蓄水坑灌下苹果树叶片光合效率的影响研究

摘要

苹果是北方重要的经济作物，果树叶片光合作用对于果树的成长发育，果实品质的优劣以及果实产量至关重要。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，位于叶片内部的叶绿素含量、可溶性糖能量供应和光合酶系统等因素对果树光合过程影响很大，因而研究叶绿素、可溶性糖和抗氧化物歧化酶活性对果树叶片效率的影响非常必要。 蓄水坑灌的灌溉特性改变了土体中的水分分布，这种灌溉方式必然引起果树光合作用的改变，本文以 6 年生长富二号矮化砧处理苹果树为试验材料，设4个处理：以地面灌溉CK为对照，处理T1与CK参考当地田间灌溉定额，根据土壤含水率（田间持水量的70%）和果树叶片生理（叶片颜色及叶片的可视变化）确定灌溉时间，处理T2与T3根据土壤含水率（田间持水量的60%）和果树叶片生理（叶片颜色及叶片的可视变化）确定灌溉时间，灌溉水量设为T1的80%与60%。通过研究蓄水坑灌条件下苹果树光合特性和叶片尺度生理生化指标的响应，进一步揭示蓄水坑灌条件下苹果树光合特性，参与光合作用的叶绿素、碳水化合物含量、抗氧化酶在蓄水坑灌下作出的反映，最后通过主成分分析法提炼出对果树贡献较大的影响因子，分析其与苹果树果实产量的关系，本文的主要结论如下： 1、不同处理下苹果树叶片对光合参数指标的变化规律研究 （1）T1与CK的净光合速率的动态变化规律均呈现双峰曲线，T1的净光合速率峰值出现相对较晚，且高净光合速率持续时间长，T2 与 T3的净光合速率呈现出单峰曲线，在四个处理中净光合速率峰值表现T1>T2>T3和CK，蓄水坑灌法在节约灌溉水的前提下仍有利于提高果树叶片的净光合速率，蓄水坑灌下净光合速率的峰值相对于地面灌溉均出现推迟现象。 在4月至8月，T1的气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均保持最大，在8月至10月，T2的气孔导度峰值最大，T1气孔导度峰值持续时间长，在10月之后，T1气孔导度与蒸腾速率下降幅度最小，T1叶片能够在高温下保持较大的气孔导度，有利于果树叶片CO2的进入。 （2）四个处理的光化学量子效率、光化学淬灭系数、电子传递效率与PSII实际的光化学量子效率的动态变化呈现出：在5月至8月中旬，均保持在较高水平，9月之后迅速下降。在5月至9月，T1与T2的光化学量子效率、光化学猝灭系数、电子传递效率与PSII实际的光化学量子效率较T3与CK的高，T2在7、8月份甚至高于T1，T1、T2有利于提高果树光合能力，T2有利于激发果树叶片的最大潜在光化学量子效率。T1的光化学量子效率、光化学淬灭系数、电子传递效率与 PSII 实际的光化学量子效率在 9月中旬之后下降幅度最小，T1在叶片衰老之后有利于果树叶片保持光合活性，叶片活性降低较小，增强了叶片的抗胁迫能力。 四个处理的非光化学淬灭系数呈现出“U”型曲线，10 月之后叶片机能丧失，非光化学淬灭系数急剧降低。5月至6月，T1的非光化学淬灭系数最低，叶片吸收的光能更多转化为光化学反应，7月至9月，T1与T2的光吸收均有利于光化学反应，9月之后T1的非光化学淬灭系数小于T2，T1在叶片衰老之后叶片保护能力强。 2、不同处理下苹果树叶片对光合信号指标的变化规律研究 （1）各处理间叶水势的动态变化呈现出：先增大后减小，在7月中旬出现较大波动。在4月至5月期间，各处理间叶水势值表现为T1>T2>T3>CK，蓄水坑灌能够很好的保蓄水分，有利于叶片在这一时期的生长。在 6 月之后，各处理间叶水势表现为T2>T1>T3>CK，叶片成熟后T2更有利于叶片对水分的吸收和利用。 （2）各处理间叶片叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素总量的动态变化表现为：在4月至7月之间叶绿素含量迅速增大，在7月之后，叶绿素含量稳定在较高水平，10月中旬之后叶绿素含量没有明显下降。在4月至7月，处理间叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量的表现为T1和CK>T2>T3，这一时期灌水量对叶绿素的合成至关重要，减少灌水量会使合成叶绿素受到抑制，在 7 月之后，处理间叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素总量含量表现为 T1和T2>CK和T3，T1、T2有利于提高叶绿素的含量，T2的叶绿素没有受到强光的抑制影响。 （3）各处理间 SOD 酶活性呈现出“W”型的变化趋势，在叶片衰老后期，叶片保护机制被破坏，SOD酶活性急剧下降。处理间SOD酶活性表现为T1和T2T2>CK>T3，T1叶片后期仍有较高的保护机制。 （4）各处理间果糖含量呈现先下降最后稳定在0.4-0.5mg/g，蔗糖含量出现先下降后上升的变化趋势，在 8 月份出现突然的上升和降低，用于调节叶片渗透压；处理间果糖与蔗糖含量均表现为T3和CK>T1和T2，T1、T2的果糖与蔗糖更多转化为储存式可溶性糖，用于果树生长、果实发育。处理间新梢累积生长量于8月份之前相差不大，在8月之后，T2的新梢生长速度最快，生长累积量最大，T1次之，T1、T2有利于苹果树的新梢生长。 3、不同处理下光合指标对果实产量的变化规律研究 各处理间果实生长在9 月中旬前速率快，在9 月中旬之后果实生长速率减慢，四个处理之间果实横长的生长速率相同，T3的果实纵长生长低于其他三个处理；T1的单果重、果实数量、果实产量表现出显著的优势，单果重与果实产量显著优于其他三个处理，果实数量的均值多余其余三个处理，但处理间并无显著性差异；T1有效提高了产量，T2节约20%灌水量下产量并无降低。T1与T2的酸度显著小于地面灌溉，T1果实中的可溶性固形物含量最大，并显著多余T3与CK，与T2没有显著差异，T1、T2叶片光合能力增强，果实的可溶性糖增加。 基于主成分分析法，T1 与 T2 在光合能力上表现出明显的优势，叶水势值大，在净光合速率、气孔导度、叶绿素上均大于地面灌溉，非光化学淬灭系数、SOD 酶活性调节能力强，叶片在光合过程中将能量更多转化为光化学反应，最终产量上显著优于地面灌溉。T2在叶片初生与衰老时期受到灌水量的影响，使T2的各光合机理指标低于T1，但降低较小，并且T1在光照较强时光合各项指标受到强光的抑制，若略微降低叶片光合性能要求，T2可以实现节约用水与光合性能并重。

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