黄龙山林区不同演替时期典型树种光诱导的气孔动力学研究

光诱导的气孔动力学响应快慢是影响植物叶水分利用效率的重要因素,为探索黄土高原不同演替阶段树种水分利用效率差异的生理机制,该研究以黄龙山林区典型树种(演替早期种山杨和白桦、演替后期种辽东栎)的幼龄实生苗为材料,采用盆栽试验,研究了叶片光诱导的气孔导度动力学参数差异及其与气孔特征、叶长期水分利用效率的关系。结果表明：(1)山杨和白桦气孔开放过程中气孔导度(g_s)增加的时间常数(K_i)小于辽东栎,但气孔关闭过程中气孔导度降低的时间常数(K_d)则大于辽东栎,表明山杨和白桦气孔开放更快,而辽东栎的气孔关闭更快。同时,气孔开放过程中山杨和白桦的g_s响应幅度均大于辽东栎,气孔关闭过程中山杨的g_s响应幅度亦大于辽东栎。(2)3种树种中,辽东栎的气孔密度最大,气孔最小,气孔指数最大,辽东栎气孔特征无法解释其慢速的气孔开放过程。 (3)山杨和白桦具有高的光合速率、最大羧化效率和最大电子传递速率,3种树种碳同位素比率(δ¹³C)表征的长期水分利用效率表现为山杨>白桦>辽东栎。研究认为,演替早期种山杨和白桦的高水分利用效率与其快速的气孔开放有关,而演替后期种辽东栎快速的气孔关闭并未增加其水分利用效率,且长期水分利用效率低于山杨和白桦,可能与辽东栎慢速的气孔开放限制了其光合速率有关。     

遮阴和干旱对白桦幼苗光诱导的气孔动力学影响

以黄土丘陵区演替早期种白桦的幼龄实生苗为材料,采用全光照和遮阴(光照为全光照的30%)以及正常水分(田间持水量的75%～80%)和干旱(田间持水量的40%～45%)处理,研究了遮阴和干旱下白桦幼苗光诱导的气孔动力学参数、气孔解剖特征、整株植物生长和水分利用的变化。结果表明: 遮阴使气孔开放过程的滞后时间和响应时间显著增加0.8和1.8倍,气孔开放和关闭过程的响应速度显著降低82.2%和65.0%,气孔开放和关闭过程的响应幅度显著降低43.3%和56.9%;干旱使气孔开放过程的响应幅度显著降低43.9%、气孔关闭过程的响应速度显著降低33.0%;二者仅对气孔开放过程的滞后时间存在交互作用。白桦幼苗气孔关闭过程的响应速度与气孔密度和气孔指数呈显著正相关,其他气孔动力学参数与气孔解剖结构间无显著相关性。白桦气孔关闭过程中的响应速度与整株生物量、耗水量呈显著正相关,所有气孔动力学参数和整株水分利用效率间无显著相关性。遮阴和干旱对白桦光诱导的气孔动力学参数的影响与其对气孔解剖结构的影响有关,动态光下的气孔动力学参数可在一定程度上阐释白桦不同生境下生长的差异。