土壤水分脅迫下四種豆科牧草的水分生理與光合特性.pdf

1、為了探索牧草水分生理和光合生理特性，為黃泛沙區(qū)的牧草種植提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)，應(yīng)用植物生理生態(tài)學(xué)原理和光合蒸騰測試技術(shù)，以四種牧草(沙打旺、草木樨、紫花苜蓿、紅豆草)的當(dāng)年生盆栽植株為實驗材料，測定不同土壤水分脅迫下四種牧草的生長特性、水分生理以及光合、蒸騰的日動態(tài)與響應(yīng)特征。探討了四種牧草水分生理特性變化趨勢，闡述了四種牧草光合、蒸騰參數(shù)日變化特征，探明了四種牧草的光響應(yīng)特征與擬合以及光合作用的閾值響應(yīng)及水分利用，確定了高低土壤水分

2、下四種牧草光合、蒸騰及水分利用效率、光能利用效率與環(huán)境因子相關(guān)性。研究取得了以下主要結(jié)論： 1.四種牧草的生長指標特征 四種牧草的綜合生長情況是：草木樨>紫花苜蓿>沙打旺>紅豆草。其中，平均株高以草木樨最高，為43.73cm，最低為紅豆草，其由高到低的順序為為草木樨>紫花苜蓿>沙打旺>紅豆草；平均葉長沙打旺2.68cm為最長，其次為紅豆草、草木樨，紫花苜蓿最短，為1.45cm；平均葉寬排列為草木樨>沙打旺>紫花苜蓿>紅豆

3、草，最寬為1.08cm，最窄為0.82cm；分枝數(shù)草木樨最多，為12.75，沙打旺最少，為7.80，由多到少排列為草木樨>紫花苜蓿>紅豆草>沙打旺；根莖比由大到小排列為紫花苜蓿>紅豆草>沙打旺>草木樨，紫花苜蓿為0.99，草木樨為0.38。 2.四種牧草的水分生理特性 (1)四種牧草的葉片飽和含水量變化趨勢與葉片水勢基本一致，都隨土壤水分的降低而降低，降低的趨勢隨時間變緩，在低土壤水分下變化不明顯。四種牧草相比，草木樨的

4、葉片飽和水含量在土壤水分的降低過程中較快的降到低水平。 (2)四種牧草的自由水、束縛水含量以及水分飽和虧、葉片水勢明顯受到土壤水分高低的影響，各水分生理指標相關(guān)性顯著，并在種間存在差別。隨著土壤水分的降低，四種牧草的自由水變化趨勢基本相同，表現(xiàn)為先增大后降低的趨勢，一天中的變化表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢；四種牧草的束縛水含量、束/自比和水分飽和虧的變化基本與自由水變化趨勢相反，表現(xiàn)為先降低后上升的趨勢。 (3)四種牧草的葉

5、片水勢都明顯地隨時間的推移而下降，土壤水分下降到相當(dāng)于田間持水量30％左右時，除紅豆草外，其他三種牧草的水勢出現(xiàn)劇烈的波動，迅速變大并趨近于0，三種牧草都出現(xiàn)不同程度的萎蔫，試驗后重新澆水植株出現(xiàn)枯黃現(xiàn)象。 3.四種牧草光合、蒸騰參數(shù)日變化特征 四種牧草的光合、蒸騰指標基本都隨土壤水分的降低表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，在重度干旱脅迫下凈光合速率為雙峰型，水分利用效率為單峰型，蒸騰速率為U型，氣孔導(dǎo)度為V型，引起胞間CO2濃

6、度降低的因素為氣孔限制因素。 4.四種牧草光合作用的土壤水分適應(yīng)性與水分利用 隨著土壤水分的降低，四種牧草的水分利用效率都表現(xiàn)為上升的趨勢，說明在土壤水分脅迫下，四種牧草對水資源的利用效率都有提高，反映出四種牧草對干旱具有較強的適應(yīng)性。 5.四種牧草的光響應(yīng)特征以及光響應(yīng)模型 (1)四種牧草忍耐強光脅迫的能力較強，在強光下仍然具有較高的凈光合速率和水分利用效率。四種牧草對光照的適應(yīng)性較強，在較大幅度的光強

7、范圍內(nèi)，都能獲得較高的光合速率和水分利用效率，這一光強(PFD)范圍在不同牧草種類之間有所差別，而且受土壤水分變化的影響較小。沙打旺和紫花苜蓿在600～1600μmol·m-2·s-1，草木樨在800～1600μmol·m-2·s-1，紅豆草在400～1600μmol·m-2·s-1。在此光強范周內(nèi)，隨光強的增加，各種牧草的光合速率和蒸騰速率都有增加，但不顯著，且蒸騰速率的增大比例較光合小，因此產(chǎn)生水分利用效率的提高，這是四種牧草忍耐強

8、光環(huán)境的生理策略。 (2)四種牧草光合作用的光響應(yīng)模型以指數(shù)模型最適，優(yōu)于直角雙曲線模型和非直角雙曲線模型，且不受土壤水分變化的影響。所求解的最大光合速率(Pnmax)、光補償點(LCP)、光飽和點(LSP)和暗呼吸速率(Rd)最接近實測值。 6.四種牧草光合、蒸騰與水分利用效率、光能利用效率與環(huán)境因子相關(guān)性 四種牧草在高土壤水分下(相對田間持水量60％以上)，影響光合、蒸騰及水分利用效率、光能利用效率的主要決定

9、因子是光照強度(PFD)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和氣孔限制值(Ls)，主要的限制因子是大氣溫度(Tc)和胞間CO2濃度(Ci)；在低土壤水分下(相對田間持水量40％以下)，四種牧草的主要決定因子是光照強度(PFD)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和氣孔限制值(Ls)，主要限制因子是氣溫(Tc)、葉溫(Tl)和胞間CO2濃度(Cl)。在重度土壤水分脅迫下，植株通過氣孔關(guān)閉來限制植株失水的同時減少了蒸騰對植株葉片溫度的調(diào)節(jié)，葉片溫度的上升影響到植物葉片內(nèi)部酶活