土壤水分脅迫下四種豆科牧草的水分生理與光合特性.pdf

1、為了探索牧草水分生理和光合生理特性，為黃泛沙區(qū)的牧草種植提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)，應(yīng)用植物生理生態(tài)學(xué)原理和光合蒸騰測(cè)試技術(shù)，以四種牧草(沙打旺、草木樨、紫花苜蓿、紅豆草)的當(dāng)年生盆栽植株為實(shí)驗(yàn)材料，測(cè)定不同土壤水分脅迫下四種牧草的生長特性、水分生理以及光合、蒸騰的日動(dòng)態(tài)與響應(yīng)特征。探討了四種牧草水分生理特性變化趨勢(shì)，闡述了四種牧草光合、蒸騰參數(shù)日變化特征，探明了四種牧草的光響應(yīng)特征與擬合以及光合作用的閾值響應(yīng)及水分利用，確定了高低土壤水分

2、下四種牧草光合、蒸騰及水分利用效率、光能利用效率與環(huán)境因子相關(guān)性。研究取得了以下主要結(jié)論： 1.四種牧草的生長指標(biāo)特征 四種牧草的綜合生長情況是：草木樨>紫花苜蓿>沙打旺>紅豆草。其中，平均株高以草木樨最高，為43.73cm，最低為紅豆草，其由高到低的順序?yàn)闉椴菽鹃?紫花苜蓿>沙打旺>紅豆草；平均葉長沙打旺2.68cm為最長，其次為紅豆草、草木樨，紫花苜蓿最短，為1.45cm；平均葉寬排列為草木樨>沙打旺>紫花苜蓿>紅豆

3、草，最寬為1.08cm，最窄為0.82cm；分枝數(shù)草木樨最多，為12.75，沙打旺最少，為7.80，由多到少排列為草木樨>紫花苜蓿>紅豆草>沙打旺；根莖比由大到小排列為紫花苜蓿>紅豆草>沙打旺>草木樨，紫花苜蓿為0.99，草木樨為0.38。 2.四種牧草的水分生理特性 (1)四種牧草的葉片飽和含水量變化趨勢(shì)與葉片水勢(shì)基本一致，都隨土壤水分的降低而降低，降低的趨勢(shì)隨時(shí)間變緩，在低土壤水分下變化不明顯。四種牧草相比，草木樨的

4、葉片飽和水含量在土壤水分的降低過程中較快的降到低水平。 (2)四種牧草的自由水、束縛水含量以及水分飽和虧、葉片水勢(shì)明顯受到土壤水分高低的影響，各水分生理指標(biāo)相關(guān)性顯著，并在種間存在差別。隨著土壤水分的降低，四種牧草的自由水變化趨勢(shì)基本相同，表現(xiàn)為先增大后降低的趨勢(shì)，一天中的變化表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢(shì)；四種牧草的束縛水含量、束/自比和水分飽和虧的變化基本與自由水變化趨勢(shì)相反，表現(xiàn)為先降低后上升的趨勢(shì)。 (3)四種牧草的葉

5、片水勢(shì)都明顯地隨時(shí)間的推移而下降，土壤水分下降到相當(dāng)于田間持水量30％左右時(shí)，除紅豆草外，其他三種牧草的水勢(shì)出現(xiàn)劇烈的波動(dòng)，迅速變大并趨近于0，三種牧草都出現(xiàn)不同程度的萎蔫，試驗(yàn)后重新澆水植株出現(xiàn)枯黃現(xiàn)象。 3.四種牧草光合、蒸騰參數(shù)日變化特征 四種牧草的光合、蒸騰指標(biāo)基本都隨土壤水分的降低表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，在重度干旱脅迫下凈光合速率為雙峰型，水分利用效率為單峰型，蒸騰速率為U型，氣孔導(dǎo)度為V型，引起胞間CO2濃

6、度降低的因素為氣孔限制因素。 4.四種牧草光合作用的土壤水分適應(yīng)性與水分利用 隨著土壤水分的降低，四種牧草的水分利用效率都表現(xiàn)為上升的趨勢(shì)，說明在土壤水分脅迫下，四種牧草對(duì)水資源的利用效率都有提高，反映出四種牧草對(duì)干旱具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。 5.四種牧草的光響應(yīng)特征以及光響應(yīng)模型 (1)四種牧草忍耐強(qiáng)光脅迫的能力較強(qiáng)，在強(qiáng)光下仍然具有較高的凈光合速率和水分利用效率。四種牧草對(duì)光照的適應(yīng)性較強(qiáng)，在較大幅度的光強(qiáng)

7、范圍內(nèi)，都能獲得較高的光合速率和水分利用效率，這一光強(qiáng)(PFD)范圍在不同牧草種類之間有所差別，而且受土壤水分變化的影響較小。沙打旺和紫花苜蓿在600～1600μmol·m-2·s-1，草木樨在800～1600μmol·m-2·s-1，紅豆草在400～1600μmol·m-2·s-1。在此光強(qiáng)范周內(nèi)，隨光強(qiáng)的增加，各種牧草的光合速率和蒸騰速率都有增加，但不顯著，且蒸騰速率的增大比例較光合小，因此產(chǎn)生水分利用效率的提高，這是四種牧草忍耐強(qiáng)

8、光環(huán)境的生理策略。 (2)四種牧草光合作用的光響應(yīng)模型以指數(shù)模型最適，優(yōu)于直角雙曲線模型和非直角雙曲線模型，且不受土壤水分變化的影響。所求解的最大光合速率(Pnmax)、光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)、光飽和點(diǎn)(LSP)和暗呼吸速率(Rd)最接近實(shí)測(cè)值。 6.四種牧草光合、蒸騰與水分利用效率、光能利用效率與環(huán)境因子相關(guān)性 四種牧草在高土壤水分下(相對(duì)田間持水量60％以上)，影響光合、蒸騰及水分利用效率、光能利用效率的主要決定

9、因子是光照強(qiáng)度(PFD)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和氣孔限制值(Ls)，主要的限制因子是大氣溫度(Tc)和胞間CO2濃度(Ci)；在低土壤水分下(相對(duì)田間持水量40％以下)，四種牧草的主要決定因子是光照強(qiáng)度(PFD)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和氣孔限制值(Ls)，主要限制因子是氣溫(Tc)、葉溫(Tl)和胞間CO2濃度(Cl)。在重度土壤水分脅迫下，植株通過氣孔關(guān)閉來限制植株失水的同時(shí)減少了蒸騰對(duì)植株葉片溫度的調(diào)節(jié)，葉片溫度的上升影響到植物葉片內(nèi)部酶活