红富士苹果园冠层太阳辐射分布及水分生态生理研究

【摘要】：果园冠层结构及水分生态生理特性对果树群体光能空间分布和光合作用及生长发育和果品产量质量形成具有重要影响。本文采用3415-LQF5光量子计和WinSCANOPY植物冠层分析仪,于2009至2010对山东省肥城市潮泉镇上寨村25年生‘长富2号’苹果园冠层光能分布和叶面积指数的时空变化规律及二者的关系进行了动态观测研究,以阐明树体光能利用及光合生产潜力,为果园群体结构调整、肥水管理和合理负载量确定提供理论依据;采用CIRAS-Ⅱ光合分析系统,对比测定分析了活体枝叶片和离体枝叶片的光合、蒸腾特性,以阐明果树光合作用和水分利用效率的变化规律及叶片水势对光合作用和水分利用效率的调节作用,为果园合理水分管理提供理论依据。于2009年生长季节,在山东农业大学试验站对不同水分梯度下2年生盆栽红富士苹果幼树水分胁迫条件下生理生化进行了研究,以阐明水分胁迫对富士苹果幼树的影响。 主要研究结果如下: 1、不同冠层和不同空间方位的光能分布变化以及最大光照强度的获得与太阳高度角的变化密切相关;冠层的消光系数由外及内逐渐增大;生长季节日周期各冠层的光能分布呈现单峰曲线,在正午时刻达到日周期最大值,各季节冠层平均光照强度依次为春季夏季秋季;各冠层生长季节平均光照强度自上而下逐渐降低;相对光照强度小于自然光强30%的树冠所占比例随生长季节的延长逐渐增加;年周期冠层透光率与叶面积指数呈相反的变化趋势。不同方位冠层平均光照强度与叶面积指数呈显著的负相关(r=-0592*),与林隙分数呈极显著的正相关(r=0.722**),与平均叶倾角呈显著的正相关(r=0.647*)。冠层光能的截获主要集中在次外层和内层。 2、富士苹果的叶片光饱和点为1908.3062μmol?m-2?s-1,光补偿点为48.3251μmol?m-2?s-1 ,最大光合速率为22.6427μmol?m-2?s-1 ,暗呼吸反应速率为-2.2669μmol?m-2?s-1;光合速率在日周期内呈现单峰曲线,在10:00时达到一天内的最大值,随后逐渐下降,具有“午休”现象,气孔限制作用是影响光合速率降低的主要因素;充足的水分环境能够有效的消除“午休”现象,降低气孔限制作用,提高树体的光合能力;光合速率的季节变化呈现单峰曲线,在7月份达到最大值;富士苹果的光合速率是由蒸腾速率、气孔导度、温度和叶片水势多因素共同作用的结果;红富士苹果在抽梢展叶期、开花坐果期、花芽分化期,叶片水势不断下降,树体枝叶光合速率、蒸腾速率都明显小于离体枝叶片,叶片水势的降低在一定程度上限制了蒸腾速率,降低了光合速率。根据生长季节水分利用效率逐渐上升的趋势,应该在4月份适当的及时灌水补充树体水分;在6、7月份时树体的水势下降到最大,这时水分的胁迫却提高了树体的光合速率,在这个时期应当给与适当的干旱;在8月份以后树体的水分利用效率提高,活体枝叶片光合速率和蒸腾速率与离体枝叶片的差异变小,考虑到果实膨大的需要,应给与适当的灌水。 3、PEG模拟干旱条件下富士苹果叶片下光合速率都呈现单峰曲线;20%和40% PEG浓度条件下的光合速率值高于60%和80%浓度条件下的光合速率值。各浓度梯度处理在8:00时达到一天内的最大值然后开始下降,都明显小于饱和水势的光合速率值;自然持续干旱形成水分梯度条件下,富士苹果幼树的生理生化特性表现出:在处理的前三天,叶片光合速率上升,随后逐渐下降;随着干旱胁迫时间的延长,游离脯氨酸含量呈现上升的趋势,SOD、POD酶活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量呈先升后降的趋势,MDA含量表现出前期降低、中期升高、末期下降的趋势。