沙质海岸树种生理特性

沙质海岸树种生理特性_中国沿海防护林

在胶南市环海林场对刺槐优良无性系鲁刺13号、鲁刺10号、紫穗槐、火炬树、绒毛白蜡、单叶蔓荆、黑松、火炬松和侧柏苗进行盆栽试验，并进行水分胁迫下的光合、呼吸和蒸腾速率的测定，同步测定盆栽土的土壤含水量。光合、呼吸、蒸腾速率随土壤含水量的变化过程用Logistic方程拟合，即y=K/1+ （式中y分别代表光合、呼吸、蒸腾速率；x为土壤体积含水量；K、R、m为式中待求常数）。通过对方程求导，可求得光合速率由平缓到急速下降的拐点处土壤含水量，即x=1/RLn（m/0.26795）。

表4-37 不同土壤含水量时8个树种的光合、呼吸、蒸腾速率

树种

土壤含水量（g/L）

呼吸速率（mg/g·h）

蒸腾速率（g/m2·h）

鲁刺13号

17.6

23.04

4.27

360.4

13.6

21.44

4.26

351.2

8.3

16.21

5.46

271.5

5.5

10.16

2.13

224.8

4.3

4.42

0.76

180.7

4.26

2.53

0.41

141.6

2.73

0.44

0

61.5

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

黑松

11.7

8.29

2.01

—    

10.0

8.64

2.10

—

8.4

7.79

1.84

—

7.8

6.46

1.75—

 

5.8

6.13

1.62

—

5.36

6.04

1.12

—

4.84

5.79

0.85

—

3.6

3.46

0.58

—

2.8

2.04

0.36

—

2.3

1.1

0

—

鲁刺10号

17.0

22.4

4.16

354.6

13.9

21.5

4.21

349.8

13.0

19.4

4.19

304.8

7.2

15.92

5.23

268.5

5.03

9.86

2.24

216.7

3.06

2.14

0.45

120.4

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

火炬松

16.6

8.19

2.16

—

14.8

8.10

2.18

—

12.5

8.13

2.14

—

11.2

7.94

2.06

—

9.9

7.78

2.09

—

7.5

6.62

1.89

—

5.6

6.43

1.76

—

4.8

3.84

0.96

—

4.1

1.86

0.47

—

紫穗槐

8.1

17.82

4.46

291.6

6.3

16.17

4.16

270.3

5.4

10.38

4.79

224.5

4.6

10.12

4.84

185.4

3.5

6.69

3.37

183.4

2.56

1.04

2.01

130.5

2.4

1.1

1.14

76.2

1.46

0

0.56

—

—

—

—

—

侧柏

11.06

8.92

2.36

—

9.7

8.76

2.24

—

8.9

8.31

2.13

—

5.8

7.62

1.87

—

5.1

7.04

1.75

—

4.46

5.57

1.69

—

3.86

3.35

1.13

—

3.1

2.41

0.74

—

1.7

0

0.36

—

火炬树

14.8

20.86

4.24

310.6

8.7

18.43

5.27

286.7

5.8

15.47

4.89

243.2

4.7

13.11

3.21

216.2

4.0

8.4

2.84

176.5

3.71

6.1

1.16

116.4

3.4

2.2

0.47

81.2

单叶蔓荆

12.1

18.16

4.94

270.4

9.3

17.13

3.76

246.2

7.6

15.64

3.16

220.5

6.6

15.16

3.02

214.9

5.9

14.85

2.95

186.2

3.8

8.4

2.14

145.9

3.06

5.53

2.06

110.4

2.3

1.5

1.45

76.4

1.8

0

0.75

54.0

绒毛白蜡

17.3

31.46

5.26

443.6

14.9

29.23

5.14

370.8

11.3

28.41

5.98

362.5

9.1

19.77

6.13

334.6

7.1

17.66

5.76

322.5

6.3

13.23

5.06

304.6

4.8

9.79

3.04

229.6

3.5

5.84

2.14

190.4

2.9

1.18

1.78

82.6

注：针叶树种光合速率单位为mg/g·h。

黑松、火炬松、侧柏3个树种的呼吸速率变化均随土壤含水量的减小而降低，趋势基本一致，但树种之间有差异（表4-37）。侧柏在土壤含水量为4.46 g/L之前，呼吸速率变化很小，之后则急剧下降；而黑松则在土壤含水量为4.84 g/L之后急剧下降；火炬松在土壤含水量5.6 g/L之后，呼吸速率波动较大。侧柏的呼吸速率高于黑松和火炬松。阔叶树种的呼吸速率变化较针叶树复杂，虽然刺槐、紫穗槐、火炬树、绒毛白蜡、单叶蔓荆呼吸速率的变化趋势基本一致，也是一个由高到低的过程，但大部分树种有峰值出现。绒毛白蜡呼吸速率较其他树种高，且峰值出现早，在土壤含水量为9.1g/L时，呼吸速率最大（6.13mg/g·h）；其次是火炬树，土壤含水量8.7 g/L时，呼吸速率最大（5.27mg/g·h）；鲁刺13号土壤含水量8.3 g/L时，呼吸速率最大（5.46mg/g·h）；鲁刺10号土壤含水量7.2 g/L时，呼吸速率最大（5.25mg/g·h）；紫穗槐土壤含水量4.6 g/L时，呼吸速率最大（4.84mg/g·h）；单叶蔓荆未见有峰值出现。5个阔叶树种的呼吸速率明显高于3个阔叶树种。

在水分胁迫下，随土壤含水量的下降，蒸腾速率呈下降趋势，各树种变化趋势一致。在鲁刺10号、鲁刺13号、紫穗槐、火炬树、绒毛白蜡、单叶蔓荆5个阔叶树种中，绒毛白蜡蒸腾速率较高，其次是鲁刺10号、鲁刺13号，单叶蔓荆蒸腾速率最小，说明该树种保水能力较强。在水分胁迫下，光合速率的变化和蒸腾速率的变化有同样趋势。为更好地反映5个阔叶树种光合速率与蒸腾速率的相关关系，对鲁刺13号、鲁刺10号、紫穗槐、火炬树、绒毛白蜡、单叶蔓荆光合速率与蒸腾速率的线性相关关系进行了分析，相关系数分别是：鲁刺10号0.995，鲁刺13号0.977，火炬树0.994，绒毛白蜡0.979，紫穗槐0.946，单叶蔓荆0.947，均在0.94以上。其中前4个树种的相关系数均在0.95以上，达显著相关水平。

对沙质海岸防护林刺槐等8个树种在水分胁迫下抗旱生理性状的试验研究表明：在水分胁迫下，鲁刺13号、鲁刺10号、紫穗槐、火炬树、绒毛白蜡、单叶蔓荆、黑松、火炬松、侧柏9个树种的光合速率随土壤含水量的下降趋势为由缓到急，阔叶树种蒸腾速率的变化也有相同趋势，各树种的光合速率、蒸腾速率（仅阔叶树）随土壤含水量的变化用Logistic方程拟合，相关系数均在0.93以上，达极显著水平（表4-38）。说明用Logistic方程模拟在水分胁迫条件下9个树种光合速率和5树种的蒸腾速率是合适的。但呼吸速率的拟合方程除单叶蔓荆外均不显著，这是因为呼吸速率在干旱条件下有峰值出现，用Logistic方程拟合不适宜。因为光合速率是反映植物生长发育的主要生理指标，找出水分胁迫条件下，各树种光合速率Logistic方程曲线由平缓到急剧下降的拐点处土壤含水量（表4-39），可作为比较各树种耐旱能力的一个指标。通过模拟曲线拐点处土壤含水量的比较，各树种耐旱能力顺序为：单叶蔓荆＞火炬树＞黑松＞侧柏＞紫穗槐＞鲁刺13号＞鲁刺10号＞火炬松＞绒毛白蜡。

表4-38 9种树种的光合速率、呼吸速率、蒸腾速率的Ｌogistic方程拟合值

树种

生理指标

Logistic方程

K

m

R

r

鲁刺13号

光合速率

20.27556

1938.269

1.37766

0.9984754**

呼吸速率

3.88478

301.4326

1.14001

0.8796806

蒸腾速率

323.5862

48.34115

0.8901925

0.9944781**

鲁刺10号

光合速率

20.61681

183.84115

0.9999589

0.9995858**

呼吸速率

4.453326

289.8214

1.13835

0.8894621

蒸腾速率

332.5493

9.821362

0.5629137

0.9957227**

紫穗槐

光合速率

20.17918

204.2834

1.041852

0.9996464**

呼吸速率

5.027025

48.7654

1.226208

0.9884028

蒸腾速率

246.6729

12.33928

1.074238

0.976661**

火炬树

光合速率

15.9065

62360.45

2.665269

0.9755132**

呼吸速率

4.508858

27833.74

3.731037

0.8976546

蒸腾速率

277.7177

2168.183

1.999918

0.9935751**

绒毛白蜡

光合速率

48.72097

617.7217

0.9999989

0.9306175**

呼吸速率

5.903901

13.47542

0.5957772

0.8885248

蒸腾速率

335.1682

997.8504

1.999947

0.9842979**

单叶蔓荆

光合速率

15.34064

1013.472

2.043902

0.988446**

呼吸速率

3.211904

56.21364

1.590585

0.981402**

蒸腾速率

233.1708

15.34481

0.8582349

0.9873913**

黑松

光合速率

8.325775

61.05652

0.9999949

0.9832**

呼吸速率

2.084316

33.05311

0.6925271

0.9949191**

火炬松

光合速率

8.598971

201.0916

0.999966

0.9779925**

呼吸速率

2.10946

2540.011

1.606751

0.9986284**

侧柏

光合速率

9.071784

51.6044

0.934977

0.9883029**

呼吸速率

2.390691

20.38943

0.7514499

0.9768114**

表4-39 光合速率曲线拐点处土壤含水量

树种

土壤含水量 （g/L）

鲁刺13号

6.45

单叶蔓荆

4.03

鲁刺10号

6.53

黑松

5.43

紫穗槐

6.37

火炬松

6.62

火炬树

4.64

侧柏

5.63

绒毛白蜡

7.74