水\氮对南疆‘红富士’苹果光合特性日变化的影响

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　　文章编号：1001-5698(2010)01-0003-04　中图分类号：S661.1
　　文献标识码：B
　　摘要：设置不同水氮处理，对‘红富士’苹果的光合特性进行了研究。苹果净光合速率日变化曲线呈“双峰”型，且光合作用存在明显的“午休”现象。在低水分条件的限制下，不论氮肥施用量的高低对苹果的光合速率、气孔导度等提高作用不明显。在中度水分条件下，施用较多的氮肥可以提高气孔导度，利于光合的进行。在氮肥供应一定的条件下，中度的水分供应比高水和低水供应表现出更高的光合速率。在水分含量一定的条件下，中肥的水分利用效率高于高肥和无肥。
　　关键字：水；氮；苹果；光合特性
　　
　　光合作用是植物生产力的最主要因素，研究植物光合作用有助于采取适当的栽培措施提高植物的生产能力，从而提高产量。苹果是我国最重要的果树，栽培面积大，品种多。其光合作用受多方面因素的影响，不同地区、不同气候条件下光合速率也不同。国内外的研究表明。果树光合作用净光合速率的日变化进程有单峰、双峰、三峰等几种，因种类、品种、叶位、叶龄、天气、栽培条件等而各异。目前果树光合作用的影响主要集中在水分胁迫的研究上，但针对新疆林果光合特征的研究还未见报道。光合作用是果树生长和结果的基础，研究林果的光合特性，有利于研究植物的生长速率，对当地林果业的发展有重要作用。新疆具有得天独厚的果品生产自然条件，是葡萄、苹果、‘香梨’、枣、核桃及杏等果树的天然乐园。2000年以来，新疆特色林果业生产快速发展，已成为新疆一大支柱产业，成为新的经济增长点和农民增收的重要手段。阿克苏地区是新疆特色林果的主要产区，这里的‘红富士’苹果、核桃、枣都极具特色。本研究以新疆南部阿克苏地区‘红富士’苹果为材料，研究了水、肥对苹果光合特性的影响，探索不同条件下影响其光合作用进行的主导因子。以期通过人工改善等措施来提高其光合性能，从而提高作物的经济产量和品质，为改善提高果树水分、养分利用效率提供参考，为果园生态系统的理论研究及指导生产提供依据。
　　
　　1　材料与方法
　　
　　试验区位于新疆生产建设兵团农一师九团十三连(40°34′00″N，81°17′15″E)，属暖温带干旱荒漠气候区，气候干燥。平均年降水量42.4mm左右，年蒸发量2110.5mm。年平均太阳总辐射量544.284～590339kJ/cm2。年日照2855-2967h，无霜期205-219d。年均气温10.7℃，≥10℃积温约为4113.1℃。土壤类型主要为风沙土。试验田土壤有机质含量11.91g/kg，速效氮22.6 mg/kg，速效磷2.73mg/kg，速效钾84mg/kg，pH值8.4。
　　
　　供试苹果树为乔砧‘红富士’。树龄17年。株行距4mx6m，生长健壮，树势中庸。
　　试验设计：滴灌施P2O5(15kg/666.7m2)与K2O(2.5kg/666.7m2)为固定值，以滴灌水量与施N量为决策变量，采用二因子五水平正交设计，共设9个小区，每小区9株树(表1)。试验用氮肥为尿素(含N46％)，萌芽至开花期滴灌施入70％，果实生长期滴灌施入30％；全生育期共滴水7次，每次灌水量相同。
　　
　　试验于2009年7月中旬选择晴朗、无浮云的天气进行，采用英国PP-systems公司生产的便携式光合TPS-2测定系统，采用开放式气路。测试时采用树冠中上部向阳面生长健壮、叶龄相对一致的健康成熟5片叶子作供试材料，并保证该叶片全天处于自然光照的条件下，于9:00～20:00每2h观测光合日变化指标1次。每次测定读取3个稳定的数值。取平均值。测试指标包括净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(ci)、空气CO2浓度(Ca)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、光强(PAR)。水分利用效率(WUE)利用公式Pn/Tr计算得出。利用Excel制作各光合参数的日变化图，进行比较分析。
　　
　　2　结果与分析
　　
　　2.1　细胞间隙CO2浓度与光照强度日变化
　　由图1看出，一天中苹果胞间CO2浓度值的变化幅度不大，各处理CO2浓度变化趋势基本一致，9:00达到当日最大值后迅速下降，11:00之后缓慢上升。15:00出现第二次低谷，之后CO2浓度又有所上升。在水分一定的情况下，中肥的CO2浓度最高。相同氮肥处理条件下，高水(处理5)比低水(处理6)的胞间CO2浓度高。低水低肥(处理4)的胞间CO2浓度值最低。
　　2.2　光合速率日变化
　　由图2中可知，各处理的光合速率变化规律基本一致，其净光合速率日变化曲线呈“双峰”型。各处理净光合速率在上午9:00～11:00均随着光强的增加和温度的升高而迅速上升，于11:00左右出现第一次高峰。净光合速率的最大值出现在处理9，峰值为23.4μ,mol・m-2・g-1：之后随着光强的继续增加和温度的升高而开始下降，在15:00出现最小值，为10.4μmol・m-2・S-1；17:00后出现次高峰。净光合速率的变化在9:00一11:00和15:00―17:00时与光强的变化趋势基本一致。在11:00--15:00时则呈相反变化，说明其光合作用存在明显的“午休”现象。这是由于中午温度过高、蒸腾速率过盛、大气相对湿度较低导致气孔关闭而引起的。氮肥供应一定时，中度的水分供应(处理9)比高水和低水供应表现出更高的光合速率。
　　2.3　气孔导度与蒸腾速率的日变化
　　气孔导度是植物气孔传导C02和水汽的能力，气孔导度越大，代表气孔开闭程度越大。植物通过改变气孔的开度等方式来控制与外界的CO：和水汽交换，从而调节光合速率和蒸腾速率。由图3可知，一天中气孔导度的变化是先升高然后再降低，最后趋于平缓。9:00-11:00气孔导度缓慢上升，11:00-15:00迅速上升，除处理6外，各处理的气孔导度在15:00达到当日最高值。低水分条件下的各处理的气孔导度显著低于中水分、高水分条件下的氮肥处理的气孔导度。低水低肥处理的气孔导度最低。一天中的气孔导度的最低值多出现在9:00左右，而气孔导度的最高值多出现在15:00左右的处理9中，表明中肥中水的处理对增加气孔导度的作用很明显。高水中肥处理的气孔导度显著高于低水中肥处理的，表明在中度水分条件下，施用较多的氮肥可以提高气孔导度，利于光合作用的进行。
　　由图4可知，各处理的蒸腾速率变化基本一致，在

13:00出现第一次高峰，之后变化迅速，15:00之前，随光强的增加和气温的升高呈现上升趋势，15:00各处理均达到当日最高值，蒸腾速率的最大值出现在处理1中。峰值为8.19mmol・m-2・s-1。最小值则出现在处理4和处理6中，15:00后开始下降，是光照逐渐减弱、植物体内水分减少、气孔逐渐关闭所致。17:00之后蒸腾速率下降较快。低水中肥处理的肥水组合的蒸腾速率最低，保水效果最好。
　　2.4　水分利用效率日变化
　　水分利用效率(WUE)又称瞬时蒸腾速率，能准确反映植物叶片的瞬间或短期反应行为。水分利用效率与蒸腾速率的变化趋势正好相反，说明水分利用效率是随着光强、叶温和蒸腾速率的增大而降低的。由图5可知，各处理的水分利用效率在上午11:00左右均表现当天中最高，峰值出现在处理1，而后各处理均随光强和叶温的增加而迅速下降，15:00以后基本趋于稳定。到17:00之后又再次回升，这一结果表明苹果的水分利用效率对光强和叶温的变化都比较敏感。处理9表现出较高的水分利用效率，表明在水分含量一定的条件下。中肥比高肥、无肥表现出更高的水分利用效率。
　　
　　3　小结果与讨论
　　
　　研究植物光合作用的主要目的是探索提高植物光合能力的措施，从而提高产量。本研究表明，在夏季晴天条件下，‘红富士’苹果的光合速率日变化呈双峰曲线，且存在明显的“午休”现象。前人认为“午休现象”既有气孔调节，也有非气孔调节的因素。它的发生受生理、生态、生化等诸多因素的影响，是一个相当复杂的难题，目前未能完全克服。一天中，中午15时是一天中光强最高的时间，相对应的也是出现光合“午休”的时间。这说明过高的光强可能是其“午休”的一个重要原因。苹果发生“午休”时。胞间CO2浓度变化不大，这说明“午休”现象的发生并非是由于胞间CO2浓度降低引起的。本研究中气孔导度和胞间CO2浓度的变化趋势相反，与燕丽萍、李东林的研究结论一致。因此可以推断引起红富士叶片光合“午休”主要受非气孔因素限制，气孔因素起次要作用。“午休”造成的损失可达光合生产的30％-50％，甚至更多。因此，在实际生产中应保证树体充分供水，防止土壤水分亏缺，避免光合作用“午休”现象发生。
　　
　　研究表明。不同水氮处理对苹果的光合特性影响较大。氮肥一定的条件下，中度的水分供应比高水和低水供应表现出更高的光合速率。中灌溉水平下的各处理对苹果光合特性和叶片WUE的提高有显著作用：高灌溉条件下各处理对苹果的光合特性的提高有一定作用但对水分WUE的提高作用不明显。在中度水分条件下，施用较多的氮肥可以提高气孔导度利于光合的进行。在氮肥供应一定的条件下，中度的水分供应比高水和低水供应表现出更高的光合速率。在水分含量一定的条件下，中肥的水分利用效率高于高肥和无肥。
　　
　　果树光合作用的研究是果树同行共同关注的问题，在这方面也取得了较好的成果。果树光合作用的研究绝大多数是测定分析单叶的光合特性，单株的高光合效率并不一定具有高的收益率，所以应加强对果树群体光合作用的研究。在不同果树上的多因素的试验和田间试验结果的综合分析还有待进一步的研究。
　　
　　

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