張萍 宋麗華

摘 要 以寧夏干旱風(fēng)沙區(qū)8種常見灌木為試驗(yàn)材料，在相同栽培條件下對其光合特性（凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及細(xì)胞間二氧化碳濃度等）進(jìn)行測定，同時(shí)換算其光合固碳能力。結(jié)果表明：除紫穗槐外其他灌木存在“光合午休”的現(xiàn)象；相同條件下不同灌木的單位葉面積固碳量有較大差異，其中四翅濱藜、沙木蓼、花棒、檸條及華北駝絨藜的固碳量較大，在干旱風(fēng)沙區(qū)栽植可實(shí)現(xiàn)良好的固碳效益。

關(guān)鍵詞 灌木；干旱風(fēng)沙區(qū)；光合特性；固碳功能

中圖分類號(hào)：S154 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-890X（2015）36-0-03

植物光合作用既是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基礎(chǔ)，也是植物固碳的最主要方式。采用單位葉面積的光合效率換算光合固碳能力是目前常用的固碳研究方法之一[1]。本研究選擇的8種灌木均為寧夏干旱風(fēng)沙區(qū)常見的灌木種類，國內(nèi)對于這些灌木的研究多集中在栽植技術(shù)[2]、生理生態(tài)[3]、人工繁殖[4]等方面，有關(guān)其光合特性及光合固碳潛力的研究相對較少。本研究從凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間二氧化碳濃度及光合固碳潛力等方面，分析8種灌木幼苗（一年生枝條）在相同生長環(huán)境下光合效率的差異，以期通過分析供試灌木間光合固碳潛力的差別，為寧夏干旱風(fēng)沙區(qū)栽植灌木的品種篩選提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

本研究選用的灌木為風(fēng)沙干旱區(qū)常用的固沙灌木樹種，各灌木樹種生態(tài)習(xí)性及分布范圍等信息見表1。試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在鹽池縣哈巴湖自然保護(hù)區(qū)高沙窩林業(yè)站，供試苗木采用盆栽種植，檸條、花棒、楊柴、梭梭、紅柳、紫穗槐、四翅濱藜、華北駝絨藜選擇一年生裸根苗，沙木蓼選擇一年生枝條制穗（長30 cm）直接扦插；于2014年4月21日在規(guī)格為35 cm×40 cm的花盆內(nèi)，將每種灌木定植10盆，每盆1株，之后統(tǒng)一進(jìn)行澆水、施肥、除草等管理。

測量儀器選用便攜式光合儀（TPS-2）進(jìn)行不離體的光合特性測量，測定參數(shù)包括凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及細(xì)胞間CO2濃度。于2015年9月選擇晴朗、無風(fēng)的天氣，從08：00-18：00，每隔2 h測量一次，從每個(gè)樹種的10個(gè)盆栽中隨機(jī)選取3個(gè)，再從每株植物的枝條上選取3個(gè)大小相似、生長健壯且長在陽面的葉片，每片葉取3～6個(gè)瞬時(shí)測量值。為確保結(jié)果的可比性，所有樹種在1 d之內(nèi)完成測定。

灌木光合固碳的當(dāng)日的凈同化量計(jì)算公式為：

P=∑[（Pi+1+Pi）/2×（t i+1-ti）×3600/1000] （1）

式（1）中，P為測定日的同化總量（mmol·m-2·s-1）；Pi為初測點(diǎn)的瞬時(shí)光合作用速率；Pi+1為下一測點(diǎn)的瞬時(shí)光合作用速率（?mol·m-2·s-1）；ti為初測點(diǎn)的瞬時(shí)時(shí)間；ti+1為下一測點(diǎn)的時(shí)間；j為測試次數(shù)。

測定日的同化總量換算為固定CO2量的計(jì)算公式為：

WCO2=p×44/1000 （2）

式（2）中，44為二氧化碳的摩爾質(zhì)量；WCO2為單位面積的葉片固定CO2的質(zhì)量（g·m-2·d-1）。

2 結(jié)果與分析

2.1 光合日動(dòng)態(tài)

如圖1所示，沙木蓼、紅柳、華北駝絨藜和紫穗槐的氣孔導(dǎo)度在測定期間始終保持下降趨勢，18：00降至最低；檸條、四翅濱藜及花棒氣孔導(dǎo)度呈雙峰型，花棒峰值出現(xiàn)在12：00和16：00，四翅濱藜峰值出現(xiàn)在10：00和16：00；檸條上午08：00氣孔導(dǎo)度最大，隨后呈先降后升趨勢，12：00出現(xiàn)第2個(gè)峰值；楊柴氣孔導(dǎo)度在整個(gè)測試期間變化較小，呈先降后升的變化趨勢。

如圖2所示，花棒和四翅濱藜的蒸騰速率呈雙峰曲線，分別在12：00和10：00達(dá)到峰值；其他幾種測試灌木蒸騰速率呈單峰曲線，其中沙木蓼、檸條、紫穗槐和楊柴于12：00達(dá)到最高，華北駝絨藜蒸騰速率于10：00達(dá)到峰值。

如圖3所示，8種灌木的胞間二氧化碳濃度總體呈先降后升的趨勢，其中檸條呈現(xiàn)出明顯的雙峰曲線。除楊柴外，其他灌木在16：00細(xì)胞間二氧化碳濃度達(dá)到最低，楊柴自08：00起細(xì)胞間二氧化碳濃度不斷降低，14：00降至最低，隨后回升。

2.2 單位葉面積的凈光合速率

如圖4所示，8種灌木凈光合速率曲線在測定期間均呈現(xiàn)明顯雙峰型，四翅濱藜在10：00達(dá)到最高，沙木蓼、紅柳、檸條、華北駝絨藜及花棒在12：00達(dá)到最高；由于14：00氣溫達(dá)到最高，植物氣孔關(guān)閉，灌木葉片凈光合速率急劇下降（除紫穗槐），隨后氣溫降低，植物氣孔張開，在16：00出現(xiàn)光合速率的第二個(gè)峰值，18：00光合速率降至最低。

2.3 碳同化潛力

由表2可知，光合固碳能力最大的為四翅濱藜、沙木蓼和花棒，其單位葉面積的日固碳量在5～8 g·m-2·d-1，其次為檸條、華北駝絨藜、紫穗槐，單位葉面積的日固碳量在2～4 g·m-2·d-1，紅柳和楊柴的光合固碳能力較弱，其單位葉面積的日固碳量小于1 g·m-2·d-1。

3 結(jié)論

本研究中除紫穗槐外其他灌木均存在“光合午休”的現(xiàn)象，雖然是由于氣孔限制因素造成的“光合午休”現(xiàn)象[5]，但這屬于一種自我保護(hù)行為，表明其對于中午的高溫干旱有著較好的適應(yīng)性。從光合固碳能力的角度考量，本研究認(rèn)為，在干旱風(fēng)沙區(qū)栽植四翅濱藜、沙木蓼、花棒、檸條及華北駝絨藜可獲得較好的固碳效益。

參考文獻(xiàn)

[1]林平，李吉躍，陳崇.銀杏光合生理生態(tài)特性研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（6）：22-29.

[2]何建龍，蔣齊，王占軍.寧夏干旱風(fēng)沙區(qū)人工檸條灌木林種群生物量動(dòng)態(tài)分析[J].寧夏農(nóng)林科技，2014（12）：14-16.

[3]宋麗華，李莉，景藝，等.幾種灌木在寧夏鹽池干旱風(fēng)沙區(qū)的生長適應(yīng)性評價(jià)[J].中國水土保持，2015（5）：72-74.

[4]陳西寧，蘇鑾勇，陳衛(wèi)寧，等.寧夏吳忠地區(qū)花灌木育苗經(jīng)濟(jì)效益分析研究—以1～3年生榆葉梅苗圃繁育為例[J].寧夏農(nóng)林科技，2013（3）：26-28.

[5]許大全.光合作用的“午睡”現(xiàn)象[J].植物生理學(xué)通訊，1997，33（6）：466-467.

（責(zé)任編輯：劉昀）