贝壳堤岛3种灌木光合效率对土壤水分的阈值效应

在淡水资源缺乏、土壤干旱严重的黄河三角洲贝壳堤岛滩脊地带，以优势灌木树种旱柳、杠柳和酸枣为试验材料，基于SPAC系统水分传输理论，进行大田林地幼树"挖沟防渗膜铺垫建陇法"和桶栽苗木"模拟贝壳砂水分生境"平行对比观测的试验设计，采用贝壳砂生境下人工给水和自然耗水相结合获得多级土壤水分梯度(10-12个)的方法；以树干液流测定、气体交换参数测定、叶绿素荧光监测技术为主要手段，揭示不同树种光合效率对根土界面水分变化(从土壤饱和湿度至凋萎湿度)的响应规律，阐明不同树种光合效率发生显著变化的水分临界点及其作用机理(对气孔优化调控、叶绿体碳同化活性、PSⅡ光化学活性限制和PSⅡ光化学效率的反馈调控等进行综合分析)。提出不同树种"光合效率水分临界点"的概念，建立"光合生产力水分阈值分级与评价标准"，定量确定树木生长适宜的土壤水分阈值。研究成果对丰富和发展树木生理生态学研究及植被恢复提供理论与技术支持。

在淡水资源缺乏、土壤干旱严重的黄河三角洲贝壳堤岛滩脊地带，土壤水分是限制贝壳堤岛滩脊地带植被生长乃至演替的主要限制性因子。以优势灌木树种酸枣(Ziziphus jujuba var. spinosus)、杠柳(Periploca sepium)和叶底珠(Securinega suffruticosa)和呈灌木状的旱柳(Salix matsudana)为试验材料，基于SPAC系统水分传输理论，采用树干液流、气体交换参数和叶绿素荧光监测技术，揭示了不同树种光合效率及液流参数对根土界面水分变化的响应规律，阐明了不同树种光合及水分生理参数发生显著变化的水分临界点及其作用机制。提出了不同树种光合及液流参数的水分临界点，建立了不同树种光合生产力水分阈值分级与评价标准，确定了树木生长适宜的土壤水分阈值。项目完成了预期研究目标和研究成果。.贝壳砂生境不同树种树干液流及叶片光合参数对土壤水分具有阈值响应。例如：酸枣树干液流速率、日累积液流量及树干液流密度均随土壤水分的减小先升高后降低。在渍水和干旱胁迫下，酸枣日耗水量均表现为下降趋势，但干旱比渍水胁迫更易导致酸枣苗木液流速率及日耗水量的下降。随干旱胁迫的加重，酸枣树干液流启动和达到峰值时间滞后，结束时间提前，日蒸腾作用时间缩短；活跃期由一天中的12.5 h缩短至8.0 h，日蒸腾耗水量明显降低，对干旱胁迫表现出一定的水分生理调节能力和适应性。.三种灌木在轻度干旱或渍水胁迫时，光合作用主要以气孔限制为主，在严重干旱胁迫时，光合作用主要以非气孔限制为主。酸枣、杠柳和叶底珠叶片气孔限制与非气孔限制的转折点分别出现在RWC为25%、35%和40%时。三种灌木叶片叶绿素荧光参数在非气孔限制为主的水分阈值内发生显著变化，以PSⅡ反应中心为主的光合机构受到损伤。.黄河三角洲贝壳砂生境三种常见灌木叶片的光合作用对土壤水分逆境具有较强的生理适应性和可塑性，呈现一定的阈值效应。酸枣、杠柳和叶底珠苗木生长适宜的RWC分别为56%—80%， 58%—80%，66%—75%。三种灌木中，酸枣苗木对贝壳砂生境土壤水分变化的适应性最强，对干旱生境的忍耐能力最强，并且适宜水分条件下光合作用效率最高；杠柳苗木对土壤水分的适应性、耐旱能力及光合效率水平均次于酸枣；叶底珠苗木最差。研究成果对丰富和发展树木生理生态学研究及植被恢复提供理论与技术支持。