喀斯特石漠化地区白刺花的光合特性研究

覃换勋+何可章+刘应波+陈雨薇

摘要：通过对石漠化地区的水土保持植物白刺花的光合生理研究，结果表明：白刺花具备高光合、高蒸腾特性。白刺花的高蒸腾速率可以充分提取深层的土壤岩溶水，对水土保持林建设的成功与否具有重要意义。同时白刺花的饲用价值也增加了农民在石漠化地区种植的积极性，在增加地袁覆盖的基础上，提高植保建设的价值，减少水土流失，对整个石漠化治理与生态恢复、经济发展具有重要意义。

关键词：水土保持；白刺花；经济效益；光合特性

以贵州为中心的西南喀斯特地区面积达5.5×105km²，是世界喀斯特分布面积最大、发育最强烈的区域，是西南喀斯特地区最严重的地质生态问题。西南地区的石漠化是指在热带、亚热带脆弱的喀斯特环境背景下，受人类不合理的活动干扰，造成土壤侵蚀严重，地表岩石裸露，出现类似荒漠的土地退化景观，严重阻碍了当地生态环境改善和社会经济发展。受土层浅薄，土壤贫瘠，水土流失严重，水土保持植被匮乏。

植物体90%以上的干物质都来自叶片的光合同化作用，研究水土保持树种叶片的各种光合作用特性，对制定合理的栽培措施、水土保持植被布局均有十分重要的意义。植物叶片结构特征和光合特性与其所处的环境密切相关，对不同的生境条件会表现出不同的适应特性和适应机制。植物与环境因子相互作用的机理及其对生境的适应均可以通过植物光合特性和叶片性状以及它们之间的关系反映出来。喀斯特生态系统是受喀斯特环境制约的生态系统。热带、亚热带喀斯特地区雨水非常丰富，但受地质环境影响，形成一种特殊的岩溶干旱环境，生长的植物常表现出喀斯特植物特有的旱生性、石生性和喜钙性，因此该区发展经济林木要充分考虑环境因素对光合作用的影响。

白刺花Sophora davidii（Franch.），为豆科（Legumi-nosae）槐属多年生灌木，是贵州喀斯特地区广泛分布的乡土灌木之一，由于其具有耐热、耐寒、耐旱、耐贫瘠、耐践踏、耐刈割及固土保水等生态特性和营养物质丰富、生长迅速、枝叶多、适口性好、产量高等饲用特性，成为石漠化植被恢复的先锋物种和重要的饲料资源而被广泛推广㈣。因此，研究白刺花的光合特性对其更为科学合理的利用具有重要意义。

1研究区自然概况

研究地位于贵州省花溪区麦坪镇落底村（106°30′35″E，26°28′33″N），是典型的喀斯特高原盆地潜在一轻度石漠化地区。土壤类型主要为黄壤，耕作土层较薄、肥力不足。麦坪乡属亚热带季风温润气候，高原气候特点明显，气候温和，光、热、水同季，平均气温14℃，年均降雨量为1102mm，无霜期270天，常由于季节性降水不均造成旱涝灾害，加之岩溶地貌发育，漏水严重，水资源严重缺乏。

2材料与方法

2.1试验材料

人工种植的5年生白刺花。

2.2方法

2014年10月上旬，晴天，进行白刺花的光合测定试验，在8：00～18：00时段每2h测定1次，随机选取3株，每株选取植株3片中上部成熟向阳叶片进行试验，取平均值计算。

2.3试验仪器

利用英国ADC Bioscientific公司生产的Lepro+便携式光合测定仪，使用红蓝光源叶室测定叶片瞬时光合速率等指标。

2.4测定指标

净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、CO₂气孔导度Gs、细胞间CO₂浓度Ci、大气温度T、光合有效辐射PAR、大气压P、水分利用效率WUE（水分利用效率WUE=净光合速率/蒸腾速率）。

统计分析与绘图：采用IBM SPSS 20.0软件进行数据统计分析，采用Microsoft Excel 2007软件进行绘图。

3结果与分析

3.1大气参数日变化特征

3.5气孔导度日变化特征

气孔导度曲线呈现倒“L”型，在8：00出现最大值，之后一直变化较为平缓，10：00～18：00都为在0.10～0.20直接变化，差异不显著。

3.6细胞间CO₂浓度日变化特征

细胞间CO₂浓度日变化曲线呈“W”型，在8：00和18：00出现最大值，在14：00出现最小值，10：00～16：00变化幅度较小。

3.7光合速率、蒸腾速率与各因子相关性分析

白刺花的净光合速率与光合有效辐射、大气温度呈极显著相关，与蒸腾速率、水分利用效率显著相关，与细胞间C02浓度呈显著负相关，与气孔导度显著性不明显；蒸腾速率与光合有效辐射、大气温度呈极显著相关，与细胞间C02浓度呈极显著负相关，与气孔导度、水分利用效率显著性不明显。

4结论与讨论

研究白刺花光合生理特点及日变化规律，对于研究石漠化地区水土保持与饲用树种在水土保持效益及饲用植物栽培技术措施具有一定意义。对白刺花的研究表明，白刺花净光合速率日变化特征呈现不明显的“双峰”型，光合午休現象不明显，10：00-16：00期间光合作用显著，表明其受强光合有效辐射和高温抑制作用不明显。白刺花的蒸腾速率曲线也表明，其在强光合有效辐射和高温的作用下，蒸腾作用不受严重影响，造成水分利用效率较低，其提水效应显著，可以充分利用深层的土壤岩溶水。白刺花具备高光合、高蒸腾特性。

石漠化环境种植水土保持林要通过其光合特性了解其利用水分能力的生态意义，以及其种植的社会经济价值。白刺花的高蒸腾速率可以充分提取深层的土壤岩溶水，对水土保持林建设的成功与否具有重要意义。同时白刺花的饲用价值也增加了农民其在石漠化地区种植的积极性，在增加地表覆盖的基础上，提高植保建设的价值，减少水土流失，对整个石漠化治理与生态恢复经济发展具有重要意义。endprint