晉西地區不同套種模式對蘋果光合特性的影響

代　巍　郭小平　畢華興　宋子煒　史曉麗

摘要：本研究以晉西黃土區蘋果+玉米(PY)、蘋果+綠豆(PL)兩種套種模式為研究對象，分析果樹與不同農作物套種的光合速率、蒸騰速率、水分利用效率的差異和原因，果樹對農作物的遮陰影響，以及凈光合速率、蒸騰速率與環境因子的關系。結果表明，蘋果對農作物的遮陰明顯；蘋果與矮矸作物綠豆復合比與高稈作物玉米復合的凈光合速率日平均值高，蒸騰速率的日平均值略低，水分利用率高，但是在兩個復合模式中蘋果的水分利用率的變化趨勢是基本相同的；兩模式中的蘋果的凈光合速率與環境因于相關系數基本相同，與光量子通量相關性最顯著，其次是氣孔導度。對蒸騰速率的影響因子從大到小依次為光量子通量、氣孔導度、溫度、相對濕度。

關鍵詞：光合速率；蒸騰速率；水分利用效率

光合作用是植物的重要生理過程，也是植物受逆境脅迫影響較大的生理過程之一。光照是作物和果樹生長的主要能源，對果實品質、作物產量都有著重要的影響。而且在沒有水肥脅迫的情況下，種植結構和種植密度對光合效率和產量也產生重要的影響。因此，近年來有很多關于復合農林業的種植模式的研究。但目前此類研究主要集中在通過植物氣體交換特點來研究植物的光合特性和水分利用效率及其與環境之間的關系，而對不同果樹農作物復合模式下的果樹的光合特性研究鮮見報道。本研究以晉西黃土區常見的兩種果糧復合模式為研究對象，分析比較不同復合模式中果樹和農作物的光合特性以及水分利用率的差異及其原因，從而為當地復合栽培模式的結構配置、作物產量和果實品質提高提供指導。

1研究地區的概況

試驗區位于山西省臨汾市吉縣東城鄉雷家莊(E110°35，N36°04)，海拔高度1300 m左右，為典型的晉西地區黃土殘塬溝壑區的塬面。該地區春季干旱多風，氣候回升快，晝夜溫差大，年均口照時數2740h(小時)，總輻射量為574.18J；年均降雨量500～586 mm，7～9月占70％。現有果樹農作物復合種類比較單調，果樹以蘋果為主，農作物有玉米、綠豆等。

2材料與方法

2.1供試樹種及作物

試驗樹為8年生的蘋果樹，株行距5m×6m。套種作物為玉米和綠豆。本次試驗選擇蘋果+玉米(PY)、蘋果+綠豆(PL)兩種常用復合種植模式，在每個復合模式中選出3株試驗樹。對每個復合模式的農作物，自每株觀測樹中心向北由近及遠的選擇3株觀測，標記為1、2、3。觀測樹和農作物的基本狀況指標見表1。

試驗選在2007年8月份進行，此時正是農作物和果樹的生長旺盛時期，也是種間競爭較激烈的時期。每次觀測的具體指標包括光量子通量、風速、溫度、相對濕度、凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(E)、氣孔導度等指標。

光合速率和蒸騰速率用Li－6400光合洮定儀測定系統，于8月的晴天早上8時至下午6時每隔2h(小時)測定1次。在每株觀測樹東南西北4個方向選3片光照條件相同的葉片，每株觀測農作物都選擇3對對稱完整的成熟葉片，分別測定其光合速率、蒸騰速率、氣孔導度的日變化，每個葉片記錄3個穩定的觀測值。將數據導入計算機后，按照測定的時間段對數據進行集合平均，用Excel與SPSS軟件分析。

光照強度用手持光量子計，在進行凈光合速率等指標觀測同時，即從08:00到18:00每隔2h(小時)觀測1次。在每株觀測樹的4個方向，果樹的觀測葉位置，距離地面1.5m高處，觀測瞬時光量子通量，每個方向記錄3個穩定的觀測值，按照測定時間段取其平均值。

小氣候指標用Kedtrel 3000手持氣象站，在進行凈光合速率等指標觀測的同時，在光量子通量觀測的相同位置，對每個復合模式的小氣候(風速、溫度、相對濕度)進行觀測，做3個重復取其平均值。

3結果與分析

3.1不同復合模式小氣候因子的日變化規律

不同復合模式小氣候因子的觀測結果表明，兩種復合模式從上午8:00開始光量子通量和溫度持續上升，在下午12:00前后達到最高，之后逐漸下降；隨著光量子通量和氣溫的升高，空氣相對濕度從8:00起逐漸降低，于下午14:00前后達到最低，然后再回升。蘋果+玉米的光量子通量比蘋果+綠豆低，而溫度高，風速小。

3.2光合速率、蒸騰速率與環境因子的相關性分析

兩種復合模式的蘋果的凈光合速率、蒸騰速率與環境因素的相關性分析結果表明，不同模式中的蘋果的相關系數基本相同，光量子通量與凈光合速率的相關性最顯著，相關系數在0.87左右；其次是氣孔導度，相關系數在0.78左右。對蒸騰速率影響最大的因子從大到小依次為光量子通量(相關系數0.86左右)、氣孔導度(相關系數0.75左右)、溫度(相關系數0.4左右)，隨著光量子通量的增加，溫度增加，蒸騰速率也相應的增加，而相對濕度減少，大氣飽和水氣壓差值增大，促進蒸騰作用，因此，中午的蒸騰速率相對較強。

3.3不同復合模式蘋果光合速率日變化

由于果樹自身的光合能力，兩復合模式中蘋果的光合速率的日變化呈一定的趨勢，即太陽出來后光合速率迅速增加，到8:00～10:00光合速率達到最大值，隨后逐漸下降，光合日變化基本呈雙峰曲線，最大值出現在10:00～14:00，在12:00會出現相對低值，蘋果有明顯的“午休”現象，14:00出現第2個峰值(圖1)。

蘋果+綠豆模式比蘋果+玉米模式凈光合速率高，尤其在14:00之前差異明顯，日平均值相差0.55μmol/(m²·s)。本文認為這主要受光照強度影響，觀測時期玉米的高度在2m左右，對果樹有遮陰作用，蘋果+玉米中的果樹接收到的光量子通量明顯的低于綠豆模式，從而導致凈光合速率值相對較小。而在14:00之后各模式差距縮小，這主要受兩個因素影響，一是14:00之后的太陽輻射降低，兩個模式間的光照差異也就相應的縮小，所以各個觀測樹的光合速率差異縮小；另外上午光合作用累積的光合產物對光合作用產生一定的抑制作用，蘋果+綠豆中的蘋果樹，上午的光合速率高于與蘋果+玉米中的蘋果樹，所以累積的光合產物相對較多，導致產生的抑制效果明顯，引起14:00后光合速率的變化。因此，復合模式中的光競爭主要發生在14:00之前。

3.4不同復合模式蘋果蒸騰速率日變化

蘋果的蒸騰速率日變化的變化趨勢同光合速率變化趨勢基本吻合。由圖2可以看出，兩復合模式中蘋果的蒸騰速率均在12:00～14:00達到最大值，其最大值的出現時間較凈光合速率最大值的出現時間滯后約2h(小時)。蘋果與矮稈的綠豆復合栽培和與高稈的玉米復合相比，蒸騰速率的日平均值略低，蘋果的蒸騰速率日平均值低0.60μmol/(m²·s)。通過小