喀斯特石漠化地區白刺花的光合特性研究

覃換勛+何可章+劉應波+陳雨薇

摘要：通過對石漠化地區的水土保持植物白刺花的光合生理研究，結果表明：白刺花具備高光合、高蒸騰特性。白刺花的高蒸騰速率可以充分提取深層的土壤巖溶水，對水土保持林建設的成功與否具有重要意義。同時白刺花的飼用價值也增加了農民在石漠化地區種植的積極性，在增加地袁覆蓋的基礎上，提高植保建設的價值，減少水土流失，對整個石漠化治理與生態恢復、經濟發展具有重要意義。

關鍵詞：水土保持；白刺花；經濟效益；光合特性

以貴州為中心的西南喀斯特地區面積達5.5×105km²，是世界喀斯特分布面積最大、發育最強烈的區域，是西南喀斯特地區最嚴重的地質生態問題。西南地區的石漠化是指在熱帶、亞熱帶脆弱的喀斯特環境背景下，受人類不合理的活動干擾，造成土壤侵蝕嚴重，地表巖石裸露，出現類似荒漠的土地退化景觀，嚴重阻礙了當地生態環境改善和社會經濟發展。受土層淺薄，土壤貧瘠，水土流失嚴重，水土保持植被匱乏。

植物體90%以上的干物質都來自葉片的光合同化作用，研究水土保持樹種葉片的各種光合作用特性，對制定合理的栽培措施、水土保持植被布局均有十分重要的意義。植物葉片結構特征和光合特性與其所處的環境密切相關，對不同的生境條件會表現出不同的適應特性和適應機制。植物與環境因子相互作用的機理及其對生境的適應均可以通過植物光合特性和葉片性狀以及它們之間的關系反映出來?？λ固厣鷳B系統是受喀斯特環境制約的生態系統。熱帶、亞熱帶喀斯特地區雨水非常豐富，但受地質環境影響，形成一種特殊的巖溶干旱環境，生長的植物常表現出喀斯特植物特有的旱生性、石生性和喜鈣性，因此該區發展經濟林木要充分考慮環境因素對光合作用的影響。

白刺花Sophora davidii（Franch.），為豆科（Legumi-nosae）槐屬多年生灌木，是貴州喀斯特地區廣泛分布的鄉土灌木之一，由于其具有耐熱、耐寒、耐旱、耐貧瘠、耐踐踏、耐刈割及固土保水等生態特性和營養物質豐富、生長迅速、枝葉多、適口性好、產量高等飼用特性，成為石漠化植被恢復的先鋒物種和重要的飼料資源而被廣泛推廣㈣。因此，研究白刺花的光合特性對其更為科學合理的利用具有重要意義。

1研究區自然概況

研究地位于貴州省花溪區麥坪鎮落底村（106°30′35″E，26°28′33″N），是典型的喀斯特高原盆地潛在一輕度石漠化地區。土壤類型主要為黃壤，耕作土層較薄、肥力不足。麥坪鄉屬亞熱帶季風溫潤氣候，高原氣候特點明顯，氣候溫和，光、熱、水同季，平均氣溫14℃，年均降雨量為1102mm，無霜期270天，常由于季節性降水不均造成旱澇災害，加之巖溶地貌發育，漏水嚴重，水資源嚴重缺乏。

2材料與方法

2.1試驗材料

人工種植的5年生白刺花。

2.2方法

2014年10月上旬，晴天，進行白刺花的光合測定試驗，在8：00～18：00時段每2h測定1次，隨機選取3株，每株選取植株3片中上部成熟向陽葉片進行試驗，取平均值計算。

2.3試驗儀器

利用英國ADC Bioscientific公司生產的Lepro+便攜式光合測定儀，使用紅藍光源葉室測定葉片瞬時光合速率等指標。

2.4測定指標

凈光合速率Pn、蒸騰速率Tr、CO₂氣孔導度Gs、細胞間CO₂濃度Ci、大氣溫度T、光合有效輻射PAR、大氣壓P、水分利用效率WUE（水分利用效率WUE=凈光合速率/蒸騰速率）。

統計分析與繪圖：采用IBM SPSS 20.0軟件進行數據統計分析，采用Microsoft Excel 2007軟件進行繪圖。

3結果與分析

3.1大氣參數日變化特征

3.5氣孔導度日變化特征

氣孔導度曲線呈現倒“L”型，在8：00出現最大值，之后一直變化較為平緩，10：00～18：00都為在0.10～0.20直接變化，差異不顯著。

3.6細胞間CO₂濃度日變化特征

細胞間CO₂濃度日變化曲線呈“W”型，在8：00和18：00出現最大值，在14：00出現最小值，10：00～16：00變化幅度較小。

3.7光合速率、蒸騰速率與各因子相關性分析

白刺花的凈光合速率與光合有效輻射、大氣溫度呈極顯著相關，與蒸騰速率、水分利用效率顯著相關，與細胞間C02濃度呈顯著負相關，與氣孔導度顯著性不明顯；蒸騰速率與光合有效輻射、大氣溫度呈極顯著相關，與細胞間C02濃度呈極顯著負相關，與氣孔導度、水分利用效率顯著性不明顯。

4結論與討論

研究白刺花光合生理特點及日變化規律，對于研究石漠化地區水土保持與飼用樹種在水土保持效益及飼用植物栽培技術措施具有一定意義。對白刺花的研究表明，白刺花凈光合速率日變化特征呈現不明顯的“雙峰”型，光合午休現象不明顯，10：00-16：00期間光合作用顯著，表明其受強光合有效輻射和高溫抑制作用不明顯。白刺花的蒸騰速率曲線也表明，其在強光合有效輻射和高溫的作用下，蒸騰作用不受嚴重影響，造成水分利用效率較低，其提水效應顯著，可以充分利用深層的土壤巖溶水。白刺花具備高光合、高蒸騰特性。

石漠化環境種植水土保持林要通過其光合特性了解其利用水分能力的生態意義，以及其種植的社會經濟價值。白刺花的高蒸騰速率可以充分提取深層的土壤巖溶水，對水土保持林建設的成功與否具有重要意義。同時白刺花的飼用價值也增加了農民其在石漠化地區種植的積極性，在增加地表覆蓋的基礎上，提高植保建設的價值，減少水土流失，對整個石漠化治理與生態恢復經濟發展具有重要意義。endprint