干旱荒漠區2個‘早酥’梨品種光合特性與樹齡的相關性研究

2020-12-10 00:40:47韓多紅周德峰孟好軍

山西果樹 2020年3期

韓多紅周德峰孟好軍

摘?要：為探究2個‘早酥梨品種的光合特性與樹齡的相關性關系。在田間條件下，以‘紅早酥和‘早酥為試驗材料，測定了葉綠素含量、凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）等光合指標。結果表明，‘紅早酥和‘早酥的葉綠素含量與樹齡間呈顯著的正相關（P<0.05），蒸騰速率（Tr）與樹齡間呈極顯著的負相關（P<0.01）;凈光合速率（Pn）、水分利用效率（WUE）、飽和水汽壓差（VPD）均隨著樹齡的增加而升高，其中7年樹齡的梨樹更能有效的利用土壤水分，而3年的幼樹蒸騰作用較強，光合性能較弱。綜合比較，中齡的2種‘早酥梨樹比幼齡樹具有更強的光合能力，‘早酥的光合能力強于‘紅早酥。

關鍵詞：‘早酥梨;不同樹齡;光合特性;相關性分析

文章編號：2096-8108（2020）03-0001-05?中圖分類號：S661.2?文獻標識碼：A

Abstract：In order to explore the correlation between the photosynthetic characteristics of two pear cultivars with different tree ages， chlorophyll content， net photosynthetic rate （Pn）， transpiration rate （Tr）， stomatal conductance （Gs） and other photosynthetic indexes were determined by using ‘Hongzaosu and ‘Zaosu as experimental materials under field conditions. The results showed that the chlorophyll contents of ‘Hongzaosu and ‘Zaosu were positively correlated with tree age （P<0.05）， and the transpiration rate （Tr） was negatively correlated with tree age （P< 0.01）. net photosynthetic rate （Pn）， water use efficiency （WUE） and saturated vapor pressure difference （VPD） all increased with the increase of tree age. Among them， 7-year-old pear trees could use soil water more effectively， while 3-year-old saplings had stronger transpiration and weaker photosynthetic performance. Comprehensive comparison showed that the two kinds of ‘Zaosu pear trees of middle age had stronger photosynthetic capacity than the young trees， and the photosynthetic capacity of ‘Zaosu was stronger than that of ‘Hongzaosu.

Keywords：‘Zaosu pear;Different age;Photosynthetic characteristicsp;Correlation analysis

張掖市位于甘肅河西走廊中部，梨樹是當地主要栽培果樹種類，栽培歷史悠久，主要分布在灌區和城郊地區[1]。栽培品種主要是‘蘋果梨、‘早酥梨、‘軟兒梨等。目前，關于對‘早酥和‘紅早酥的研究主要集中在栽培技術[2-3]、果實營養成分[4-5]、病蟲害防治[6-7]等方面，但對不同樹齡‘早酥和‘紅早酥光合特性的相關性研究未見報道。本研究從植物生長的年周期來闡述不同樹齡‘早酥和‘紅早酥光合特性的變化規律及光合作用與樹齡的相關性，為2個梨品種在干旱荒漠區的栽培管理和生長研究提供參考和依據。

1?材料和方法

1.1?試驗區自然概況

試驗區位于河西走廊中段，為典型的干旱荒漠區，東經100°6′～100°52′，北緯38°32′～39°24′。氣候屬明顯的大陸性荒漠氣候，降雨量為129 mm，年平均蒸發量2 047 mm;多年平均氣溫為7 ℃，太陽年輻射總量為147.99 kcal/cm3，年平均日照時數3 255.4 h，屬北方長日照地區;歷年最高氣溫37.4 ℃，最低氣溫-28 ℃;≥0℃積溫3 388 ℃，≥10 ℃積溫2 896.6 ℃，無霜期150 d，晝夜溫差大;災害性天氣有大風、沙塵暴、干熱風、干旱、晚霜凍等。土壤類型為沙壤土，透氣性好，保水保肥能力差。

1.2?試驗材料

在張掖市甘州區優質梨果示范園內選取人工種植、樹齡分別為3～7年的梨樹，供試材料為‘早酥及其紅色芽變‘紅早酥，采用常規栽培技術管理，管理條件相同，各樹長勢良好。

1.3?試驗方法

于2019年7月，在果園隨機選擇2個品種不同樹齡的梨樹，每個處理3株。采用SPAD-502葉綠素儀測定葉綠素SPAD值，LI-6400便攜式光合系統測定各項光合指標。選擇晴天無云、太陽輻射強的天氣條件測定，時間段為上午9：00-11：00，氣溫28～30℃，空氣相對濕度20%左右。每個試驗樹種測試6個樣葉，每個樣葉記錄數據6次，結果取平均值。光合生理指標包括凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、水分利用效率（WUE）、飽和水汽壓差（VPD）。

1.4?數據處理

采用SPSS 20. 0統計分析軟件對數據進行單因素方差分析（One-way ANOVA）、LSD法進行多重比較（P<0.05）、Pearson法進行相關性分析，Origin 8.0繪圖。

2?結果與分析

2.1?葉綠素及光合參數測定

2.1.1?不同樹齡‘紅早酥和‘早酥葉綠素含量的變化

由圖1可以看出，在7年的樹齡時，‘紅早酥和‘早酥的葉綠素含量較3年樹齡出現升高，升幅分別為23.38%和39.74%;‘紅早酥的葉綠素值在3～4年樹齡間、5～7年的樹齡間均無顯著性差異（P>0.05）;‘早酥的葉綠素值在3～5年樹齡間有顯著性差異（P<0.05），但6～7年樹齡間無顯著性差異（P>0.05）。

2.1.2?不同樹齡‘紅早酥和‘早酥光合速率（Pn）的變化

由圖2可以看出，在3～7年的樹齡增長時，‘紅早酥和‘早酥的凈光合速率（Pn）均隨之增大，但‘早酥的增幅較大，為136.57%;在7年樹齡時，‘紅早酥和‘早酥的Pn基本相同，均在19.7 μmol·m-1·s-1左右。‘紅早酥的7年與3年樹齡間存在顯著性差異（P<0.05），但與4～6年樹齡間無顯著性差異（P>0.05）;‘早酥的6、7年樹齡與4、5年樹齡和3年樹齡間均有顯著性差異（P<0.05）。

2.1.3?不同樹齡‘紅早酥和‘早酥蒸騰速率（Tr）的變化

由圖3可以看出，‘紅早酥和‘早酥的蒸騰速率（Tr）均隨著樹齡的增大而不斷降低，但‘紅早酥的降幅較大，為71.60%。‘紅早酥在3～5年的樹齡間，其Tr值無顯著性差異（P>0.05）;‘早酥的7年與3年樹齡間存在顯著性差異（P<0.05），但與4、5、6年樹齡間無顯著性差異（P>0.05）。

2.1.4?不同樹齡‘紅早酥和‘早酥氣孔導度（Gs）的變化

由圖4可以看出，‘紅早酥和‘早酥的氣孔導度（Gs）隨著樹齡的增大出現了“先降低，后升高”的趨勢，在5年樹齡時降至最小。其中，3、6和7年樹齡的‘紅早酥和‘早酥的Gs值差異較小。5年樹齡的‘紅早酥與3、4年樹齡間存在顯著性差異（P<0.05），但5年樹齡的‘早酥只與3年樹齡間存在顯著性差異（P<0.05）。

2.1.5?不同樹齡‘紅早酥和‘早酥胞間CO2濃度（Ci）的變化

由圖5可以看出，‘紅早酥和‘早酥的胞間CO2濃度（Ci）在7年樹齡時明顯高于其它樹齡。在3～7年樹齡時，‘紅早酥的Ci值均高于‘早酥;3、4和6年樹齡的‘紅早酥Ci值相差不大，且之間無顯著性差異（P>0.05）。‘早酥在6～7年樹齡時，其Ci值出現了明顯的升高。

2.1.6?不同樹齡‘紅早酥和‘早酥水分利用效率（WUE）的變化

由圖6可以看出，‘紅早酥和‘早酥的水分利用效率（WUE）總體都隨著樹齡的增加而不斷上升，但‘早酥的上升幅度大于‘紅早酥。‘紅早酥和‘早酥在3、4年樹齡間的水分利用效率（WUE）無顯著性差異（P>0.05），但7年樹齡與3～6年間均存在顯著性差異（P<0.05）。

2.1.7?不同樹齡‘紅早酥和‘早酥飽和水汽壓差（VPD）的變化

由圖7可以看出，‘紅早酥和‘早酥的飽和水汽壓差（VPD）在7年樹齡時最大，但‘早酥值高于‘紅早酥。‘紅早酥在3～6年樹齡間，飽和水汽壓差（VPD）無顯著性差異（P>0.05），‘早酥在4～6年樹齡間，飽和水汽壓差（VPD）無顯著性差異（P>0.05），但7年樹齡的‘紅早酥和‘早酥與3～6年樹齡間均存在顯著性差異（P<0.05）。

2.2?光合參數與樹齡的相關性分析

采用Pearson分析法對2個品種的各光合參數指標與樹齡間的相關性進行了分析（表1）。從表1可看出，‘紅早酥的樹齡與葉綠素、Pn間呈顯著的正相關（P<0.05），與WUE間存在極顯著的正相關（P<0.01）、與Tr間存在極顯著的負相關（P<0.01），但與Gs、Ci和VPD間呈不顯著的相關。‘早酥的樹齡與葉綠素和WUE間存在顯著的正相關（P<0.05），與Pn間呈極顯著的正相關（P<0.01），與Tr間存在極顯著的負相關（P<0.01），但與Gs間呈負相關，與Ci和VPD間呈正相關。

3?討論

凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導度（Gs）是反映植物光合能力的主要指標[8]。Gs是葉片與環境進行氣體交換的關鍵限制因子，Pn和Tr受到氣孔的調控，Gs與Pn和Tr一般呈正相關[9]。WUE以Pn和Tr的比值來表示，可以綜合反映植物葉片光合作用過程中對水分的利用，是干旱地區評價和選擇植物種類和栽培模式的一項重要指標[10]。一般WUE越大表明植物種類或栽培模式的水分利用效率越高，節水能力越強[11]。

本研究結果表明，‘紅早酥和‘早酥的凈光合速率（Pn）、水分利用效率（WUE）、飽和水汽壓差（VPD）均隨著樹齡的增加而增加，顯示出這2個‘早酥品種的光能利用能力與栽植年限密切相關。7年樹齡的‘紅早酥和‘早酥的凈光合速率（Pn）和水分利用效率（WUE）最高，反映了其葉片具有較強的光合羧化能力，能夠充分利用強光和弱光進行光合作用，可能是由于其樹齡的增加致使自身生理適應環境能力的增強及對光合產物的吸收及運輸等更活躍所致。蒸騰速率的高低在一定程度上反映了植物調節水分損失的能力及適應環境的能力[12]。本研究中，‘紅早酥和‘早酥的蒸騰速率（Tr）均隨著樹齡的增大而不斷降低，其中3年樹齡具有較強的蒸騰作用，可能是由于其對環境的適應力較差及冠層小、葉片數量少的原因。胞間CO2濃度（Ci）是外界CO2氣體進入葉肉細胞過程中所受各種驅動力、阻力以及葉片內部光合作用和呼吸作用的最終平衡結果[13]。本研究表明，3～4年樹齡的‘紅早酥和‘早酥具有較低的凈光合速率（Pn）、較高的氣孔導度（Gs）和較高的胞間CO2濃度（Ci），這說明葉片的光合羧化能力較弱，其光合能力的降低可能受非氣孔因素的影響[14]。

相關性分析表明：‘紅早酥和‘早酥的葉綠素、Pn、WUE、Ci和VPD均與樹齡呈正相關，Gs與樹齡呈負相關，Tr與樹齡間存在極顯著的負相關（P<0.01）。表明2個梨品種的光合作用與樹齡間存在密切的相關性，果樹樹齡的增大會導致光合作用發生變化。

綜上所述，隨著栽植年限的增加，中年樹齡的‘紅早酥和‘早酥較幼年樹齡的光能利用能力更強，水分利用效率更高，更具抗旱性。對2個品種的“早酥”光合性能的綜合比較表明，“早酥”的光合性能要優于“紅早酥”，更適宜在本地區推廣種植。

參考文獻

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