闽楠人工林叶片水压亏缺日变化规律研究

符泽华， 文仕知， 李铁华

(中南林业科技大学, 湖南 长沙 410004)

闽楠人工林叶片水压亏缺日变化规律研究

符泽华， 文仕知， 李铁华

(中南林业科技大学, 湖南 长沙 410004)

选用美国Li-Cor公司生产的Li-Cor6400便携式光合作用测定仪为测量工具，在4月、7月、9月、12月对8年生闽楠叶片水压亏缺日变化规律进行研究。结果表明：不同的季节，闽楠上、下部叶片水压亏缺日变化呈现出明显的单峰型曲线变化规律，且不同季节其整体变化趋势基本一致，均为早晚较低，中午较高，其中夏季的变化幅度最大；叶片水压亏缺与大气温度和空气相对湿度关系密切，与大气温度的日变化趋势几乎完全一致，与空气相对湿度的日变化趋势则几乎完全相反。

闽楠; 水压亏缺; 日变化

光合作用是植物在可见光的照射下，利用叶绿素将二氧化碳和水转化为葡萄糖，并释放出氧气的生化过程[1]，受到外界环境条件和内部因素的限制，是一个复杂的生物物理化学过程，也是全球碳循环及其它物质循环的最重要环节[2]。叶片水压亏缺(Vpdl) 是指叶片气孔下空间的水蒸气浓度与大气中水蒸气浓度的差值[3]，是水蒸气从叶片蒸散到空气中的动力，是影响净光合速率的主要因子之一[4]。闽楠 (Phoebebournei)为樟科常绿乔木，是国家二级珍稀濒危树种[5]，为我国珍贵用材树种。闽楠干形通直，材质优良、致密坚韧，是上等家具、工艺雕刻及造船的优良材料[6]。此外，闽楠林还具有良好的防风、固土和防火功能[7]，可用作防护林[8]。目前，国内对闽楠的研究，主要集中在闽楠空间布局以及种群结构[9]、引种栽培[10]、种子休眠与萌发[11]、幼苗施肥[12]、育苗造林[13]等方面。有关楠木光合生理特性也有一些研究。华东楠和桢楠的净光合速率日变化均呈“双峰”曲线，受光合有效辐射、大气中CO2浓度、大气温度等环境因子的影响，蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度、叶片水压亏缺、叶片温度等特征参数都有不同的变化趋势[14]。作者对闽楠叶片水压亏缺日变化进行研究，旨在了解闽楠光合日变化特征，以及环境因子与光合特性之间的联系，揭示其光合作用的基本生理生态学规律，为闽楠的人工栽培和资源开发利用提供参考[15]。

1 试验地概况

试验地设在湖南省永州市金洞林场，地处南岭山系阳明山脉东北部、湘江中上游，地理位置为110°53′43″—112°13′37″E、26°02′10″—26°21′37″N。该区属中亚热带东南季风湿润气候区，四季分明，年平均气温16.4～17.8 ℃，日照充足，雨量充沛，年均降水量为1650～1900 mm。成土母岩以古生代志留系和泥盆系的潜砂质砂岩、页岩或碳质板岩为主。土壤为黄红壤，通气性好，土壤厚度70～80 cm。

2 研究方法

选用美国Li-Cor公司生产的Li-Cor6400便携式光合作用测定仪为测量工具，在闽楠生长期4月、7月、9月、12月的中旬各选取2晴天，从每天08:00开始测量，每间隔2 h测量1次，18:00进行最后1次测量。主要测定指标包括大气温度(Ta，℃)、空气相对湿度(RH，%)、光合有效辐射(PAR, μmol/(m2·s))、大气二氧化碳浓度(Ca，μmol/mol)、叶片水压亏缺(Vpdl，kPa)等。

3 结果与分析

3.1 不同季节大气温度、空气相对湿度、光合有效辐射和大气中CO2浓度的日变化规律

由图1可知： 夏季日均大气温度最高，最高气温达41.5 ℃，温差达16.5 ℃；冬季日均温度仅为8.13 ℃，春、秋季温度变化差异不大且平均气温较为接近；具有明显的季节分界线，四季分明。冬季空气相对湿度最低，春、秋季的次之，夏季的最高。这可能是由于测量前2天有降水，尽管温度和光合有效辐射比较高，但空气相对湿度平均值仍在全年最高。4个季节的光合有效辐射日变化均呈单峰曲线，但峰值出现的时刻不一致。其中春季光合有效辐射的峰值出现在14:00，为1436 μmol/(m2·s)；夏季的最高值出现在12：00，为1525 μmol/(m2·s)；秋季的峰值也出现在12：00，为1393 μmol/(m2·s)。夏季的日均光合有效辐射最高，为1024 μmol/(m2·s)；冬季的最低，为229 μmol/(m2·s)。春、夏、秋、冬4个季节大气中CO2浓度的变化趋势基本保持一致，都表现为早晚高、中午低的“U型”曲线。

图1 不同季节Ta、RH、PAR、Ca日变化Fig.1 Diurnal variation of Ta, RH, PAR and Ca in different seasons

3.2 不同季节不同部位叶片的水压亏缺日变化

由图2可知，春、夏、秋、冬4个季节8年生闽楠上、下部叶片水压亏缺日变化均呈现出“单峰”曲线。

春季08：00，上、下部叶片的Vpdl仅分别为0.69、0.55 kPa，随着气温的升高，上、下部叶片的Vpdl值均开始上升，在14：00同时达到峰值，分别为4.57、4.21 kPa，峰值相差0.36 kPa。这可能是因为选取4月作为春季代表月份，尽管其光照不如夏季强烈，但光合有效辐射值与夏季差别并不大，因此，上部叶对下部叶光照的遮挡影响有限。14：00后，Vpdl值开始下降，18：00分别降到3.16、2.97 kPa。

夏季08：00，上、下部叶片Vpdl值分别为1.23、1.06 kPa。在12：00同时达到峰值，分别为5.80、5.45 kPa，峰值相差0.35 kPa。这可能是因为夏季光照较强，上部叶对下部叶光照的遮挡影响有限。12：00后，Vpdl值不断下降，18：00时分别降到1.73、1.54 kPa。

秋季08：00，上、下部叶片Vpdl值分别为0.81、0.67 kPa，随着气温的升高，上、下部叶片Vpdl值都不断上升，在12：00均达到峰值，分别为2.14、1.96 kPa，峰值相差1.18 kPa，表明上部叶对下部叶光照的遮挡有较大影响。12：00后，Vpdl值开始下降，18：00分别降到1.36、1.29 kPa。

冬季08：00，上、下部叶片Vpdl分别为0.36、0.29 kPa，随着气温的升高，上、下部叶片Vpdl值都不断上升，在14：00均达到峰值，分别为1.22、1.04 kPa，峰值相差0.18 kPa。这跟二者数值都偏低有关。14：00后，Vpdl值开始下降，18：00分别降到0.67、0.51 kPa。

综合图1和图2，Vpdl与Ta的日变化趋势几乎完全一致，而与RH的日变化趋势则几乎完全相反。表明叶片水压亏缺与Ta和RH关系密切。

图3能更直观地将上、下部叶不同季节的Vpdl变化趋势进行对比。从图3能直观地看出，上、下部叶的Vpdl在相同季节呈现完全相同的趋势，且12：00及以前，在同一时刻Vpdl值的顺序大致为夏>春>秋>冬，而12：00之后的顺序大致为春>夏>秋>冬。说明春、夏2季闽楠光合能力较强，为生长旺盛期。

图2 不同季节上、下部叶片水压亏缺日变化Fig.2 Diurnal variation of Vpdl of the upper and lower leaves of Phoebe bournei in different seasons

图3 不同季节上下、部叶片水压亏缺日变化曲线Fig.3 Diurnal variation curve of Vpdl of the upper and lower leaves of Phoebe bournei in different seasons

4 结论与讨论

(1) 8年生闽楠上、下部叶片水压亏缺日变化在季节变化影响下，均呈现出中午较高，早晚较低的变化趋势，其中夏季是四季中变化最大的季节，其峰值和谷值相差4.57 kPa。清晨，受温度不断升高的影响，蒸腾速率以及气孔导度也随着升高，水分消耗量受其影响而增加，致使叶片中水压亏缺增大；中午，气温达到了最大值，叶片水压亏缺也升至峰值，因此，叶片内可消耗的水分变少，植物的光合作用速率由此受到干扰，所以中午也是闽楠净光合速率达到谷值之时。

(2) 叶片水压亏缺与大气温度和空气相对湿度关系密切，与大气温度的日变化趋势几乎完全一致，而与空气相对湿度的日变化趋势则几乎完全相反。

[1] 李栋林, 金雅琴, 向其柏. 我国楠木属植物资源的地理分布、研究现状和开发利用前景[J]. 福建林业科技.2004,31(1):5-9.

[2] 许大全. 光合作用效率[M] . 上海：上海科学技术出版社,2002.

[3] 李丽芳, 吴晓敏, 王立峰. 植物光合生理生态学研究进展[J]. 山西师范大学学报:自然科学版,2007,21(3):71-75.

[4] 陈德兴,王天铎. 叶片叶肉结构对环境光强的适应及对光合作用的影响[J]. 应用生态学报,1990,1(2):142-148.

[5] 廖涵宗, 张春能, 陈德叶.人工闽楠林的生物量[J]. 福建林学院学报, 2004, 24 ( 4) : 371-373.

[6] 福建植物志编写组．福建植物志( 第3～4 卷) [M]．福州: 福建科学技术出版社，1987-1989．

[7] NiinementsU,Researehreview.Componenis of leaf dry mass per area thickness and density-alter leaf Photosynthetic capacity in reverse directions in woody plant[J]. Newphytol,1999,144:35-47.

[8] 贺东祥, 沈允钢.几种常绿植物光合特性的季节变化[J].植物生理学报,1995, 21(1): 1-7.

[9] 吴大荣. 闽楠种群生态学研究初报[D].南京:南京林业大学，1995.

[10] 吴晓清. 闽楠的引种及栽培习性研究[J]. 江西林业科技,2005,05:13-14.

[11] 李铁华,彭险峰,喻勋林,等. 楠木种子休眠与萌发特性的研究[J]. 中国种业,2008(1):43-45.

[12] 种高军.珍贵树种楠木的育苗技术[J].上海农业科技,2005,32(4):32-34.

[13] 廖涵宗,邸道生.樟树、楠木人工林密度管理[J].福建林学院学报,1989,9(4):80-84.

[14] 胡婧楠. 三种楠木光合生理特性及叶子养分年变化的比较研究[D]. 合肥：安徽农业大学,2010.

[15] 王振兴,朱锦懋,王健,等. 闽楠幼树光合特性及生物量分配对光环境的响应[J]. 生态学报,2012,32(12):3841-3848.

(文字编校：唐效蓉)

ThediurnalvariationofleafwaterdeficitofPhoebebournei

FU Zehua, WEN Shizhi, LI Tiehua

(Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

The diurnal variations of leaf water deficit characteristics of 8-year-oldPhoebebourneiin April, July, September and December were researched using Li-Cor6400 portable photosynthesis system. The results showed that, Vpdl of lower and upper leaves ofPhoebebourneipresented obvious curve changes with unimodal types in different seasons. And the overall trend in different seasons was identical, which was relatively low in morning and evening, high in noon. The maximum amplitude was in summer. Diurnal variation of Vpdl and Ta were almost identical to each other, while diurnal variation trend of RH was almost the opposite, which showed that the Vpdl were closely related with Ta and RH.

Phoebebournei; Vpdl; diurnal variation

2014-03-26

国家林业行业公益性项目(201004066)。

符泽华(1982-)，男，湖南省沅江市人，硕士研究生，助教，主要从事林业生态工程研究。

Q 945

A

1003 — 5710(2014)03 — 0019 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 03. 005