不同地下水矿化度对柽柳光合特征及树干液流的影响

为揭示柽柳(Tamarix chinensis)光合能力及耗水特征对地下水矿化度的响应规律, 以黄河三角洲建群种——柽柳3年生植株为研究对象, 在1.2 m的潜水水位下, 模拟设置淡水、微咸水、咸水和盐水4种不同的地下水矿化度, 测定柽柳叶片光合-光响应、蒸腾速率和树干液流的日变化。结果表明: 地下水矿化度通过影响土壤盐分可显著影响柽柳光合特性及耗水性能。随地下水矿化度升高, 柽柳叶片净光合速率(P_n)、最大P_n、蒸腾速率、气孔导度、表观量子效率和暗呼吸速率均先升高后降低, 而水分利用效率(WUE)持续降低。淡水、微咸水和盐水处理下, 柽柳P_n光响应平均值分别比咸水处理降低44.1%、15.1%和62.6%; 微咸水、咸水和盐水处理下, 柽柳WUE光响应平均值分别比淡水处理降低25.0%、29.2%和41.7%。随地下水矿化度升高, 柽柳叶片光饱和点先升高后降低, 而光补偿点持续升高, 光照生态幅变窄, 光能利用率变低。淡水和盐水处理下, 柽柳P_n下降分别是非气孔限制和气孔限制引起的。柽柳树干液流速率随地下水矿化度升高而先升高后降低, 咸水处理下树干液流速率日变幅最大, 日液流量最高。淡水、微咸水和盐水处理下日液流速率平均值分别比咸水处理降低61.8%、13.1%和41.9%。咸水矿化度下柽柳有较高的光合特性, 在蒸腾耗水较严重的情况下可实现高效生理用水, 适宜柽柳较好地生长。     

贝壳堤岛旱柳光合效率的土壤水分临界效应及其阈值分级

为阐明黄河三角洲贝壳堤岛旱柳(Salix matsudana)叶片光合效率对土壤水分的适应机制, 明确其水分阈值效应, 以二年生旱柳为材料, 采用人工给水与自然耗水相结合获取系列水分梯度的方法, 测定分析贝壳砂生境下旱柳叶片光合效率参数对土壤水分的响应特征及其生产力分级。结果表明: 旱柳叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)及光合光响应参数具有明显的水分临界效应。(1) P_n、T_r、WUE和潜在水分利用效率均随土壤水分的降低先升高后下降, 但各指标水分临界值表现不同步, 其中P_n水分气孔限制转折点和水分补偿点分别出现在相对含水量(W_r)为42.9%和14.4%时; P_n和T_r的水分饱和点为73.1%和68.9%, WUE水分高效点为80.1%; (2)水分胁迫下旱柳叶片具有明显的光抑制现象, 可通过减弱对光的利用来适应水分逆境。随土壤水分的增加, 表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)和最大净光合速率(P_nmax)表现为先升高后降低, 但光补偿点(LCP)相反。P_n、AQY、LSP、P_nmax和暗呼吸速率(R_d)均表现为渍水胁迫明显高于干旱胁迫。W_r为69.1%时, LCP达到较低值(18.6 µmol∙m ^-2∙s^-1), AQY最高(0.05), 利用弱光能力较强。W_r为80.9%时, LSP达到最高(1775 µmol∙m ^-2∙s^-1), 光照生态幅最宽, 光能利用效率最高, 水分对光强的补偿效应显著; (3)采用临界值分类法确定出贝壳砂生境下旱柳光合效率的5级水分阈值, 73.1%_r<80.1%范围内为高产高效水, 此时旱柳具有较高的光合能力和高效生理用水特性。贝壳砂生境内旱柳表现出一定的耐水湿而不耐干旱的适应特性, 在干旱缺水的贝壳堤岛滩脊地带栽植时需充分考虑其水分环境。     

模拟贝壳砂水分变化对旱柳光合特性的影响

为探讨贝壳堤岛旱柳叶片光合特性的水分响应规律,以2 a生旱柳苗木为材料,模拟设置贝壳砂生境系列水分梯度,测定分析不同土壤水分条件下旱柳叶片的主要光合生理参数。结果表明:（1）直角双曲线修正模型可较好模拟旱柳叶片净光合速率的光响应过程,维持旱柳较高光合作用的土壤相对含水量（RWC）为50.1%～94.4%,适宜光强为800～1 600 μmol·m^-2·s^-1,水分对光强利用的补偿效应显著。（2）随土壤水分的降低,旱柳叶片净光合速率、光饱和点、表观量子效率及最大净光合速率均表现为先升高后降低;干旱和渍水胁迫条件下,旱柳叶片的光补偿点升高,光饱和点降低,光照生态幅变窄,光能利用效率降低,水分胁迫抑制光能效应明显。（3）随土壤水分的降低,旱柳叶片瞬时和潜在水分利用效率均表现为先升高后降低,分别在RWC为45.7%、40.6%时达到最大值,适度干旱胁迫可显著提高旱柳叶片的水分利用效率。（4）干旱和渍水胁迫均显著降低旱柳叶片的叶绿素含量和叶片水势,随土壤水分降低两者均表现为先升高后降低,叶绿素含量和叶片水势分别在RWC为58.9%、50.1%达到最高值。研究发现,贝壳砂生境旱柳叶片光合生理参数对土壤水分表现出一定的阈值响应,维持旱柳较高光合能力和水分利用效率的适宜土壤水分相对含量为50.1%～77.7%,表现为耐水湿不耐干旱的水分特性。     

黄河三角洲莱州湾湿地柽柳种群分布特征及其影响因素

为探明黄河三角洲莱州湾柽柳(Tamarix chinensis Lour)灌丛环境因子的基本特征及其对柽柳灌丛空间分布类型的影响,采用样地与样方相结合的测定方法,对柽柳灌丛样地距海远近、地下水水位、土壤盐碱含量、土壤容重和孔隙度等基本物理参数以及土壤有机质、速效氮、磷养分等13个环境因子参数进行相关性和主成分分析。结果表明:莱州湾柽柳种群空间分布表现为聚集型分布,林分密度与距海距离和地下水水位呈极显著正相关,与土壤含水量呈极显著负相关;土壤含盐量与土壤含水量呈极显著正相关,与地下水水位和土壤孔隙度呈极显著负相关;土壤含水量与地下水位呈极显著负相关。莱州湾柽柳灌丛13个环境因子的变异系数在0.060—1.296之间,土壤K+含量、土壤含盐量和林分密度变化幅度较大;其次为土壤有机质和有效磷,地下水水位的空间变异性高于至海距离,而土壤p H值、土壤容重和总孔隙度等基本物理性状变化幅度较小。土壤盐碱含量分别为0.47%和p H为8.48,呈重盐土和偏碱性特征。主成分分析表明,土壤盐碱含量是影响黄河三角洲莱州湾湿地柽柳灌丛分布的主导因素,其次是距海距离,土壤速效磷和地下水位次之。