、SPSS 19.0分析處理數(shù)據(jù)。
從圖1可以看出,2種松樹(shù)的凈光合速率均在10:00達(dá)到最大值,西伯利亞紅松的凈光合速率
圖1 西伯利亞紅松與紅松的凈光合速率日變化
紅松的凈光合速率、蒸騰速率與環(huán)境因子的相關(guān)性較大,西伯利亞紅松的蒸騰速率與溫度顯著相關(guān),與其他因子相關(guān)性不明顯(表1)。由圖1、2可以看出,紅松的凈光合速率與蒸騰速率趨勢(shì)基本一致,都是上午高,之后持續(xù)降低,與全天的環(huán)境變化相關(guān)。西伯利亞紅松的凈光合速率與蒸騰速率趨勢(shì)則相反,凈光合速率上午高,蒸騰速率午后高,受溫度影響較大,受光強(qiáng)等因素影響較小。
光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)是植物利用弱光能力的重要指標(biāo),LCP越低,表明植物對(duì)弱光的利用能力越強(qiáng)。光12.8 μmol·m-2·s-1大于紅松 11.5 μmol·m-2·s-1,但下午下降較快,紅松日均凈光合速率為9.7 μmol·m-2·s-1大于西伯利亞紅松的8.5 μmol·m-2·s-1。
從圖2看出,上午紅松蒸騰速率4.4 mmol·m-2·s-1略高,但下午西伯利亞紅松蒸騰速率為5.4 mmol·m-2·s-1較高,日均蒸發(fā)量紅松3.8 mmol·m-2·s-1大于西伯利亞紅松3.1 mmol·m-2·s-1。飽和點(diǎn)(LSP)反映了植物利用強(qiáng)光的能力,LSP越高,說(shuō)明植物的耐光性越強(qiáng),同時(shí)也表明在受到強(qiáng)光刺激時(shí),植物不易發(fā)生光抑制現(xiàn)象[10],二者同時(shí)也反映了植物的需光特性和需光量。
圖2 西伯利亞紅松與紅松的蒸騰速率日變化
表1 光合速率、蒸騰速率與環(huán)境因子的相關(guān)性
圖3 2種松樹(shù)的光合-光強(qiáng)響應(yīng)曲線
由圖3可見(jiàn),西伯利亞紅松和紅松的光合-光強(qiáng)響應(yīng)曲線趨勢(shì)基本一致,西伯利亞紅松的凈光合速率大于紅松。從表2可見(jiàn),西伯利亞紅松利用光強(qiáng)范圍較大。表觀量子效率(AQY)表明植物吸收與轉(zhuǎn)換光能的色素蛋白復(fù)合體多寡,植物的表觀量子效率越大,其利用弱光的能力越強(qiáng)。由此可見(jiàn)西伯利亞紅松對(duì)弱光的利用能力要強(qiáng) 于紅松。
表2 光響應(yīng)曲線參數(shù)
從表3可以看出,2012年嫁接成活的2種松樹(shù)苗木,在第2年平均高生長(zhǎng)量均較小,從第3年開(kāi)始有明顯的高生長(zhǎng),在第4年達(dá)到生長(zhǎng)峰值,之后平均高生長(zhǎng)量并未增加。自第4年起,2種松樹(shù)的平均高生長(zhǎng)有明顯差別,西伯利亞紅松的平均高生長(zhǎng)都大于紅松平均高生長(zhǎng)量。
表3 嫁接5年平均高生長(zhǎng)對(duì)比 cm
2種松樹(shù)的凈光合速率日變化都為單峰型,西伯利亞紅松午后光合能力下降較快,具體植株的光合固碳能力還需要與整株的葉片數(shù)量等聯(lián)系起來(lái)才能判斷。
從樹(shù)高看,嫁接紅松從第3年起生長(zhǎng)量大幅度增加,4年增幅接近30 cm,紅松實(shí)生苗3年生長(zhǎng)量在11 cm左右,7年生長(zhǎng)量在20~30 cm[11-12]??梢?jiàn)嫁接紅松對(duì)于紅松的速生起到了推進(jìn)作用,縮短了紅松的生長(zhǎng)周期。經(jīng)過(guò)比較發(fā)現(xiàn)西伯利亞紅松更有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。
西伯利亞紅松較紅松在光能利用上更加有優(yōu)勢(shì)。不僅日間光合固碳能力強(qiáng)于紅松,光能利用范圍也較大。通過(guò)近些年來(lái)的引種適應(yīng)性試驗(yàn)也證明,西伯利亞紅松在沙區(qū)的適應(yīng)性和抗逆性都較紅松強(qiáng)[5]。且西伯利亞紅松在初期生長(zhǎng)比紅松快,由此可見(jiàn),西伯利亞紅松較紅松有更強(qiáng)的可用性。
[1]劉桂豐,楊傳平,趙光儀.珍貴樹(shù)種西伯利亞紅松引進(jìn)的可行性[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2002,13(11):1483-1486.
[2]劉桂豐,董京祥,姜瑩,等.利用ISSR標(biāo)記對(duì)12種五針?biāo)捎H緣關(guān)系的研究(英文)[J].林業(yè)研究(英文版),2005,16(3):213-215.
[3]阿衣加瑪麗·庫(kù)都熱提,王紅芳,鮑蕾,等.紅松和西伯利亞紅松遺傳關(guān)系的分子證據(jù)[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013(6):599-602.
[4]毛子軍,袁曉穎,祖元?jiǎng)?,?西伯利亞紅松與紅松種子形態(tài)、種皮顯微構(gòu)造的比較研究[J].林業(yè)科學(xué),2003,39(4):155-158.
[5]夏瑩瑩,毛子軍,馬立祥,等.水分條件對(duì)紅松和西伯利亞紅松針葉脯氨酸與葉綠素含量的影響[J].植物研究,2008,28(3):330-335.
[6]牟偉,顏廷武,李軍林,等.紅松光合作用研究概況[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,2009(3):98-101.
[7]孫一榮,朱教君,于立忠,等.不同光環(huán)境對(duì)紅松幼苗光合生理特征的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志,2009,28(5):850-857.
[8]鮑金生,溫瑀.紅松生理生態(tài)研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(33):20429-20432.
[9]劉宇鋒,蕭浪濤,童建華,等.非直線雙曲線模型在光合光響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2005,21(8):76-79.
[10]蔡時(shí)青,許大全.大豆葉片CO2補(bǔ)償點(diǎn)和光呼吸的關(guān)系[J].植物生理學(xué)報(bào),2000,26(6):545-550.
[11]韋睿,滕文華,趙光儀,等.引種西伯利亞紅松種源試驗(yàn)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,39(1):5-6.
[12]金鑫,胡萬(wàn)良,丁磊,等.遮陰對(duì)紅松幼苗生長(zhǎng)及光合特性的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,37(9):12-13.
歡迎訂閱2018年《遼寧林業(yè)科技》
《遼寧林業(yè)科技》是由遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院和遼寧省林學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦的綜合性林業(yè)科技期刊,雙月刊,國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行,刊號(hào):ISSN1001-1714/CN21-1107/S。本刊為中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤(pán)版)、CNKI中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)全文收錄期刊、中國(guó)學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)源期刊。
報(bào)道內(nèi)容:林木引種育種、種苗造林、森林經(jīng)營(yíng)、森林生態(tài)、森林保護(hù)、林業(yè)產(chǎn)業(yè)、園林花卉、食用菌、林業(yè)機(jī)械、木材工業(yè)、林業(yè)經(jīng)濟(jì)等專(zhuān)業(yè)的新成果、新技術(shù)、新經(jīng)驗(yàn)、新信息?!哆|寧林業(yè)科技》全年6期90.00元,歡迎訂閱、投稿。預(yù)訂者請(qǐng)將預(yù)訂款通過(guò)郵局或銀行直接匯至本刊編輯部,請(qǐng)注明:訂2018年《遼寧林業(yè)科技》。
單位全稱(chēng):遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院; 開(kāi)戶(hù)行:盛京銀行沈陽(yáng)市泰山支行;
帳 號(hào):0382010140940003537; 郵 編:110032; 編輯部地址:沈陽(yáng)市鴨綠江街12號(hào)
電 話:02481503649; 聯(lián)系人:苑 輝 電子信箱:lnlykj@yeah.net
Q945.11
A
1001-1714(2017)06-0033-03
2017-05-18
王曼(1976-),女,工程師,主要從事林木育種、沙地引種工作。E-mail:595086044@qq.com。
張素清)