遮荫对油松幼苗光合特性及固碳能力的影响

摘要：文章以辽宁省铁岭市的油松为研究对象，设4个光照处理，即100%光照（对照CK）、60%光照、30%光照、10%光照，分析不同遮荫条件下对油松幼苗光合特性以及固碳能力的影响。结果显示，60%光照处理的净光合速率高于其他处理；100%光照（对照CK）处理的蒸腾速率最高，其次为60%光照处理；60%光照、30%光照、10%光照处理的叶片胞间CO2摩尔分数低于100%光照（对照CK）处理，各处理的叶片胞间CO2摩尔分数在13：00最低；各处理的叶片气孔限制值从大到小顺序依次为10%光照、30%光照、60%光照、100%光照（对照CK）处理；100%光照（对照CK）处理的气孔导度高于其他处理；60%光照条件下，7、8月份的日固碳量高于其他处理，100%光照（对照CK）条件下，9、10月份的日固碳量高于其他处理。试验表明，60%光照条件有利于促进油松幼苗光合特性的发挥、增强油松幼苗的固碳能力。

关键词：油松幼苗；遮荫；光合特性；固碳能力

收稿日期：2023-03-10

作者简介：刘一江（1987—），女，助理工程师，主要从事林业改革发展工作。E-mail：cz13945136819@163.com

油松为松科针叶常绿乔木，树皮下部呈灰褐色，大枝平展或斜向上，小枝粗壮，胸径可达1 m，高度可达25 m。油松作为中国特有的阳性树种，具有深根性、抗瘠薄、喜光、抗风等特点，适宜生长在土层深厚、排水良好的酸性、中性等土壤中。光照是影响油松幼苗光合特性及固碳能力的重要因素之一，因此研究不同遮荫条件下油松幼苗光合特性及固碳能力的影响对油松种植具有重要的参考价值。

1  材料和方法

1.1   试验地点

试验地点在辽宁省铁岭市林业苗木试验基地，位于东经123°27′～125°06′，北纬41°59′～43°29′之间，地势大体为东高中低、北高南低，属中温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季温热多雨，年平均气温7.9 ℃，年降水量600 mm[1]。试验地土壤为棕壤土，碱解氮含量47.53 mg·kg-1、速效磷含量6.9 mg·kg-1、速效钾含量102.23 mg·kg-1，pH 7.56。

1.2   试验设计

试验以三年生油松幼苗为研究对象，采用盆栽试验，塑料盆规格高为16.5 cm、盆口直径为17.0 cm。每个塑料盆中放入2 kg的试验地棕壤土，共设4个光照处理，即100%光照（对照CK）、60%光照、30%光照、10%光照，每个处理种植50株油松幼苗。

油松幼苗于2020年4月1日定植，缓苗后60 d时进行随机分组，将油松幼苗移栽到搭建好的遮荫棚中，遮荫棚之间的距离为2 m。100%光照（对照CK）处理为不搭设遮荫网，棚内光照度为全光照；60%光照处理为搭设1层遮荫网，棚内光照度为全光照的60%；30%光照处理为搭设2层遮荫网，棚内光照度为全光照的30%；10%光照处理为搭设3层遮荫网，棚内光照度为全光照的10%。遮荫棚四周与上方遮荫网的层数相同。油松幼苗每2 d浇水1次，每次浇水量相同。

1.3   测定项目与测定方法

1.3.1 光合性能指标 采用Li-6100便携式光合作用测定仪测定油松叶片净光合速率、蒸腾速率、胞间CO2摩尔分数、气孔导度等参数。测定周期为2022年7月1日—10月30日，每隔10 d测定1次，测定时要避开阴雨天气，在晴朗无风的天气下进行，每次测定时间为7：00—17：00，每隔2 h测定1次。每次测定时，各处理选择位于植株中部的二年生针叶，从中选取具有代表性的3片针叶，记录每片针叶的测定值2～3个，计算其平均值。

根据公式计算油松叶片气孔限制值：气孔限制值（LS，%）= 1-胞间摩尔系数（Ci）/大气CO2摩尔分数（Ca）。

1.3.2 日固碳量 每个处理选择10株油松幼苗，以净光合速率曲线与时间横轴围合的面积计算净同化量，以此为基础，计算每株油松幼苗当日净同化量（P），按照公式WCO2=P·44/1 000（44/1 000为CO2的摩尔质量）换算成当日固定的CO2数量。

1.4   数据统计与处理

采用Excel 2010收集和整理试验相关数据；采用LSD法分析各处理间的差异显著性，P＜0.05为差异显著[2]。

2  结果与分析

2.1   不同光照处理对油松叶片净光合速率的影响

不同光照条件下，油松叶片的净光合速率差异显著（P＜0.05），且随着时间的变化呈先上升后下降的趋势（图1）。在7：00—17：00时间范围内，60%光照处理的净光合速率高于其他处理，最大值出现在11：00，为3.3 mmol·m-2·s-1；其次為100%光照（对照CK）处理，净光合速率最大值出现在11：00，为2.7 mmol·m-2·s-1；最后为30%光照处理和10%光照处理，净光合速率最大值也出现在11：00，分别为2.5和2.2 mmol·m-2·s-1。60%光照处理的净光合速率最大值比100%光照（对照CK）处理提高了21%，比30%光照处理和10%光照处理提高了44%和49%。

2.2   不同光照处理对油松叶片蒸腾速率的影响

与净光合速率变化趋势相同，不同光照条件下，油松叶片的蒸腾速率差异显著（P＜0.05），且随着时间的变化呈先上升后下降的趋势（图2）。在7：00—17：00时间范围内，100%光照（对照CK）处理的蒸腾速率高于其他处理，最大值出现在13：00，为1.0 mmol·m-2·s-1；其次为60%光照处理，蒸腾速率最大值出现在13：00，为0.84 mmol·m-2·s-1；最后为30%光照处理和10%光照处理，蒸腾速率最大值也出现在13：00，分别为0.77和0.75 mmol·m-2·s-1，这可以说明在不遮荫条件下，光照会加剧油松幼苗的蒸腾速率。

2.3   不同光照处理对油松叶片胞间CO2摩尔分数的影响

油松叶片胞间CO2摩尔分数在不同光照处理下差异显著（P＜0.05），且随着遮荫程度的增加呈先下降后上升的趋势（图3）。60%光照、30%光照、10%光照处理的叶片胞间CO2摩尔分数低于100%光照（处理CK）处理。各处理的叶片胞间CO2摩尔分数在7：00—13：00时间范围内呈下降趋势，在13：00达到最低值，其中60%光照、30%光照、10%光照处理分别为236.0、234.0、230.0 mmol·m-2·s-1；13：00以后，各处理的叶片胞间CO2摩尔分数恢复上升趋势。

2.4   不同光照处理对油松叶片气孔限制值的影响

油松叶片气孔限制值在不同光照处理下表现不同，除10%光照处理外，其他光照处理的叶片气孔限制值均呈先上升后下降的趋势（图4）。各处理的叶片气孔限制值在13：00均为最高值，100%光照（对照CK）、60%光照、30%光照、10%光照处理的叶片气孔限制值分别为0.36、0.38、0.39、0.46。在7：00—17：00时间范围内，10%光照处理的叶片气孔限制高于其他处理，各处理的叶片气孔限制值从大到小顺序依次为10%光照、30%光照、60%光照、100%光照（对照CK）处理。

2.5   不同光照处理对油松叶片气孔导度的影响

油松叶片气孔导度随着遮荫程度的增加呈先上升后下降的趋势（图5），不同光照处理的气孔导度日均值差异显著（P＜0.05）。在7：00—17：00时间范围内，100%光照（对照CK）处理的油松叶片气孔导度高于其他处理，最大值出现在11：00，为0.034 mmol·m-2·s-1；其次为60%光照处理，气孔导度最大值出现在13：00，为0.032 mmol·m-2·s-1；最后为30%光照处理和10%光照处理，气孔导度最大值也出现在11：00，分别为0.028和0.026 mmol·m-2·s-1。

2.6   不同光照处理对油松幼苗日固碳量的影响

由表1可知，不同光照处理的油松幼苗日固碳量差异显著（P＜0.05）。60%光照条件下，7、8月份的油松幼苗光合日固碳量分别为4.45和4.55 g·m-2·d-1；100%光照（对照CK）条件下，7、8月份的油松幼苗光合日固碳量分别为3.03和4.38 g·m-2·d-1；60%光照处理比100%光照（对照CK）处理分别提高10.1%和13.0%，其他处理则低于100%光照（对照CK）处理。100%光照（对照CK）条件下，9、10月份的油松幼苗日固碳量分别为1.84和1.34 g·m-2·d-1，高于其他处理。

3  结论与讨论

试验结果表明，遮荫处理对油松幼苗光合特性及固碳能力产生不同的影响[3]。在净光合速率方面，60%光照处理高于其他处理；在蒸腾速率方面，100%光照（对照CK）处理最高，其次为60%光照处理，这表明在高光强度下油松幼苗具有较强的蒸腾潜力；在叶片胞间CO2摩尔分数方面，60%光照、30%光照、10%光照处理低于100%光照（对照CK）处理，各处理的叶片胞间CO2摩尔分数在13：00最低；在叶片气孔限制值方面，各处理从大到小顺序依次为10%光照、30%光照、60%光照、100%光照（对照CK）处理，这表明遮荫面积越大、光合作用特性发挥得越小；在气孔导度方面，100%光照（对照CK）处理高于其他处理，而气孔导度越大、叶片胞间CO2浓度越大；在日固碳量方面，60%光照條件下，7、8月份的油松日固碳量高于其他处理，100%光照（对照CK）条件下，9、10月份的油松日固碳量高于其他处理，这说明在强光照条件下，油松幼苗具有较强的固碳能力。综上所述，60%光照条件有利于促进油松幼苗光合特性的发挥、增强油松幼苗的固碳能力。

参考文献

[1] 王博轶，王齐，吴训锋，等．遮阴对景东翅子树幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响[J]．西部林业科学，2022，51（1）：22-28.

[2] 梁俊林，毛绘友，郭丽，等．遮阴对3种珍贵乡土阔叶树种幼苗生长及光合作用的影响[J]．西北林学院学报，2019，34（4）：57-63.

[3] 陈志成，刘晓静，刘畅，等．锐齿栎幼苗生长、光合作用和非结构性碳对遮阴和模拟光斑的响应[J]．生态学杂志，2017，36（4）：935-943.