果糧間作對仁用杏葉片光合特性的影響

蔡倩 白一光

摘要：研究遼西風沙半干旱區(qū)果糧間作模式下仁用杏葉片的光合響應機制。以仁用杏為研究對象，采用田間小區(qū)試驗，設置仁用杏大豆間作、仁用杏花生間作、仁用杏谷子間作、仁用杏單作4個處理，考察果糧間作模式對仁用杏葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度及水分利用效率的影響。結果表明：作物苗期，3種間作模式仁用杏葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度及水分利用效率等指標與仁用杏單作無明顯差異;作物生育旺盛期，間作花生和間作谷子仁用杏葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度及水分利用效率等指標均明顯高于仁用杏單作，而仁用杏大豆間作效果不明顯。間作模式可以促進仁用杏光合作用的增強及水分利用效率的提高，該結果可為區(qū)域果糧間作模式示范推廣提供理論依據(jù)和技術支持。

關鍵詞：仁用杏;間作;光合特性;水分利用效率

中圖分類號：S662.2? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2020）05-0020-04

遼西風沙半干旱區(qū)位于科爾沁沙地南部。該地區(qū)干旱少雨，年降水量僅為 300～450 mm，同時大風危害嚴重，冬、春季起沙風達691次以上，平均風速3.33 m/s，最大瞬間風速32.00 m/s，是中國生態(tài)脆弱區(qū)之一。果糧間作模式能夠防風固沙、提高資源利用效率、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，該地區(qū)主要推廣仁用杏與矮稈作物間作模式。目前關于仁用杏與作物間作模式的研究主要集中在間作系統(tǒng)土地當量比、土壤微生物及間作作物的產(chǎn)量、水分利用效率、光合特性等方面，而關于間作對仁用杏光合特性影響的研究較少。本課題以仁用杏為研究對象，探索果糧間作對仁用杏葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度及水分利用效率的影響，以期為遼西風沙半干旱區(qū)確定適宜的果糧間作模式、提高農(nóng)田生產(chǎn)能力、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境提供理論依據(jù)和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料：10 a生仁用杏，品種為“超仁”。試驗地點：遼寧省阜新市彰武縣章古臺鎮(zhèn)，屬風沙半干旱區(qū)，基礎理化性質為有機質0.87%、堿解氮12.60 mg/kg、速效磷6.75 mg/kg、速效鉀40.23 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗于2012—2013年進行。仁用杏與作物間作2 a。仁用杏間作的株行距為2.0 m×12.0 m，仁用杏單作的株行距為2.0 m×5.0 m，間作作物的行間距為0.5 m。共設4個處理，分別為仁用杏間作大豆（I）、仁用杏間作花生（II）、仁用杏間作谷子（III）、仁用杏單作（CK）。

1.3 試驗方法

在間作作物苗期（5月末）和生育旺盛期（7月中旬），選擇長勢一致的仁用杏，挑選光照良好的頂部新梢的中部功能葉進行測定。在晴朗無云的天氣，利用英國PP-system公司的CIRAS-1型便攜式光合系統(tǒng)測定葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、蒸騰速率（Tr）。測定時間為6∶00—18∶00，每隔2 h測定1次，每次測定重復3次。計算得出水分利用效率（Pn/ Tr）。

2 結果與分析

2.1 不同間作模式對仁用杏葉片凈光合速率的影響

5月（間作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同間作模式對仁用杏葉片凈光合速率（Pn）的影響如圖1所示。

由圖1可以看出：5月和7月間作和單作模式仁用杏葉片Pn日變化呈雙峰曲線趨勢。5月各模式仁用杏葉片Pn均在10∶00左右出現(xiàn)第一個高峰，14∶00左右出現(xiàn)第二個高峰，且第一個峰值大于第二個峰值;Pn日平均值表現(xiàn)為3種間作模式均高于單作模式，但與單作模式間差異未達到顯著水平。可見，作物苗期間作模式對仁用杏葉片Pn影響不大。7月各模式仁用杏葉片Pn均在8∶00左右出現(xiàn)第一個高峰，

16∶00左右出現(xiàn)第二個高峰;Pn日平均值表現(xiàn)為3種間作模式均高于單作模式，且有早晚差異小、午間差異大的趨勢。12∶00時，間作大豆、間作花生、間作谷子的仁用杏葉片Pn比仁用杏單作分別提高了18.28%，19.69%，36.57%;14∶00時，比仁用杏單作分別提高了24.48%，30.13%，45.20%;18∶00時，比仁用杏單作分別提高了3.49%，5.81%，6.98%。可見，間作能提高仁用杏葉片午間光能的利用，從而增加全天光合產(chǎn)物的積累。3種間作模式Pn日平均值表現(xiàn)為間作谷子>間作花生>間作大豆，均高于仁用杏單作，分別比仁用杏單作提高了25.94%，16.97%，10.18%，且與仁用杏單作間差異達到顯著水平。這可能是因為間作改善了系統(tǒng)的溫度、濕度和CO2濃度等環(huán)境因子，從而提高了仁用杏葉片的凈光合速率。

2.2 不同間作模式對仁用杏葉片蒸騰速率的影響

5月（間作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同間作模式對仁用杏葉片蒸騰速率（Tr）的影響如圖2所示。

由圖2可以看出：5月和7月各模式仁用杏葉片Tr的日變化均呈先升高后下降的趨勢。5月各模式仁用杏葉片Tr在6∶00—14∶00呈上升趨勢，在14∶00出現(xiàn)高峰，之后迅速下降;3種間作模式仁用杏葉片Tr日平均值均高于單作模式，但與單作模式間差異未達到顯著水平。7月各模式仁用杏葉片Tr在6∶00—8∶00迅速升高，10∶00達到高峰，之后緩慢下降，14∶00之后迅速下降。可見，早晚間作模式對仁用杏葉片Tr影響較小，中午間作模式仁用杏葉片Tr顯著提高。3種間作模式仁用杏葉片Tr日平均值表現(xiàn)為間作谷子>間作花生>間作大豆，均高于仁用杏單作，比仁用杏單作分別提高了10.59%，7.63%，5.93%，且與仁用杏單作間差異達到顯著水平;間作花生與間作谷子間差異未達到顯著水平，但二者均與間作大豆間差異達到顯著水平。

2.3 不同間作模式對仁用杏葉片氣孔導度的影響

5月（間作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同間作模式對仁用杏葉片氣孔導度（Gs）的影響如圖3所示。

由圖3可以看出：5月和7月各模式仁用杏葉片Gs日變化呈雙峰曲線趨勢，與Pn變化趨勢基本一致。5月3種間作模式仁用杏葉片Gs均高于仁用杏單作模式，但與單作模式間差異未達到顯著水平。可見，作物苗期間作對仁用杏葉片Gs影響不大。7月各模式仁用杏葉片Gs的兩個高峰與Pn出現(xiàn)的時間一致;Gs日平均值表現(xiàn)為3種間作模式均高于單作模式;各處理仁用杏葉片Gs上午值最高，初步分析可能與早上空氣相對濕度有關。3種間作模式仁用杏葉片Gs日平均值表現(xiàn)為間作谷子>間作花生>間作大豆，均高于仁用杏單作，比仁用杏單作分別提高了19.83%，13.23%，8.72%，且與仁用杏單作間差異達到顯著水平;間作大豆與間作花生間差異不顯著，但二者均與間作谷子間差異達到顯著水平。

2.4 不同間作模式對仁用杏葉片水分利用效率的影響

5月（間作作物苗期）和7月（生育旺盛期）不同間作模式對仁用杏葉片水分利用效率（Pn/Tr）的影響如圖4所示。

由圖4可以看出：5月各模式仁用杏葉片水分利用效率（Pn/Tr）日變化均呈逐漸降低的趨勢，最高值出現(xiàn)在早上，最低值出現(xiàn)在晚上;3種間作模式仁用杏葉片Pn/Tr日平均值均略高于單作模式，但與單作模式間差異未達到顯著水平。7月各模式仁用杏葉片Pn/Tr日變化呈先下降后上升再下降的趨勢，在6∶00最高，之后迅速下降，在14∶00達到最低值，之后又迅速回升，16∶00達到一個小高峰，之后又迅速下降;3種間作模式仁用杏葉片Pn/Tr日平均值表現(xiàn)為間作谷子>間作花生>間作大豆，均高于仁用杏單作，比仁用杏單作分別提高了10.59%，7.63%，5.93%，且與仁用杏單作間差異達到顯著水平。這可能是因為間作作物在生育旺盛期改善了系統(tǒng)內土壤和空氣的溫濕度等，從而明顯提高了仁用杏的水分利用效率。

3 結論與討論

光合作用是植物生長發(fā)育的基礎。葉片作為植物最重要的同化器官，是植物體新陳代謝最為活躍的部位。光照強度直接影響植物葉片的光合作用。對果樹而言，株行距、高度、冠幅等因素直接影響光照強度。間作能在時間和空間上更好地利用光能，達到提高果樹光合效率的目的。本課題研究表明，在作物生育旺盛期（7月）仁用杏與作物間作提高了仁用杏葉片凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率及水分利用效率，這與丁松爽等人和堯渝等人的研究結果基本一致。原因可能是間作改善了模式內光照、空氣溫濕度、CO2濃度等環(huán)境因子，從而增強了仁用杏的光合作用。

植物光合日變化是植物積累光合產(chǎn)物的基礎，直接影響植物干物質產(chǎn)量，但植物光合的“午休現(xiàn)象”是物質生產(chǎn)的限制因素。本課題研究表明，間作模式仁用杏葉片凈光合速率和氣孔導度均出現(xiàn)了“午休現(xiàn)象”，但單作模式中午仁用杏葉片凈光合速率和氣孔導度降幅大于間作模式，可見間作模式使仁用杏葉片光合“午休現(xiàn)象”得到了明顯緩解，這與云雷等人的研究結果一致。原因是蒸騰速率的提高與氣孔導度的增大是分不開的，氣孔導度越大阻力越大，蒸騰速率就越高。此外，蒸騰速率的影響因素還有溫度、土壤水分等。通過與凈光合速率進行比較可以發(fā)現(xiàn)，蒸騰速率的變化趨勢與凈光合速率相似，說明系統(tǒng)內仁用杏蒸騰速率的變化也會影響到光合速率，且各間作模式間影響程度不同。

綜合以上分析，仁用杏與不同作物間作均提高了仁用杏葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度及水分利用效率，其中以仁用杏間作花生和間作谷子效果最佳，間作大豆次之。該結果可為遼西風沙半干旱區(qū)果糧間作模式示范推廣提供理論依據(jù)和技術支持。

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