青海云杉(Piceacrassifolia)是松科（Pinaceae）云杉屬（Picea）的常綠喬木樹種。在我國青海、甘肅、寧夏和內(nèi)蒙古等海拔2500～3000m的陰坡或半陰坡高山地帶集中分布。青海云杉作為高原地區(qū)重要的水源涵養(yǎng)林樹種，在防治土壤侵蝕、水土流失、調(diào)節(jié)氣候以及在維持河西走廊內(nèi)陸河流域生態(tài)穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用。土壤水分和強(qiáng)光脅迫是影響植物光合生理過程、制約植物生長的關(guān)鍵因素。目前，國內(nèi)外已有大量的有關(guān)通過植物氣體交換特點(diǎn)研究植物的光合特性與環(huán)境之間的關(guān)系的報(bào)道，光合特性對不同土壤水分條件及光照強(qiáng)度下的響應(yīng)的研究比較少。

對植物光合特性的研究集中在闊葉樹種中，在針葉樹種研究的較少，景茂、徐炳成、李彧、趙瑜分別研究了銀杏、沙棘、白榆、黃刺玫等在不同水分梯度下對光合速率、蒸騰速率的變化及水分利用效率隨光照強(qiáng)度的變化，明確了這些樹種的光合特性對土壤水分含量和光照強(qiáng)度的響應(yīng)。衛(wèi)強(qiáng)等以不同土壤水分條件下盆栽側(cè)柏和油松苗木為研究對象，通過觀測側(cè)柏和油松光合、蒸騰特性及水分利用效率等生理因子對光照強(qiáng)度增強(qiáng)的響應(yīng)，了解側(cè)柏和油松光合、蒸騰特性及其水分利用效率等生理因子隨光輻射強(qiáng)度升高的變化規(guī)律，為抗旱造林提高苗木的成活率提供理的依據(jù)。

而對青海云杉的研究集中在育苗扦插技術(shù)以及不同立地下生長因子的測定上。有關(guān)青海云杉在不同土壤水分含量和光照強(qiáng)度下的光合特性的變化還缺乏深入研究和認(rèn)識，本文通過設(shè)置多級水分脅迫梯度以及不同光照處理，對青海云杉光合生理指標(biāo)變化的規(guī)律進(jìn)行了探討，明確了青海云杉的光合特性與土壤相對含水量及光照強(qiáng)度的定量關(guān)系以及適宜青海云杉生長的最適光照范圍和土壤水分含量，為深入了解青海云杉的抗旱生理生態(tài)特性提供參考，為在不同立地條件下栽培青海云杉提供了理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料 

選用生長均勻的5年生青海云杉實(shí)生苗，每盆3株，5個重復(fù)，采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，盆栽基質(zhì)為高砂土，基礎(chǔ)養(yǎng)分為有機(jī)質(zhì)0.111%(重鉻酸鉀外加熱法)、水解氮(堿解擴(kuò)散法)3.39mg/kg、有效磷(P2O5)2.612mg/kg(0.5mol/L NaHCO3)、速效鉀(K2O)7.3mg/kg(NH4AC浸提法)。田間持水量21%，pH值為6.7。于2018年4月22日栽植苗木，2018年5月20日移入溫室，6月1日，供試苗木接受處理，10月日試驗(yàn)結(jié)束。

1.2試驗(yàn)方法 

選取生理狀況良好的青海云杉55株，利用盆栽方法對土壤含水量進(jìn)行梯度控制。在實(shí)驗(yàn)前將盆栽苗澆透，將含水量分別設(shè)置8.68%、10.85%、14.07%、17.89%、19.85%、22.34%6個處理。采用稱重法控制土壤含水量，每天進(jìn)行稱重，保證每次測量時土壤為同一水分條件，每組3個重復(fù)。

在接近苗木根部位置的不同方向上布設(shè)3個插孔，通過TDR100土壤水分速測儀(上海賽弗生物科技有限公司)測定瞬時土壤水分含量(SWC)。在土壤含水量趨于穩(wěn)定時的條件下利用LI-6400-02B紅藍(lán)光源(北京富奧通科技有限公司)設(shè)定模擬光輻射強(qiáng)度，模擬光輻射強(qiáng)度（SPR）的梯度設(shè)置為：0、200、400、600、800、1000、1200、1500和2000µmol/(m2·s)共9個光照強(qiáng)度水平，分別在已經(jīng)控制的6個土壤水分梯度下每個處理3株，做5個重復(fù)進(jìn)行測定，測定前先將材料置于飽和光強(qiáng)下誘導(dǎo)35min，每個光照強(qiáng)度梯度下平衡200 s后測定，并且每個光照強(qiáng)度控制測定時間為120s。

控制葉室的其他環(huán)境因子基本達(dá)到穩(wěn)定，其中CO2質(zhì)量濃度為(385±5.0)μmol/mol、溫度為23～27℃，應(yīng)用美制LI-6400便攜式光合作用測定系統(tǒng)(北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司)分別于6月21日、7月11日、8月31日、9月21日和10月11日的早上9:00，對青海云杉葉片的凈光和速率(Pn，μmol/(m2·s)和蒸騰速率(Tr，mmol/(m2·s)進(jìn)行測定，得出水分利用效率（WUE，μmol/mmol）。測定時，在每株苗木的中上部選取4片健康葉片作為實(shí)驗(yàn)材料，重復(fù)5次測定凈光合速率和蒸騰速率。并且將這兩個指標(biāo)在整個生長期內(nèi)測定4次，用平均值進(jìn)行分析。

1.3數(shù)據(jù)處理 

MicrosoftExcel2007;IMBSPSSstastic20.0

2結(jié)果與分析 

2.1土壤水分含量對青海云杉光和生理指標(biāo)的影響 

2.1.1土壤水分含量對青海云杉凈光合速率的影響 

光合速率的大小不僅反映了植物積累營養(yǎng)物質(zhì)的多少，也可以反映光合作用的強(qiáng)弱，因此凈光合速率可以作為判斷植物進(jìn)行光合的能力的重要指標(biāo)[23]。通過定量研究不同土壤水分梯度條件下的林木光合生理特性，可以確定出林木維持正常的生長發(fā)育所需的土壤水分條件及在不同土壤水分條件下林木光合生理特性的變化規(guī)律。不同土壤水分條件下，青海云杉的凈光合速率變化由圖1可知，隨著土壤含水量的增加，青海云杉的凈光和速率呈先上升后下降的趨勢。

當(dāng)土壤水分含量為5%～12%時，Pn的增長速率較快，當(dāng)土壤水分含量為12%～15%時，Pn值較大且增長速率平緩。將不同水分條件下測定青海云杉的凈光和速率，將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸，通過一元二次回歸方程來建立得到其數(shù)學(xué)擬合模型Pn=-0.0068x2+0.255x-1.0357(P<0.05)，Pn隨SWC的變化速率為：dy/dx＝2ax＋b，當(dāng)變化速率為0時，所對應(yīng)的SWC為最適于光合作用的土壤含水量；當(dāng)y=0（即Pn=0）的SWC的值為為土壤水合補(bǔ)償點(diǎn)，其值的大小反映了樹種的耐旱能力。因此，青海云杉的土壤飽和點(diǎn)為4.27%，土壤含水量為18.75%時，青海云杉的Pn值最大。

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