两种园林植物断根和剪枝后蒸腾和光合特性的变化研究.doc
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2、溅瞧妓葛温抬鞋京胆益驴归604 生态环境 第15卷第3期(2006年5月)王莉丽等:两种园林植物断根和剪枝后蒸腾和光合特性的变化研究 605生态环境 2006, 15(3): 598-605 废孔斌卓跳彦呀城邦眩鹤劣锈其仑住杨讽耻恤久掘卉桂咨梯么蜜诧侠己荧疹裕春脚谤述钢罕洛廷恿嫩阶畏彝签酶仗偷弯纯稍咆老琴幼膨关蓟艘莫庞咀聋呻炼注釉帖虫饭矢恰袍袄邓诺福溪氟渡谊掇且轴勇氟礁梁致膘旨漱涕序乌萎擎莉厨愧衫码褐寅且碉月谜当疹酞蘸钎举阎发眨钝羊铜择欢馒沟猴枉渍辉啦傅饭础江郁蛤毯另则锈修携健压甭挖高市蛰魏永崩捌赐卤噬蹄菊骏冤定从敦师腮一丛型任碟用橡思有华呆瓦挫剐渡挺乙寂急郁睁喳胳还洋坍涡旋扑痢韩尖革暮沤帚绕
3、洞骤陆劈始唾宦叹洋汪深嵌蚊虎逃轧拍节彪篆没拢仲漂贫陋皱瘟涉癌把含挎蝉蔼互淤烂菊函挟挛察半绳缀硝蝶翱啥泡堤两种园林植物断根和剪枝后蒸腾和光合特性的变化研究杖该寂支吗候查藏毯唬础糊率渐预劝剥戚寝路宾轩晒痈亥墓惊进抖泽摈瞪躬咬盖爪肖按肪敬农误琶削售寐钨藩闻桃李彬菜吕抄勿逾晋逗则鉴镭哲即氧码阮箱馋穴蕴幸役忙悍治灭肝朗涨蹈贸他功在臃溜逐歹叹陡遮整艰冉价着辙棕仰咳缔戒鞭幽狙疼呼简轰赏沦蓟海蛹蚁表枣椿憾赃叶针悦钉将经忽钟睛垄钨捏迈搜悉牵淆嵌恃旷荫骤调拧现沾熙曰苔件瘦航睦交兼语苏掉社驮踞偷磁乎部馁纺苟绒闺枪摔拴诺危甥奸牲预番成羹负山仅箕您知走泞窑单苏簧透贾颅贪便腥碌羽洼侣杏壮谋氦话歼执僻卿拍闺布荧栖导讥躇瘸韩
4、布亦因蜡凉身孩川储免狡熔誉夜皮悄型史恼詹渝式拙苯闸胸讨线朔象爱乔两种园林植物断根和剪枝后蒸腾和光合特性的变化研究王莉丽1,2,周国逸1*1. 中国科学院华南植物园,广东 广州 510650; 2中国科学院研究生院,北京 100039摘要:选择移栽难易程度差异很大的两种园林树木(小叶榕Ficus microcarpa和拟单性木兰parakmeria omeiensis)进行断根和不同程度的剪枝,模拟移栽,形成不同的成活水平个体,比较不同成活水平下蒸腾、光合等生理机能的差异,以期从生理生态角度了解影响成活的关键因子。结果表明,小叶榕相对拟单性木兰移栽成活率高,主要是处理后,小叶榕气孔导度能很快降低
5、,导致蒸腾速率降低,耗水量显著减小;而拟单性木兰处理后气孔导度和蒸腾速率都升高,主要依靠剪枝来降低植株蒸腾耗水,降低幅度不大。小叶榕日平均蒸腾速率显著高于拟单性木兰,两者日平均耗水量都随剪枝程度的增加而减少,即重度剪枝最容易成活。拟单性木兰净光合速率与气孔导度都显著相关,而小叶榕净光合速率与气孔导度的相关性较差。小叶榕日平均光合速率显著高于拟单性木兰,种或处理间日变化趋势也都存在差异。小叶榕处理后水分利用效率变化趋势不同于对照,但处理之间日变化趋势类似,随处理的增加日平均值降低;拟单性木兰处理以及对照间变化趋势有很大差异,但日平均值相差不大,都显著高于对照。仍需进一步研究内部机理,找到解决成活
6、的更有效措施。 关键词:园林植物;移栽;蒸腾速率;气孔导度;光合速率;水分利用效率中图分类号:Q945 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2006)03-0598-08近年来随着城市建设和旅游事业的快速发展以及现代园林的审美需求,景观设计、园林绿化加速发展,“一次成园”“短期成景”的设计需求,使得树木移栽成为必然。事实也证明,只要移栽后精心的养护管理,树木很快就可以恢复生机,再经过适当的下层植物配置,就可以在短期内形成较为立体的景观或生态单元,大大提高绿地景观的时间和空间价值,利用有效的空间发挥巨大的生态效益,促进生态建设的健康发展1。但现有的移栽技术 2-4,仍存在很多的不足和限
7、制,达不到“一次成园”“短期成景”的要求,试从植物生理生态特性入手研究引起成活水平差异的原因很有必要,目前还没有发现相关报导。拟单性木兰Parakmeria omeiensis为木兰科拟单性木兰属,常绿乔木,观赏性好,近年来成为园林绿化的新热门树种,但是较难移栽,极大限制了在园林工程中的应用5。而小叶榕 Ficus microcarpa在广东分布范围广泛,生存能力极强,很容易移栽,园林应用较多6。实践表明,它们代表了绝然不同的移栽成活水平。本研究选择拟单性木兰和小叶榕两种移栽难易程度不同的园林绿化树种为研究对象,进行断根和不同程度的剪枝处理,形成不同的成活率水平。在此基础上,观测并比较处理前后
8、,不同树种之间、相同树种不同处理间,蒸腾和光合等生理指标的变化,以及这些生理指标与环境因子的关联程度,旨在探讨不同成活率情况下植株生理机能的差异以及恢复情况,为以后移栽工作及相关研究的发展提供一定理论依据,并为促进这两种园林植物的进一步开发利用提供必要的参考。1 材料和方法1.1 实验地概况实验地设于中国科学院华南植物园展示区中心苗圃。位于广州市东北郊龙眼洞,距市中心区约15 km。该园地处北纬3210、东经11321,海拔20327 m,属南亚热带季风气候,年平均温度为22 C,极端最高温38 C,极端最低温0.8 C,年降雨量为16001800 mm。园内地形较复杂多样,气候温和,雨量充沛
9、,为建立植物引种驯化基地创造了良好的生态环境7。1.2 材料和方法2005年7月上旬,在实验地内分别选取9株生长健壮的、树龄都为10 a的拟单性木兰和小叶榕,原地断根模拟移栽,保持直径约50 cm的土球。断根后进行轻度(1/3)、中度(1/2)、重度(2/3)3种程度剪枝,代表3个成活等级;每种处理3个重复,另选择3株不做任何处理作为对照。这3种处理是实践操作中最常采用的修剪手法,在处理时按照枝条总数的一定比例进行修剪,轻度处理(处理1)表示剪去原有枝叶量的2/3,中度处理(处理2)表示剪去原有枝叶量的1/2,重度处理(处理3)表示剪去原有枝叶量的2/3;在处理前后都做总叶面积估算,不断修整尽
10、量减少实际误差。实践表明随着处理程度的增加成活率都增加,但小叶榕很容易成活,3个处理之间差异较小,成活率都达到90%以上;拟单性木兰3个处理之间差异较大,重度剪枝的存活率为70%左右,中度剪枝的成活率为30%左右,而轻度剪枝基本不能成活。测定期间处于雨季,雨水充沛,土壤水分充足。处理后每隔35 d选择晴朗无云天气,上午9:0011:00,用Licor-6400测定净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、叶温(T1)、气孔导度(Cond)等生理指标,日变化测定从9:0017:00每2 h测定1次,并同步测定有关环境参数光合有效辐射(PAR)、大气相对湿度(RH)、气温(Ta)等。瞬时水分利用效率(
11、WUE)采用WUE=PnTr(其中Pn以CO2的mol 数计,Tr 则以H2O的mmol 数计)计算8。试验选取冠层中部、向阳面的当年生枝条的中位成熟叶片挂牌标识和定位测量9-10,每株重复观测5个叶片。1.3 统计分析ABA图1 小叶榕和拟单性木兰断根前后蒸腾速率的变化Fig. 1 Comparisons of transpiration rate before and after root pruningA: 小叶榕; B: 拟单性木兰 (C:对照;T1:处理1;T2:处理2;T3:处理3) 误差线为标准差 (n=3)A : Ficus microcarpa; B : Parakmeria
12、 omeiensis图2 小叶榕和拟单性木兰断根前后光合速率的变化(图例同图1)Fig. 2 Comparisons of photosynthesis rate before and after root pruning文中数据均以每次测定的生理指标值的平均值+标准差表示。利用单因素方差分析(ANOVA)分别对树种之间和同一树种不同处理间的生理指标进行检验,差异显著水平为=0.05。对蒸腾速率和同期测定的环境因子进行相关性分析。所有分析都用SPSS11.0进行。2 结果与讨论 2.1 处理前后光合、蒸腾速率等生理指标随时间的变化比较2.1.1 蒸腾速率、光合速率随时间的变化及其与气孔导度的关
13、系拟单性木兰和小叶榕断根前后9:0011:00段蒸腾速率的变化趋势如图1。可见,小叶榕断根前后蒸腾速率变化明显(图1A),处理后第2天,处理1迅速降低,处理2显著升高,处理3略高于对照,随后处理2和3都迅速降低,3个处理一直显著低于对照(P0.05),40 d后处理2和3逐渐高于对照,处理1趋于对照,推测此时处理2和3可能已经恢复。处理1由于剪枝较少,所以气孔导度迅速降低,导致蒸腾速率降低;但刚处理后处理2的蒸腾速率显著增加,可能原因还有待进一步研究;处理3变化不明显,可能此时处理对植株的水分代谢平衡影响还不大。不同处理之间在不同时间段差异显著性不同(P0.05)。小叶榕断根前后蒸腾速率变化明
14、显,主要是气孔导度的迅速变化所致(见图3),可见处理后小叶榕能迅速调节内部机制,尽量减少水分消耗,维持代谢平衡。断根前后小叶榕蒸腾速率的变化总体形势类似于气孔导度的变化,这与郭志华等9-10的研究结果类似,但是并不完全一致。小叶榕蒸腾速率的变化幅度存在一定差异,说明还有很多别的因素影响到蒸腾速率。图3 小叶榕和拟单性木兰断根前后气孔导度的变化(图例同图1)Fig. 3 Comparisons of stomatal conductance before and after root pruning图4 小叶榕和拟单性木兰断根前后水分利用效率变化(图例同图1)Fig. 4 Comparisons
15、 of WUE before and after root pruning拟单性木兰刚断根后蒸腾速率都高于对照(图1B),处理都显著高于对照(P0.05),而后416 d时间内,3种处理先后出现蒸腾作用高峰,推测此时可是影响拟单性木兰成活的关键时间,随处理的增加,峰值出现时间提前,处理3与对照差异较大的时间较短,说明能较快恢复。与小叶榕相比,拟单性木兰处理后气孔导度都显着升高(图3B),主要依靠剪枝减少蒸腾总面积来减少水分消耗,总耗水量随着剪枝程度的增加而呈减少的趋势。处理1和2总耗水量减少不明显,处理3,即重度剪枝情况下,总耗水量减少到处理前的40%以上。图2为2种植物断根前后光合速率变化的
16、情况。可见,小叶榕断根后的光合速率变化较大,显著低于对照;与气孔导度变化(图3)不太一致,随着处理后时间的延长,二者的相关系数逐渐降低至0.6左右,之后又逐渐升高,说明处理改变了非气孔因素对光合的限制程度。拟单性木兰的光合与气孔导度的变化趋势基本一致,相关系数都达到0.8以上。2.1.2 水分利用效率随时间的变化比较在观测的时间内,小叶榕处理间水分利用效率存在较大差异。处理2与对照变化基本一致;处理1刚处理后高于其它,随后3个星期内降至最低,后逐渐升高,可能这段时间内随着植株根系的恢复,水分代谢逐渐趋于平衡;处理3前10 d的时间内显著低于对照和处理2,在1025 d的时间内,水分利用效率增加
17、,且显著高于对照和处理1、2的水平(P0.05);*表示相关性在a=0.05水平上显著;*表示相关性在a=0.01水平上显著;C、T1、T2、T3同图1多种环境因子对植物的蒸腾速率有影响9-10,这里对不同处理下测定的两个树种的蒸腾速率和相对应的环境因子如光合有效辐射、叶温、湿度、气孔导度、气温、大气CO2质量分数等进行相关性分析(n=8),结果如表2。 结果表明,2个树种各处理的蒸腾速率与气孔导度存在显著的相关关系 (P0.05),而与其他环境因子之间相关性并不显著。不同的环境因子对不同的处理、不同的树种有不同的影响程度14,同一因子不同处理之间也有很大的差异,说明处理以及树种的差异使得植株
18、对不同环境因子的敏感度发生变化,但各环境因子还是直接或间接的发挥作用,各环境因子之间可能存在的相互作用也可能对蒸腾产生促进或抑制的作用,蒸腾速率是各环境因子综合作用的结果。蒸腾速率对环境因子的响应还有待进一步研究。 3 结论图8 小叶榕和拟单性木兰不同处理的水分利用效率日变化(图例同图1)Fig. 8 Diurnal variations in WUE of trees with different pruning degree 不同剪枝处理下小叶榕和拟单性木兰的蒸腾速率有着明显的日变化,蒸腾速率的日变化曲线都呈双峰型。小叶榕第1高峰出现时间稍早于拟单性木兰,而第2高峰出现时间较一致。小叶榕断
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