張 磊，謝錦忠，張 瑋，冀琳珂，陳 勝，丁中文

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞 熱帶林業(yè)研究所，浙江 杭 州 3 11400；2.杭州市富陽區(qū)農(nóng)業(yè)和林業(yè)局，浙江杭州311400）

模擬干旱環(huán)境下毛竹對伐樁注水的生理響應(yīng)

張 磊1，謝錦忠1，張 瑋1，冀琳珂1，陳 勝1，丁中文2

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞 熱帶林業(yè)研究所，浙江 杭 州 3 11400；2.杭州市富陽區(qū)農(nóng)業(yè)和林業(yè)局，浙江杭州311400）

為了解干旱環(huán)境下增加注水伐樁后毛竹Phyllostachys edulis的生理響應(yīng)，為氣候變化背景下毛竹的適應(yīng)性經(jīng)營及節(jié)水灌溉提供理論參考。采用對毛竹林地面覆蓋薄膜模擬干旱環(huán)境的方法，設(shè)置ck（0個(gè)伐樁注水）、T1（12個(gè)伐樁注水）和T2（18個(gè)伐樁注水）等3種毛竹林伐樁注水處理，并對1年生毛竹葉片凈光合速率、蒸騰速率、光合色素含量、膜脂過氧化和抗氧化系統(tǒng)進(jìn)行測定。結(jié)果表明：處理30 d時(shí)，T1處理與ck相比毛竹葉片凈光合速率、蒸騰速率、光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、膜脂過氧化和抗氧化系統(tǒng)的差異不顯著（P＞0.05），僅毛竹葉片丙二醛（MDA）質(zhì)量摩爾濃度和超氧化物歧化酶（SOD）活性出現(xiàn)顯著降低（P＜0.05）。隨著模擬干旱環(huán)境時(shí)間的延長，對毛竹葉片凈光合速率、蒸騰速率、光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、膜脂過氧化和抗氧化系統(tǒng)的影響逐漸顯現(xiàn)，至處理90 d時(shí)，除葉片類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著差異外，其他測定指標(biāo)均達(dá)到差異顯著水平（P＜0.05）。與ck相比，T2處理在不同時(shí)間點(diǎn)對毛竹葉片凈光合速率、蒸騰速率、光合色素、膜脂過氧化和抗氧化系統(tǒng)的影響均比T1處理明顯；處理30 d時(shí)，僅葉片葉綠素a、相對電導(dǎo)率以及過氧化氫酶（CAT）活性差異不顯著（P＞0.05）；處理90 d時(shí)，各項(xiàng)測定指標(biāo)均顯著變化（P＜0.05）。毛竹凈光合速率、蒸騰速率和葉片光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均與注水伐樁數(shù)量正相關(guān)，而葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度、相對電導(dǎo)率及SOD、CAT和過氧化物酶（POD）活性均與注水伐樁數(shù)量負(fù)相關(guān)。研究表明：在干旱環(huán)境下增加注水伐樁可以顯著提高毛竹的光合蒸騰能力和抗氧化能力，改善毛竹生長狀況。圖2表2參38

樹木生理學(xué)：毛竹；模擬干旱環(huán)境；注水伐樁；光合蒸騰速率；光合色素；抗氧化系統(tǒng)

干旱是影響植物生長和發(fā)育的主要因素之一，干旱脅迫對植物造成的傷害在所有非生物脅迫中居于首位［1］。干旱脅迫不僅會打破植物體內(nèi)水分代謝的平衡，引起植物細(xì)胞的失水，而且會導(dǎo)致植物體外部形態(tài)和內(nèi)部生理生化特征均發(fā)生顯著變化［2－3］，這些變化可以表現(xiàn)在植物生長發(fā)育的各個(gè)時(shí)期，又可以表現(xiàn)在光合蒸騰作用、物質(zhì)的合成與運(yùn)輸以及酶活性等具體的生理代謝過程中［4］。植物受到干旱脅迫后，體內(nèi)活性氧增加、細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)增多、個(gè)體及群體光合能力顯著降低，最終導(dǎo)致植物個(gè)體或群體生長受到抑制，形態(tài)結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化［5］。當(dāng)前，國內(nèi)外關(guān)于植物抗旱性特征的研究相當(dāng)多，如干旱脅迫下植物根冠比、干物質(zhì)脅迫指數(shù)等一系列生長、形態(tài)和生理指標(biāo)的變化及其與抗性之間的關(guān)系等［6－9］。正常情況下，植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除會處于一個(gè)相對平衡的狀態(tài)，當(dāng)植物受到干旱脅迫后該平衡將被打破，這時(shí)植物體內(nèi)的氧會活化成對植物細(xì)胞有著傷害作用的活性氧，活性氧增多會造成膜的穩(wěn)定性降低，使生理功能紊亂，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致細(xì)胞的死亡［10－11］。因此，探究植物在干旱脅迫環(huán)境下的生理生化的變化及其抗旱機(jī)制，對改善植物的抗旱性和提高植物對環(huán)境的適應(yīng)能力均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。毛竹Phyllostachys edulis具有生長快、產(chǎn)量高、效益好等特點(diǎn)，是中國分布最廣泛、面積最大、利用價(jià)值最高的竹種［12］，但干旱現(xiàn)象頻繁發(fā)生，已經(jīng)對毛竹的生長造成了不利影響。目前，關(guān)于毛竹干旱脅迫下生理方面的研究大部分采用盆栽試驗(yàn)［13－17］，而對大田中干旱脅迫下毛竹生理方面的研究較少，盆栽試驗(yàn)雖然對闡明干旱脅迫下毛竹的一些機(jī)制較為合理，但并不能反應(yīng)大田毛竹在受到干旱后的生理響應(yīng)。毛竹在經(jīng)營過程中多實(shí)行選擇性采伐，采伐量達(dá)600株·hm－2·a－1，但是毛竹伐樁的腐爛卻非常緩慢，通常伐樁完全腐爛需8 a甚至更長的時(shí)間，竹林內(nèi)未腐爛的伐樁就會占據(jù)大量的林地空間，妨礙竹鞭的穿透生長，進(jìn)而影響林地資源利用率和毛竹林經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)出［18］。對于毛竹伐樁方面的研究主要為伐樁促腐［19－20］，關(guān)于利用毛竹伐樁來對林內(nèi)立竹進(jìn)行灌溉方面的研究較少。毛竹多生長在高山上，采用噴灌滴灌等灌溉方式就需要投入大量的人力和財(cái)力，而采用毛竹伐樁進(jìn)行灌溉既可以降低灌溉成本，又可以提高林地利用率。毛竹作為一種克隆植物，它能夠通過地下鞭在克隆分株之間進(jìn)行水分的運(yùn)輸與分享，從而實(shí)現(xiàn)毛竹林的水分生理整合。本研究采用模擬持續(xù)干旱環(huán)境，并增加注水伐樁的方法，對毛竹葉片的光合蒸騰作用、光合色素、抗氧化系統(tǒng)及膜脂過氧化程度的變化等進(jìn)行分析研究，探討模擬干旱環(huán)境下伐樁注水對毛竹生長可能產(chǎn)生的影響，為氣候變化背景下毛竹的適應(yīng)性經(jīng)營及節(jié)水灌溉提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)毛竹林位于浙江省杭州市富陽區(qū)廟山塢自然保護(hù)區(qū)（30°03′~30°06′N，119°56′~120°02′E）內(nèi)。該保護(hù)區(qū)屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，冬春季降水較少。海拔為290~530 m，年均降水量為1 100.0 mm，年均氣溫為16.1℃，年均無霜期237.0 d，土壤為微酸性紅壤。試驗(yàn)所選材料為1年生標(biāo)準(zhǔn)竹，對各樣地1年生毛竹進(jìn)行每竹檢尺，以平均胸徑作為選擇標(biāo)準(zhǔn)竹的依據(jù)，所選標(biāo)準(zhǔn)竹均要求生長良好，生長狀況基本一致且無病蟲害。處理前ck，T1和T2處理的土壤相對含水量分別為65.59%±2.79%，63.94%±4.08%和64.67%±3.69%；處理30 d時(shí)，ck，T1和T2處理的土壤相對含水量分別為54.37%±3.09%，52.17%±5.13%和53.97%±4.01%；處理60 d時(shí)，ck，T1和T2處理的土壤相對含水量分別為41.29%± 2.63%，40.29%±3.86%和42.29%±1.95%；處理90 d時(shí)，ck，T1和T2處理的土壤相對含水量分別為27.11%±1.56%，25.11%±3.21%和26.11%±2.09%。各時(shí)間段的降水量分別為51.4，73.2和76.4mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2016年1月在試驗(yàn)毛竹林中選取立地條件、地形和毛竹生長狀況等均基本相同的10m×20m樣地9塊，各塊樣地之間間隔5m。為防止周圍土壤中的水分通過水平方式輸送到相鄰樣地，在各塊樣地四周挖深約50 cm寬約20 cm的土溝，同時(shí)為了試驗(yàn)具有一致性，對各塊樣地內(nèi)3年生以上及部分3年生毛竹進(jìn)行砍伐，保證各塊樣地在砍伐后毛竹株數(shù)（3 000株·hm－2）完全相同，砍伐毛竹25株·樣地－1左右，砍伐后各試驗(yàn)毛竹林立竹平均胸徑分別為12.24，12.11，12.09，12.37，12.15，12.38，12.21，12.03，和12.23 cm，立竹年齡結(jié)構(gòu)（3度竹∶2度竹∶1度竹）分別為1.00∶0.63∶1.34，1.00∶0.58∶1.25，1.00∶0.75∶1.23，1.00∶0.81∶1.14，1.00∶0.56∶1.19，1.00∶0.74∶1.29，1.00∶0.61∶1.42，1.00∶0.83∶1.52和1.00∶0:59∶1.33。試驗(yàn)設(shè)置ck（0個(gè)伐樁注水），T1（12個(gè)伐樁注水）和T2（18個(gè)伐樁注水），各塊樣地內(nèi)的注水伐樁散布盡量均勻，重復(fù)3次·處理－1，對每塊相同處理樣地設(shè)置相同的注水伐樁并用毛竹打樁機(jī)將伐樁內(nèi)部的蠟質(zhì)層和竹隔打破，伐樁按地徑來選取，且按1.00 cm一個(gè)徑階進(jìn)行劃分，所選伐樁的徑階分別為10.00，11.00，12.00，13.00，14.00和15.00 cm，T1處理伐樁選2個(gè)·徑階－1，T2處理的伐樁選3個(gè)·徑階－1，每個(gè)相同徑階伐樁的加水量控制相同（各徑階伐樁加水量分別約為800，1 000，1 300，1 600，1 800和2 000 mL），其中每塊樣地在選擇注水伐樁后，其余伐樁不處理，隨后同一時(shí)間對各樣地進(jìn)行薄膜覆蓋模擬干旱環(huán)境，用膠水將塑膠薄膜與毛竹靠近地面莖部結(jié)合處存在的縫隙粘合牢固，所有樣地均在1月28日設(shè)置完畢，以保證各樣地土壤含水量盡量相同，同一天對T1和T2處理樣地內(nèi)已經(jīng)打通的伐樁進(jìn)行加水，并將伐樁口用塑料薄膜包扎，以防止水分的蒸發(fā)，每周對伐樁內(nèi)水量進(jìn)行觀察，保證伐樁中始終有水。試驗(yàn)分別于處理結(jié)束后30，60和90 d時(shí)進(jìn)行，測定各處理下1年生標(biāo)準(zhǔn)竹的凈光合速率（Pn）與蒸騰速率（Tr），同時(shí)在竹冠的上部、中部和下部取成熟葉片混合樣，測定其主要生理指標(biāo)。

1.3 測定指標(biāo)、測定方法及數(shù)據(jù)處理

1.3.1 光合指標(biāo)的測定 使用便攜式光合儀（Li-Cor 6400，美國Li-CorInc.）發(fā)光二極管（LED）紅藍(lán)光源葉室對1年生標(biāo)準(zhǔn)竹葉片的凈光合速率（Pn）與蒸騰速率（Tr）進(jìn)行活體測定，光強(qiáng)設(shè)為900μmol·m－2·s－1，并保持二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)為400μmol·mol－1。試驗(yàn)在天氣晴朗的早上9：00－11：00進(jìn)行，選取標(biāo)準(zhǔn)竹3株·樣地－1，分別在各標(biāo)準(zhǔn)竹上部、中部和下部各選取3個(gè)葉片進(jìn)行測定，其中根據(jù)光合參數(shù)可計(jì)算毛竹的水分利用效率EWUE＝Pn/Tr。由于毛竹的葉片不能充滿葉室，試驗(yàn)結(jié)束后摘下所測葉片，用拍照法計(jì)算所測部分葉面積［21］，隨后對每個(gè)葉片毛竹的光合測定值進(jìn)行調(diào)整。

1.3.2 生理指標(biāo)測定 采用混合取樣法取0.2 g新鮮的成熟毛竹葉片于預(yù)冷的研缽中，加入5mL預(yù)冷的50 mmol·L－1磷酸緩沖液（pH 7.8）冰浴研磨，然后用磷酸緩沖液定容至10 mL。并于4℃下10 500 r·min－1離心15min，取上清液（粗酶液）于4℃保存。光合色素采用V（丙酮）∶V（乙醇）＝1∶1混合液提取后用紫外可見分光光度計(jì)（UV-1800PC，中國上海美普達(dá)儀器有限公司）測定；丙二醛（MDA）用硫代巴比妥酸法測定；相對電導(dǎo)率用葉片組織浸出液初始電導(dǎo)值和煮沸后的電導(dǎo)值的比值表示，用DDSJ-308A型電導(dǎo)儀（中國上海精密科學(xué)儀器有限公司）測定；超氧化物歧化酶（SOD）活性用氮藍(lán)四唑（NBT）光化還原法測定；過氧化物酶（POD）用愈創(chuàng)木酚氧化法測定；過氧化氫酶（CAT）用紫外吸收法測定。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和制作圖表，用SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA）和最小顯著差法（LSD）多重比較，設(shè)定P＜0.05為顯著性水平，比較不同處理毛竹各項(xiàng)生理指標(biāo)的差異。本試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)都采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 模擬干旱環(huán)境下不同注水伐樁處理毛竹光合蒸騰作用

由表1可知：在整個(gè)模擬干旱環(huán)境的過程中，3個(gè)處理時(shí)間點(diǎn)毛竹的凈光合速率與蒸騰速率均表現(xiàn)為T2＞T1＞ck，處理30 d時(shí)，水分利用效率表現(xiàn)為ck＞T2＞T1，而處理60 d和90 d時(shí)，水分利用效率表現(xiàn)為ck＞T1＞T2。處理30 d時(shí)，各處理下毛竹凈光合速率與蒸騰速率均表現(xiàn)為ck和T2處理差異顯著（P＜0.05），而T1處理與ck和T2處理差異均不顯著，水分利用效率表現(xiàn)為T1和T2處理差異不顯著，但均與ck差異相顯著；處理60 d時(shí)，各處理下毛竹凈光合速率與蒸騰速率均表現(xiàn)為T1和ck處理差異不顯著，但均與T2處理差異顯著，水分利用效率則表現(xiàn)為ck和T2處理差異顯著，但均與T1處理差異不顯著；處理90 d時(shí)，3個(gè)處理之間毛竹的凈光合速率和蒸騰速率均達(dá)到了差異顯著水平，T1和T2處理與ck相比，增幅分別達(dá)到了32.27%和43.55%，各處理之間的水分利用效率表現(xiàn)為T1和T2處理差異不顯著，但均與ck差異顯著。

表1 模擬干旱環(huán)境下不同注水伐樁處理毛竹光合蒸騰作用Table 1 Photosynthesis and transpiration of Phyllostachys edulis with different number ofwater storage in stumps under simulated drought environment

2.2 模擬干旱環(huán)境下不同注水伐樁處理對毛竹葉片光合色素的影響

由表2可知：在處理的3個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，毛竹葉片各光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為T2＞T1＞ck。處理30 d時(shí)，3個(gè)處理間毛竹葉片葉綠素a差異不顯著，ck和T2毛竹葉片葉綠素b差異顯著（P＜0.05），但均與T1差異不顯著，而T1和ck之間毛竹葉片類胡蘿卜素差異不顯著，但均與T2差異顯著。處理60 d時(shí)，ck和T1毛竹葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素差異不顯著，但均與T2達(dá)到差異顯著水平。處理90 d時(shí)，3個(gè)處理間毛竹葉片葉綠素a差異達(dá)到顯著水平，T1和T2分別比ck增加了14.83%和20.57%，T1和T2間毛竹葉片葉綠素b差異不顯著，但均與ck差異顯著，T1和T2分別比ck增加了18.46%和21.54%，毛竹葉片類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍然表現(xiàn)為T1和ck差異不顯著，但均與T2差異顯著。整個(gè)試驗(yàn)處理過程中，各時(shí)間點(diǎn)不同處理間毛竹葉綠素a/b差異均不顯著。

2.3 模擬干旱環(huán)境下不同注水伐樁處理毛竹葉片丙二醛（MDA）質(zhì)量摩爾濃度和相對電導(dǎo)率

表2 模擬干旱環(huán)境下不同注水伐樁處理毛竹葉片光合色素Table 2 Contents of chlorophyll and carotenoid in leaves of Phyllostachys edulis with different number of water storage in stumps under simulated droughtenvironment

由圖1可知：處理3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，毛竹葉片丙二醛（MDA）質(zhì)量摩爾濃度隨著注水伐樁數(shù)量的增加而降低。處理30 d時(shí)，T1和T2處理毛竹葉片MDA都顯著低于ck，但T2處理略低于T1處理，兩者無顯著差異；處理60 d時(shí)，T1與T2處理毛竹葉片MDA無顯著差異，但均與ck差異顯著（P＜0.05），同時(shí)T1和T2處理毛竹葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度的差距逐漸拉大。當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到90 d時(shí)，T1和T2處理毛竹葉片MDA較ck均有顯著的降低，且3個(gè)處理之間差異達(dá)到顯著水平，T1和T2處理毛竹葉片MDA與ck相比降幅分別達(dá)到了43.54%和66.49%。毛竹葉片相對電導(dǎo)率在整個(gè)處理的各時(shí)間點(diǎn)表現(xiàn)為隨著注水伐樁數(shù)量的增加而降低，處理30 d時(shí)各處理間毛竹葉片相對電導(dǎo)率無顯著差異；處理60 d和90 d時(shí)，3個(gè)處理之間毛竹葉片相對電導(dǎo)率均達(dá)到差異顯著水平，且處理達(dá)到90 d時(shí)，T1和T2處理毛竹葉片相對電導(dǎo)率較ck均有大幅度的降低，降幅分別達(dá)到了21.63%和61.79%。

圖1 模擬干旱環(huán)境下不同注水伐樁處理毛竹葉片丙二醛（MDA）質(zhì)量摩爾濃度和相對電導(dǎo)率Figure 1 MDA content in leaves and relative conductivity of Phyllostachys edulis with different number of water storage in stumps under simulated drought environment

2.4 模擬干旱環(huán)境下不同注水伐樁處理毛竹葉片抗氧化酶活性

由圖2可知：毛竹葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性在整個(gè)處理期間均隨著注水伐樁數(shù)量的增加而降低。處理30 d時(shí)，T1和T2處理毛竹葉片SOD活性均顯著低于ck，但T2處理略低于T1處理，兩者無顯著差異；處理達(dá)到60 d和90 d時(shí)，各處理之間毛竹葉片SOD活性差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；在處理90 d時(shí)，T2處理與ck相比下降幅度達(dá)到最大，此時(shí)T1和T2處理毛竹葉片SOD活性與ck相比下降幅度分別達(dá)到了11.24%和63.99%。毛竹葉片POD活性表現(xiàn)為在整個(gè)處理期間均隨著注水伐樁數(shù)量的增加而降低。T1處理毛竹葉片過氧化物酶（POD）活性在模擬干旱環(huán)境30 d和60 d時(shí)均略微低于同時(shí)期的ck，無顯著差異，直到處理90 d時(shí)T1處理顯著低于同期的ck，T2處理在各時(shí)間點(diǎn)毛竹葉片POD活性均顯著低于ck，此時(shí)，T1和T2處理與ck毛竹葉片POD活性相比下降幅度分別達(dá)到了43.62%和71.18%。毛竹葉片過氧化氫酶（CAT）活性在整個(gè)處理期間均與注水伐樁數(shù)量負(fù)相關(guān)。處理30 d時(shí)，各處理間毛竹葉片CAT活性無顯著差異；處理60 d時(shí)，T1與ck處理無顯著差異，T2處理較ck和T1處理均有顯著下降；處理達(dá)到90 d時(shí)，T1和T2處理毛竹葉片CAT活性無顯著差異，較ck均有顯著下降，T1和T2處理較ck毛竹葉片CAT活性的分別降低了44.00%和59.71%。

圖2 模擬干旱環(huán)境下不同注水伐樁處理毛竹葉片SOD，POD和CAT活性Figure 2 Activities of SOD,POD and CAT in leaves of Phyllostachys edulis with different number of water storage in stumps under simulated drought environment

3 討論與結(jié)論

在所有影響植物光合作用的因子中，干旱脅迫一直以來都受到很大重視。隨著全球氣候變化的不斷加劇，干旱脅迫對植物的影響也越來越突顯［22］。光合作用不僅是植物重要的生命活動，同時(shí)也是植物生長的生理基礎(chǔ)，植物在干旱脅迫下光合生產(chǎn)力的高低也常用來判斷其耐旱能力的強(qiáng)弱［23］。因此，研究干旱脅迫下植物光合作用的變化對理論和生產(chǎn)實(shí)踐均具有重要的指導(dǎo)意義。植物在受到干旱脅迫后，光合作用顯著下降，即使是輕度的干旱脅迫也能夠使植物的光合蒸騰速率下降，生長受到明顯的抑制［24－25］。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)各時(shí)間點(diǎn)毛竹凈光合速率與蒸騰速率均表現(xiàn)為T2＞T1＞ck，說明隨著干旱脅迫的加?。ㄗ⑺稊?shù)量的減少），毛竹凈光合速率與蒸騰速率顯著下降，增加注水伐樁可以顯著提高毛竹的光合與蒸騰能力，從而使毛竹光合產(chǎn)物的積累增加。在各時(shí)間點(diǎn)T2處理毛竹凈光合速率和蒸騰速率均與T1和ck處理差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05），處理30 d和60 d時(shí)，ck和T1處理毛竹凈光合速率與蒸騰速率差異均不顯著，直到處理90 d時(shí)，3個(gè)處理之間毛竹凈光合速率與蒸騰速率均達(dá)到差異顯著水平（P＜0.05），說明干旱環(huán)境下，毛竹凈光合速率和蒸騰速率的高低與注水伐樁數(shù)量有著密切的關(guān)系，干旱脅迫持續(xù)時(shí)間越長，注水伐樁作用也越顯著。各時(shí)間點(diǎn)，不同處理間均表現(xiàn)為ck處理毛竹的水分利效率最高，說明干旱脅迫可以在一定程度上提高毛竹的水分利用效率。隨著干旱脅迫時(shí)間的進(jìn)一步延長和注水伐樁數(shù)量的繼續(xù)增加，毛竹凈光合速率與蒸騰速率還需要深入的研究。

葉綠素在植物光合作用過程中對光能的傳遞與轉(zhuǎn)換起著非常重要的作用。相關(guān)研究表明，隨著干旱程度的加劇植物葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低［26］。也有研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫可使植物葉片葉綠素a和葉綠素b有不同程度的增加［27］，如銀中楊Populus alba×Populus berlinensis在受到干旱脅迫后，不同處理之間隨著干旱脅迫程度的加劇，其葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)反而出現(xiàn)了升高的趨勢［28］。在本研究中，各時(shí)間點(diǎn)不同處理間均未出現(xiàn)葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高的現(xiàn)象，這可能是各時(shí)間點(diǎn)的干旱脅迫均未達(dá)到出現(xiàn)這種現(xiàn)象的干旱程度，也可能是不同植物之間葉綠素對干旱脅迫的響應(yīng)存在差異。各時(shí)間點(diǎn)不同處理下毛竹葉片葉綠素a，葉綠素b和類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為T2＞T1＞ck，這可能是隨著注水伐樁數(shù)量的減少，毛竹葉綠體片層中捕光葉綠素a/b-Pro復(fù)合體的合成受到抑制或傷害，從而阻止了其葉片葉綠素積累和原葉綠素酯的形成，進(jìn)而引起葉綠素的下降，也可能是毛竹葉片葉綠素自身發(fā)生氧化降解［29］，同時(shí)，脂質(zhì)過氧化作用誘導(dǎo)也可能使毛竹葉片葉綠素的降低［30］。各處理之間葉綠素a和葉綠素b也隨著干旱脅迫時(shí)間的延長T1和T2處理均與ck處理達(dá)到差異顯著水平（P＜0.05），說明增加注水伐樁可以顯著提高毛竹葉片葉綠素a和葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)，類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)各時(shí)間點(diǎn)均表現(xiàn)為T1和ck處理差異不顯著，但均與T2處理差異顯著（P＜0.05），說明增加注水伐樁的數(shù)量與毛竹葉片類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系密切。通常情況下，植物葉片葉綠素a/b值的大小是衡量植物對水分脅迫的敏感性和植物抗旱性的強(qiáng)弱的一個(gè)重要指標(biāo)［31］。本研究中各時(shí)間點(diǎn)不同處理間毛竹葉片葉綠素a/b差異均不顯著（P＞0.05），表明毛竹具有較強(qiáng)的抗旱能力。

干旱脅迫會對植物造成多方面?zhèn)?，植物?xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)遭到破壞或者發(fā)生膜脂過氧化均會造成細(xì)胞膜透性的增大，引起細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)的外滲，從而使植物葉片相對電導(dǎo)率升高。本研究顯示，處理各時(shí)間點(diǎn)，ck處理毛竹葉片細(xì)胞膜受到破壞程度均最大，相對電導(dǎo)率也最高，T1處理次之，T2處理最低，這與史燕山等［32］的研究結(jié)果一致。隨著干旱脅迫時(shí)間的延長，ck處理與T1和T2處理毛竹葉片相對電導(dǎo)率差距逐漸增大，這說明干旱環(huán)境下，增加注水伐樁可以改善毛竹的生長狀況。丙二醛（MDA）是植物在干旱脅迫下遭受傷害后膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一。它能夠與細(xì)胞內(nèi)各種物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈地反應(yīng)，造成酶和膜的嚴(yán)重?fù)p傷，進(jìn)而引起膜電阻及膜的流動性的降低，最終造成膜結(jié)構(gòu)和生理完整性的破壞［33］。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，各時(shí)間點(diǎn)毛竹葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度均表現(xiàn)為ck＞T1＞T2，這表明隨著注水伐樁數(shù)量的減少，膜脂過氧化反應(yīng)在加重，細(xì)胞原生質(zhì)膜破壞程度不斷加重。隨著干旱脅迫時(shí)間的延長不同處理間達(dá)到差異顯著水平，各處理間毛竹葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度差距拉大，注水伐樁數(shù)量越少，毛竹葉片MDA越高，毛竹在干旱脅迫下受損程度也越重。

植物遭受干旱脅迫后會引發(fā)活性氧水平升高，同時(shí)也會主動或被動地啟動自身的抗氧化防御系統(tǒng)進(jìn)行防御，減緩細(xì)胞傷害，提高植物對干旱脅迫的適應(yīng)性。而防御系統(tǒng)中的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）以及過氧化氫酶（CAT）活性的高低就成為控制傷害的關(guān)鍵因素［34］?？寡趸到y(tǒng)防御能力的高低取決于這幾種酶彼此間的協(xié)調(diào)作用［35］。相關(guān)研究顯示，隨著干旱脅迫強(qiáng)度逐漸增加，SOD，POD和CAT酶活性均呈升高趨勢［36］。本研究同樣發(fā)現(xiàn)各時(shí)間點(diǎn)毛竹葉片SOD，POD和CAT活性均表現(xiàn)為ck處理最高，T1處理次之，T2處理最低。各時(shí)間點(diǎn)毛竹葉片CAT和POD活性均隨著模擬干旱程度的增加，活性增大，說明CAT和POD等2種酶在清除SOD轉(zhuǎn)化的過氧化氫的能力還在增強(qiáng)，其在將過氧化氫變成為水的過程中起著重要作用，同時(shí)毛竹葉片SOD和CAT酶活性均呈現(xiàn)上升趨勢，這可能和兩者是協(xié)同保護(hù)酶的原因［37］。隨著干旱脅迫時(shí)間的延長，ck處理毛竹葉片各氧化酶活性與T1和T2處理差距逐漸增大，在干旱脅迫處理后期，T1和T2處理與ck處理毛竹葉片各氧化酶活性差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05），說明土壤相對含水量越低，注水伐樁的效果越顯著。干旱脅迫下注水伐樁與毛竹葉片各氧化酶的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究，因?yàn)辄S條金剛竹Pleioblastus kongosanensis f.aureostriaus等地被竹葉片SOD，POD和CAT活性隨干旱脅迫程度的增加均呈先升高后降低的趨勢［38］。而本研究中，各時(shí)間點(diǎn)毛竹葉片中保護(hù)酶均未出現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，這可能是模擬干旱還未達(dá)到能夠引起毛竹產(chǎn)生這種生理現(xiàn)象的干旱程度，也可能是不同竹種間抗氧化防御系統(tǒng)對干旱脅迫響應(yīng)方式存在差異。

綜上所述，模擬干旱環(huán)境下，增加注水伐樁可以顯著提高毛竹光合蒸騰能力和抗氧化能力，并且各時(shí)間點(diǎn)毛竹凈光合速率、蒸騰速率和葉片光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均與注水伐樁數(shù)量正相關(guān)，而葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度，相對電導(dǎo)率和SOD，CAT和POD活性均與注水伐樁數(shù)量負(fù)相關(guān)。干旱脅迫時(shí)間越長，土壤相對含水量越低，注水伐樁對毛竹林的影響作用也越顯著。注水伐樁為極端干旱天氣條件下毛竹的正常生長提供了有力保障，同時(shí)也為高山地區(qū)毛竹林的灌溉創(chuàng)造了條件，大大降低了毛竹林的灌溉成本。故此在今后毛竹林經(jīng)營過程中可以充分利用毛竹伐樁，使其在毛竹林培育生產(chǎn)及灌溉方面發(fā)揮作用。極端干旱環(huán)境下毛竹各項(xiàng)生理指標(biāo)隨著干旱脅迫時(shí)間的進(jìn)一步延長和注水伐樁數(shù)量的繼續(xù)增加該如何變化還需要進(jìn)一步深入的研究，同時(shí)在干旱環(huán)境下增加注水伐樁后不同年齡毛竹的生理響應(yīng)也有待進(jìn)一步研究。

［1］ 陳善福，舒慶堯.植物耐干旱脅迫的生物學(xué)機(jī)理及其基因工程研究進(jìn)展［J］.植物學(xué)報(bào)，1999，16（5）：555－560.

CHEN Shanfu,SHU Qingyao.Biologicalmechanism of and genetic engineering for drought stress tolerance in plants［J］.Chin Bull Bot,1999,16（5）:555－560.

［2］ CHAVESM M,OLIVEIRA M M.Mechanisms underlying plant resilience to water deficits:prospects for water-saving agriculture［J］.JExp Bot,2004,55（407）:2365－23384.

［3］ BRéDA N,HUC R,GRANIER A,et al.Temperate forest trees and stands under severe drought:a review of ecophysiological responses adaptation processes and long-term consequences［J］.Ann For Sci,2006,63（6）:625－644.

［4］ 孫僑南.干旱脅迫對黃瓜幼苗光合特性及活性氧代謝的影響［D］.天津：天津大學(xué)，2008.

SUN Qiaonan.Effects of Drought Stress on Photosynthetic Characteristics and Active Oxygen Metabolism of Cucumber Seedlings［D］.Tianjin:Tianjin University,2008

［5］ 曲濤，南志標(biāo).作物和牧草對干旱脅迫的相應(yīng)及機(jī)理研究進(jìn)展［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2008，17（2）：126－135.

QU Tao,NAN Zhibiao.Research progress on responses and mechanisms of crop and grass under drought stress［J］. Acta Pratac Sin,2008,17（2）:126－135.

［6］ 孫鐵軍，蘇日古嘎，馬萬里，等.10種禾草苗期抗旱性的比較研究［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2008，17（4）：42－49.

SUN Tiejun,Suriguga,MAWanli,et al.Drought resistance of ten seedling grasses［J］.Acta Pratac Sin,2008,17（4）: 42－49.

［7］ 許桂芳.PEG脅迫對2種過路黃抗性生理生化指標(biāo)的影響［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2008，17（1）：66－70.

XU Guifang.Effects of PEG stress on resistance physiological and biochemical indexes of adversity of two Lysimachia species［J］.Acta Pratac Sin,2008,17（1）:66－70.

［8］ WANG Jianping,BUGHRARA S S.Evaluation of drought tolerance for Atlas fescue,perennial ryegrass,and their progeny［J］.Euphytica,2008,164（2）:113－122.

［9］ ABRAHAM E M,HUANG Bingru,BONOSSA,et al.Evaluation of drought resistance for Texas bluegrass,Kentucky bluegrass,and their hybrids［J］.Crop Sci,2004,44（5）:1746－1753.

［10］ 毛培利，曹幫華，張明如.干旱脅迫下刺槐保護(hù)酶活性的研究［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，25（1）：106－108.

MAO Peili,CAO Banghua,ZHANG Mingru.Effect of drought stress on activity of cell defesive enzymes in Robinla pseudoacac［J］.J Inner Mongolia Agric Univ,2004,25（1）:106－108.

［11］ 冀憲領(lǐng)，蓋英萍，牟志美，等.干旱脅迫對桑樹生理生化特性的影響［J］.蠶業(yè)科學(xué)，2004，30（2）:117－122.

JIXianling,GAIYingping,MOU Zhimei,et al.Effect of water stress on physiological and biochemical character of mulberry［J］.Acta Sericol Sin,2004,30（2）:117－122.

［12］ 江澤慧，蕭江華，許煌燦.世界竹藤［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

［13］ 李迎春，楊清平，郭子武，等.毛竹林持續(xù)高溫干旱災(zāi)害特征及影響因素分析［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2015，28（5）：646－653.

LIYingchun,YANG Qingping,GUO Ziwu,et al.Damage characteristics of Phyllostachys edulis stands under continuous high temperature and drought［J］.For Res,2015,28（5）:646－653.

［14］ 毛美紅，丁笑章，傅柳方，等.干旱對毛竹林新竹成竹影響的調(diào)查分析［J］.世界竹藤通訊，2012，10（1）：12－15.

MAOMeihong,DING Xiaozhang,FU Liufang,et al.Investigation of the effect of drought on new moso forest cultivation［J］.World Bamboo Rattan,2012,10（1）:12－15.

［15］ 應(yīng)葉青，郭璟，魏建芬，等.干旱脅迫對毛竹幼苗生理特性的影響［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2011，30（2）：262－266.

YING Yeqing,GUO Jing,WEI Jianfen,et al.Effects of drought stress on physiological characteristics of Phyllostachys edulis seedlings［J］.Chin JEcol,2011,30（2）:262－266.

［16］ 王麗麗，趙韓生，孫化雨，等.毛竹miR397和miR1432的克隆及其逆境脅迫響應(yīng)表達(dá)分析［J］.林業(yè)科學(xué)，2015，51（6）：63－70.

WANG Lili,ZHAO Hansheng,SUN Huayu,et al.Cloning and expression analysis ofmiR397 and miR1432 in Phyllostachys edulis under stresses［J］.Sci Silv Sin,2015,51（6）:63－70.

［17］ 葉松濤，杜旭華，宋帥杰，等.水楊酸對干旱脅迫下毛竹實(shí)生苗生理生化特征的影響木［J］.林業(yè)科學(xué)，2015，51（11）：25－31.

YE Songtao,DU Xuhua,SONG Shuaijie,et al.Effect of salicylic acid on physiological and biochemical characteristics of Phyllostachys edulis seedlings under drought stress［J］.Sci Silv Sin,2015,51（11）:25－31.

［18］ 郭子武，陳雙林，季賽娟，等.毛竹伐蔸根系養(yǎng)分含量、抗氧化能力與伐后年數(shù)的關(guān)系［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2016，29（3）：402－406.

GUO Ziwu,CHEN Shuanglin,JI Saijuan,et al.Annual variation of nutrient stoichiometry and resistance Phyllostachys edulis stupm roots［J］.For Res,2016,29（3）:402－406.

［19］ 湯萬輝.毛竹林竹蔸腐爛對土壤理化性質(zhì)的影響［J］.世界竹藤通訊，2013，11（2）：31－33.

TANGWanhui.Effect of bamboo stump rotting on soil physicochemical properties［J］.World Bamboo Rattan,2013, 11（2）:31－33.

［20］ 朱顏，龍海艷，樓崇，等.竹蔸促腐技術(shù)研究［J］.竹子研究匯刊，2013，32（3）：53－57.

ZHU Yan,LONG Haiyan,LOU Chong,et al.The technology to promote the decay of bamboo stumps［J］.JBamboo Res,2013,332（3）:53－57.

［21］ 王忠芝，張金瑞.基于圖像處理的葉面積測量方法［J］.微計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2010，31（5）：68－72.

WANG Zhongzhi,ZHANG Jinrui.A measurement approach of leaf area based on digital image processing［J］.Microcomputer Appl,2010,31（5）:68－72.

［22］ BOHNERT H J,JENSEN R G.Strategies for engineering water stress tolerance in plants［J］.Trends Biotechnol, 1996,14（3）:89－97.

［23］ 裴斌，張光燦，張淑勇，等.土壤干旱脅迫對沙棘葉片光合作用和抗氧化酶活性的影響［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（5）：1386－1396.

PEIBin,ZHANG Guangcan,ZHANG Shuyong,et al.Effects of soil drought stress on photosynthetic characteristics and antioxidant enzyme activities in Hippophae rhamnoides Linn.seedings［J］.Acta Ecol Sin,2013,33（5）:1386－1396.

［24］ MATA CG,LAMATTINA L.Nitric oxide induces stomatal closure and enhances the adaptive plant responses against drought stress［J］.Plant Physiol,2001,126（3）:1196－1204.

［25］ PEIZhenming,MURATA Y,BENNING G,et al.Calcium channel activated by hydrogen peroxidemediate abscisic acid signaling in guard cell［J］.Nature,2000,406（6797）:731－734.

［26］ 李德全，鄒琦，程炳嵩.抗旱性不同的小麥葉片的滲透調(diào)節(jié)與水分狀況的關(guān)系［J］.植物學(xué)報(bào)，1990，7（4）：43－48.

LIDequan,ZOU Qi,CHENG Bingsong.Relationship between water status and osmotic adjustment of wheat leaves different in drought resistance［J］.Chin Bull Bot,1990,7（4）:43－48.

［27］ 宋麗萍，蔡體久，喻曉麗.水分脅迫對刺五加幼苗光合生理特性的影響［J］.中國水土保持科學(xué)，2007，5（2）：91－95.

SONG Liping,CAITijiu,YU Xiaoli.Influence of water stress on the photosynthetic and physiological characteristic of Acanthopanax senticosus seedlings［J］.Sci SoilWater Conserv,2007,5（2）:91-95.

［28］ 王晶英，趙雨森，王臻，等.干旱脅迫對銀中楊生理生化特性的影響［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2006，20（1）：197－200.

WANG Jingying,ZHAO Yusen,WANG Zhen,et al.Effect of drought stress on physiologic and biochemical characteristic of Populus alba×Populus berolinensis［J］.JSoilWater Conserv,2006,20（1）:197－200.

［29］ 華北平原作物水分脅迫與干旱研究課題組.作物水分脅迫與干旱研究［M］.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，1991：26－32.

［30］ 劉曉建，謝小玉，薛蘭蘭.辣椒開花結(jié)果期對干旱脅迫響應(yīng)機(jī)制的研究［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，18（5）：246－249.

LIU Xiaojian,XIE Xiaoyu,XUE Lanlan.Response of pepper during blossom and bear fruit under drought stress［J］.Acta Agric Boreal-Occident Sin,2009,18（5）:246－249.

［31］ 張明生，談鋒.水分脅迫下甘薯葉綠素a/b比值的變化及其與抗旱性的關(guān)系［J］.種子，2001（4）：23－25.

ZHANGMingsheng,TAN Feng.Relationship between ratio of chlorophyll a and b under water stress and drought resistance of different sweet potato varieties［J］.Seed,2001（4）:23－25.

［32］ 史燕山，駱建霞，王煦，等.5種草本地被植物抗旱性研究［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，33（5）：130－134.

SHIYanshan,LUO Jianxia,WANG Xu,et al.Study on drought resistance of five herb ground cover plants［J］.J Northwest Sci-Tech Univ Agric For Nat Sci Ed,2005,33（5）:130－134.

［33］ GBRITO G,COSTA A,FONSECA H M A C,et al.Response of Olea europaea ssp.maderensis in vitro shoots exposed to osmotic stress［J］.Sci Hortc,2003,97（3/4）:411－417.

［34］ 丁玲，吳雪，杜長霞，等.短期干旱脅迫對黃瓜幼苗葉片抗氧化系統(tǒng)的影響［J］.浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，32（2）：285－290.

DING Ling,WU Xue,DU Changxia,et al.An antioxidant system in cucumber seedling leaves with short term drought stress［J］.JZhejiang A&F Univ,2015,32（2）:285－290.

［35］ SUN Cunhua,LI Yang,HE Hongyan,et al.Physiological and biochemical responses of Chenopodium album to drought stresses［J］.Acta Ecol Sin,2005,25（10）:2556－2561.

［36］ 吳永波，葉波.高溫干旱復(fù)合脅迫對構(gòu)樹幼苗抗氧化酶活性和活性氧代謝的影響［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，36（2）：403－410.

WU Yongbo,YE Bo.Effects of combined elevated temperature and drought stress on anti-oxidative enzyme activities and reactive oxygen speciesmetabolism of Broussonetia papyrifera seedlings［J］.Acta Ecol Sin,2016,36（2）:403－410.

［37］ SUNDAR D,PERIANAYAGUY B,REDDY A R.Localization of antioxidant enzymes in the cellular compartments of sorghum leaves［J］.Plant Growth Regul,2004,44（2）:157－163.

［38］ 趙蘭，邢新婷，江澤慧，等.4種地被觀賞竹的抗旱性研究［J］.林業(yè)科學(xué)研究，2010，23（2）：221－226.

ZHAO Lan,XING Xinting,JIANG Zehui,et al.Study on the drought resistance of four dwarf ornamental bamboos［J］.For Res,2010,23（2）:221－226.

Physiological responses of Phyllostachys edulis to water storage in their stumpswith a simulated drought environment

ZHANG Lei1,XIE Jinzhong1,ZHANGWei1,JILinke1,CHEN Sheng1,DING Zhongwen2
（1.Research Institute of Subtropical Forestry,Chinese Academy of Forestry,Hangzhou 311400,Zhejiang,China;2. Agriculture and Forestry Bureau of Fuyang District,Hangzhou 311400,Zhejiang,China）

To supply a theoretical basis for management and water-saving irrigation of Phyllostachys edulis（Moso bamboo）in consideration of climate change,a covering film to simulate a drought environmentwas employed to study physiological responses of 1-year-old Moso bamboo towater storage in their stumps.An experimentwith three different irrigation treatments,ck（0 stumps with water storage）,T1（12 stumps with water storage）,and T2（18 stumpswith water storage）was established to determine the effect on four variables:leaf photosynthetic rate,photosynthetic pigment,membrane lipid peroxidation,and the antioxidant system.Results for tested physiological parameters during the initial 30 d period showed no significant differences between ck and T1（P＞0.05）;however,in treatment T1there was a significant decrease（P＜0.05）in malondialdehyde（MDA）content and superoxide dismutase （SOD）activity.With an increase in time of the simulated drought environ-ment,the effects on the four variables gradually appeared.After 90 d,except for carotenoid content,the test physiological indicators of ck had changed significantly （P＜0.05）,and compared to ck,changes for T2＞T1for the four variables.In the initial 30 d,leaf chlorophyll a,relative conductivity,and catalase （CAT）activity were not significantly different（P＞0.05）;but after 90 d,all the test physiological parameters had significantly changed（P＜0.05）.Also,net photosynthetic rate,transpiration rate,and leaf photosynthetic pigment content of Moso bamboo had a positive relationship with the amount ofwater storage in their stumps;whereas,MDA content,relative conductivity,SOD,CAT,and peroxidase （POD）activity had a negative relationship.This study showed that increased water storage in stumps could improve photosynthesis and transpiration,antioxidant capacity,and growth conditions of Moso bamboo in a drought environment. ［Ch,2 fig.2 tab.38 ref.］

tree physiology;Phyllostachys edulis;simulated drought environment;water storage in Moso bamboo stumps;photosynthetic and transpiration rate;photosynthetic pigment;antioxidant system

S718.43

A

2095-0756（2017）04-0620-09

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.007

2016-07-11；

2016-09-09

浙江省林業(yè)科技推廣項(xiàng)目（2015B05）；杭州市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（20130432B75）；中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資助項(xiàng)目（RISF2016007）

張磊，從事竹林生態(tài)的研究。E-mail：zhangleilx2010@163.com。通信作者：謝錦忠，副研究員，博士，從事竹林生態(tài)、竹類資源與利用等研究。E-mail：jzhxie@163.net