板栗冠层光合特性的空间异质性研究

摘要

【目的】冠层是林木与外部环境相互作用的重要部分,研究板栗树冠不同部位光合作用的空间变化规律,为揭示植物冠层生产力提供理论依据。【方法】以8年生板栗树为试验材料,采用Li-6400便携式光合作用测量系统,于7月对板栗树冠不同冠层和不同方位进行光合日变化测定,并取光合参数的日均值进行方差分析及通径分析,于9月对不同冠层和不同方位的刺苞进行采集,测定坚果经济性状,并进行方差分析及相关性分析。【结果】(1)东上、东中、南中及南下冠层的净光合速率日变化呈单峰曲线分布,其余部位均表现为双峰曲线,呈双峰曲线分布的区域均于13:00出现“午休”现象;每一冠层区域的水分利用效率日动态均呈双峰曲线。(2)在冠层垂直方向上,水汽压亏缺及胞间CO2浓度均呈“下部>中部>上部”的规律,其最大值分别为2.13 kPa、274.93μmol/mol,最小值分别为1.95 kPa、258.75μmol/mol;光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光合有效辐射、水分利用效率及羧化效率均呈“上部>中部>下部”的规律,同时,相对叶绿素含量(SPAD)和比叶面积(SLA)在垂直冠层上均有显著差异,表现为“下层>中层>上层”的规律。(3)在树冠不同方位,东面光合能力最强,各冠层光合生理生态指标有一定差异性,但无垂直方向差异显著;SLA在不同方位无显著差异,仅SPAD在东西向与北向差异显著。(4)通径分析得出,影响板栗净光合速率的主要因子为蒸腾速率、水分利用效率、羧化效率、水汽压亏缺、气孔导度、气温及胞间CO2浓度,其中,只有气温对净光合速率起抑制作用,蒸腾速率是对板栗光合作用影响最大的生理因子,水汽压亏缺是对板栗光合作用影响最大的环境因子。(5)垂直冠层上,净光合速率与单粒质量、出实率和单位面积产量均呈显著或极显著正相关,相关系数分别为0.872、0.965、0.958;水平冠层上,净光合速率与单粒质量、单位面积产量呈显著正相关,相关系数分别为0.777、0.487;对水平和垂直冠层进行综合分析发现,净光合速率与单粒质量、出实率、单位面积产量均呈显著或极显著正相关关系,相关系数分别为0.600、0.669与0.532。【结论】板栗光合具有明显的空间异质性,各光合指标与果实产量的差异性是垂直冠层和水平冠层综合作用的结果。因此,在估算冠层生产力时,应充分考虑到冠层光合作用的垂直变化和水平变化,在实际生产中,应合理修枝,提高冠层中下部的光能利用率,从而促进果实产量的提高。