土壤水分含量和光照强度对青海云杉光合特性的影响（二）随着土壤含水量的青海增加

2025-05-14 06:08:00 - 热点

2.1.2土壤水分含量对青海云杉蒸腾速率的土壤特性关系

外界环境因子和遗传特性是不同树种间蒸腾强度产生差异的两个因素，蒸腾过程在植物中起到吸收和运输水分的水分作用，在不同的含量和光土壤水分条件下，植物的照强蒸腾速度有很大的差异。由图2的度对的影白云杉蒸腾速率随土壤水分条件的变化可知，随着土壤含水量的青海增加，青海云杉的云杉蒸腾速率呈先上升后下降的趋势。在不同水分条件下测定青海云杉的光合净光和速率，将数据进行统计回归，土壤特性通过多元回归方程建立得到其数学模型为Tr=-0.0002x3+0.0074x2-0.0583x+0.3884(p<0.05)，水分Tr随SWC的含量和光变化速率为：dy/dx＝3ax＋2bx＋c。当变化速率为0时，照强可求出随SWC 的度对的影增加，Tr由上升转变为下降时的青海值，其值为19.16%。云杉当SWC<19.16%时，Tr会表现出随SWC变化的幅度较大，SWC即是限制蒸腾作用继续上升的主要因素，SWC大于19.16%时，土壤水分含量已经可以满足植物蒸腾所需的量，所以此时土壤水分已不再是植物蒸腾的限制因子；当土壤含量进一步增加到降低土壤透气性时，植物蒸腾强度会因为植物根系活性的下降而减弱。

2.1.3土壤水分含量对青海云杉水分利用速率的影响

水分利用效率能直接反映出植物的节水能力和能量转化效率，是干旱气候环境下确定栽培植物种类、种植方式和评价其水分生产力的重要指标。由图3的青海云杉的水分利用效率随土壤水分含量的变化可知，随着土壤含水量的增加，青海云杉的水分利用效率先上升当一定值后又下降的趋势。在不同水分条件下测定青海云杉的净光和速率，将数据进行统计回归，通过多元回归方程来建立得到其数学拟合模型为WUE=0.002x3-0.0857x2+1.2224x-3.3973(p<0.05)，WUE随SWC的变率为：dy/dx＝2ax＋b可求出随SWC的增加，WUE由上升转变为下降时的SWC的值。土壤含水量为14.53%时，青海云杉的水分利用效率最大。当小于14.53%时，青海云杉的水分利用效率受土壤水分含量的影响，其水分利用效率随着SWC的上升而上升，当土壤水分含量大于14.53%时，水分利用效率随SWC的增加而呈下降的趋势。

2.2光照强度对青海云杉光和生理指标的影响

2.2.1光照强度对青海云杉净光合速率的影响

在低光强区，净光合速率随光强的增强而呈线性增加，当超过一定的光强，净光合速率增加就会变慢，当达到某一光强时，净光合速率不再增加，而呈现光饱和现象，开始达到净光合速率最大值时的光强称为光饱和点。暗中叶片不进行光合作用，只有呼吸作用释放CO2。随着光强的增高，光合速率相应提高，达到某一光强时，叶片的光合速率等于呼吸速率；这时的光强称为光补偿点。通过二次三项式回归模型对白云杉的净光合速率与光合有效辐射之间的关系进行拟合，根据拟合方程求得白云杉在不同土壤水分条件下的光饱和点和光补偿(见表1)。

青海云杉的回归曲线的相关系数平方Ｒ2大于0.8，表明土壤水分含量与净光合速率之间有很高的相关性，曲线拟合程度很高。随着土壤含水量的增加，青海云杉的光饱和点呈现增加的趋势，而其光补偿点呈现下降的趋势。当土壤水分含量为22.34%时，光饱和点最大时，当土壤水分含量为8.68%时。光补偿点最大。

通过图4的不同土壤水分条件下青海云杉的净光和速率随光合有效辐射的变化趋势可知，青海云杉的净光和速率随光合有效辐射的变化呈现先上升后下降的趋势。当光合有效辐射小于50µmol/(m2·s)时，青海云杉的净光和速率为负数，但当光合有效辐射小于800µmol/(m2·s)时，随着光合有效辐射的增加，青海云杉净光和速率呈现增加的趋势，表明在这个阶段，光合有效辐射是影响青海云杉净光合速率的主要因子，当光合有效辐射大于1200µmol/(m2·s)时，青海云杉的净光和速率随着光合有效辐射的增加呈下降的趋势，当光合有效辐射为800～1200μmol/(m2·s)时，青海云杉的净光和速率达到最大值。

2.2.2光照强度对青海云杉蒸腾速率的影响

通过图5的青海云杉的蒸腾速率随光合有效辐射的变化可知，当光合有效辐射小于800μmol/(m2·s)时，青海云杉的蒸腾速率均随光合有效辐射的增加而上升，当光合有效辐射达到1000μmol/(m2·s)时，青海云杉的蒸腾速率随着光合有效辐射的增加而呈下降的趋势，光照强度为800～1000μmol/(m2·s)时，青海云杉的蒸腾速率达到最大值。表明当光照强度大于1000μmol/(m2·s)时，植物为减少伤害，气孔被迫关闭，降低了青海云杉的蒸腾作用。

2.2.3光照强度对青海云杉水分利用效率的影响

由于水分利用效率的评价受到光合作用和蒸腾作用共同制约，植物的水分利用效率直观地反映了植物对环境的适应能力。通过比较青海云杉在不同土壤水分条件下净光合速率对光合有效辐射的响应以及蒸腾作用的变化情况，进而通过水分利用效率可以探究青海云杉的耐旱和节水能力。由图6可知当光合有效辐射小于100μmol/(m2·s)时，青海云杉的水分利用效率为负值。随着光照的增加，青海云杉的水分利用效率逐渐增大，当光合有效辐射达到1000μmol/(m2·s)时，青海云杉的水分利用效率随着光合有效辐射的增大而下降。光照强度为600～土壤水分含量(%)1000μmol/(m2·s)时，青海云杉的蒸腾速率达到最大值。

3讨论与结论

水分对于植物的光合生理特性有重要的影响，集中表现在随着土壤含水量的增大，青海云杉的蒸腾速率、净光合速率及水分利用率逐渐增大到最大值后随着土壤含水量的增加而呈下降趋势。当土壤含水量过低时，无法满足植物光合作用所需的水分，植物的光和作用减弱。土壤含水量过高时会抑制植物的呼吸作用，从而影响蒸腾作用和光合作用的有些途径。这与赵瑜及段珍珍的研究结果相一致，表明了土壤含水量对水分利用率的变化有一阀值反应。当土壤水分含量为14%～16%时，既能满足青海云杉积累有机物所需要的水分含量，又能使青海云杉的水分利用效率最大在一定环境条件下，植物对强光的接受能力有一定的限度，植物的光合机构所接受的光能超过光合作用所能利用的数量时，光合功能便降低，光合作用受到抑制。光强过低，光合作用和蒸腾作用都较弱，导致水分难于被利用；光强过高，植物会自发关闭气孔保持水分，所以水分利用效率很低。因此，在不同土壤水分含量下，青海云杉对光合有效辐射具有一定的耐受范围。

光合作用中光饱和点作为一个重要因子，随着土壤水分含量越高，青海云杉的光饱和点也越高，强光照辐射下的高原环境中，青海云杉是那能够快速的适应这种强光照环境，适合大范围推广和扩大生产。适宜青海云杉的光合有效辐射范围为800～1000μmol/(m2·s)。植物叶片水分利用效率的变化受多种环境因素的综合影响，主要的影响因素有环境的温度、湿度、水分和光照等。植物只有在适宜的水分条件和合理的光照范围内，才能更好的生长发育。对青海云杉进行不同土壤水分梯度和光合有效辐射下的净光和速率、蒸腾速率、水分能利用效率等光合特性进行研究，对于实际生产中有这重要的意义。尤其在空气干燥，辐射量大，蒸发量大且少雨的干旱地区，青海云杉的高效水分利用能力，在干旱地区的造林中发挥着重要的作用，因此青海云还是可作为高原寒旱地区的造林树种。

综上所述，当土壤含水量为14%～18%时，证青海云杉有较高的净光合速率和水分利用效率。随着光照强度的增加，青海云杉的净光合速率、蒸腾速率及水分利用效率都呈现先增长后下降的趋势，光照强度为800～1000μmol/(m2·s)，既能保证青海云杉有较高的净光合速率，又有较高的水分利用效率。青海云杉具有较强的耐旱光性，可作为降雨量少的干旱地区的造林树种。

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