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毛竹(Phyllostachys edulis)在我国南方广泛栽培。水分供应状况是影响毛竹林生长的关键因素之一,但近年来由于全球气候变化,南方地区降水季节分布越来越不均匀,造成了毛竹林的普遍减产和竹材质量(粗度、节间长度)下降,甚至严重破坏了毛竹林的生态系统。2013年,浙江省更是经历了连续40多天的极端高温干旱天气,较大面积毛竹林出现了枯死现象,甚至连一些水分供应条件较好的毛竹林,也出现了叶子卷曲现象,影响了毛竹林的光合生产力。高温与干旱极大地降低了土壤含水量,影响了毛竹林鞭根系统更新及笋芽分化,已使浙江省2013年的冬笋和鞭笋产量严重下降。毛竹作为一种克隆植物,它能够通过地下鞭在克隆分株之间进行水分运输与分享,从而实现毛竹林的水分生理整合。为揭示毛竹对伐桩注水的生理响应,为毛竹林节水灌溉措施的制定和大径材的培育生产提供理论参考,于2015-2016年在杭州市富阳区中国林科院亚热带林业研究所庙山坞自然保护区的毛竹林中开展了模拟土壤干旱环境下不同数量注水伐桩对毛竹叶片生理特性及光合蒸腾特性的影响,自然环境下不同数量注水伐桩对毛竹光合蒸腾特性的月变化、季节变化的影响,毛竹伐桩内壁吸水能力及其与环境因子关系,毛竹伐桩根系生理特性与灌水年限关系等研究。得出以下结论:1模拟土壤干旱环境下毛竹对伐桩注水的生理响应在毛竹林样地内铺设塑料薄膜模拟土壤干旱环境,设置CK(0个伐桩注水/亩),T1(40个伐桩注水/亩)和T2(60个伐桩注水/亩)3种灌水处理进行研究,结果表明,在毛竹林中增加注水伐桩可以显著提高毛竹的光合蒸腾能力和抗氧化能力,并且在模拟土壤干旱环境30d、60d和90d时,毛竹净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和叶片光合色素含量均与注水伐桩数量正相关,而叶片丙二醛(MDA)含量、相对电导率和过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均与注水伐桩数量负相关。模拟土壤干旱环境时间越长,注水伐桩对毛竹林的影响作用也越显著。2模拟土壤干旱环境下伐桩注水对不同年龄毛竹叶片生理特性的影响模拟土壤干旱环境两个月后,增加注水伐桩对1、2和3年生毛竹的光合蒸腾能力、叶片光合色素含量、MDA含量及SOD、CAT和POD活性均产生了较大的影响。随着模拟干旱程度的增加(即注水伐桩数量的减少),1、2和3年生毛竹净光合速率、蒸腾速率及叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均有不同程度的降低,叶片MDA含量和SOD、CAT、POD的活性均有一定程度的升高。3个年龄毛竹的净光合速率、蒸腾速率和叶片光合色素含量与注水伐桩数量正相关,而叶片MDA含量及SOD、CAT和POD活性与注水伐桩数量负相关。3模拟土壤干旱环境下伐桩注水对毛竹光合蒸腾特性的影响模拟土壤干旱环境两个月时,不同数量注水伐桩处理毛竹的净光合速率与蒸腾速率日变化均呈单峰曲线,均未出现“光和午休”现象,毛竹净光合速率与蒸腾速率全天均表现为T2>T1>CK,增加注水伐桩数量在一定范围内可以提高毛竹净光合速率与蒸腾速率,增加毛竹光合产物的积累,毛竹净光合速率和蒸腾速率均与注水伐桩数量正相关。不同处理毛竹的水分利用效率均呈双峰曲线,毛竹水分利用效率全天基本表现为CK>T1>T2,毛竹水分利用效率与注水伐桩数量负相关,干旱胁迫在一定程度上可以提高毛竹的水分利用效率。4伐桩注水下毛竹光合蒸腾特性月变化自然状态下,在毛竹林样地内设置CK(0个伐桩注水/亩),T1(40个伐桩注水/亩)和T2(60个伐桩注水/亩)3种灌水处理。研究表明,不同处理毛竹净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、气孔限制值和水分利用效率各月均基本表现为T2﹥T1﹥CK;不同处理毛竹胞间CO2浓度各月均基本表现为CK﹥T1﹥T2。T1和T2处理毛竹的净光合速率和蒸腾速率与CK处理相比最大增幅均出现在5月;T1和T2处理毛竹水分利用效率与CK处理相比最大增幅分别出现在11月和7月;T1和T2处理毛竹叶片气孔导与CK处理相比最大增幅分别出现在5月和10月;T1和T2处理毛竹叶片胞间CO2浓度与CK处理相比最大降幅均出现在10月;T1和T2处理毛竹气孔限制值与CK处理相比最大增幅分别出现在1月和10月。在毛竹林中增加注水伐桩能够改变毛竹净光合速率和蒸腾速率与环境因子之间的相关关系。5伐桩注水下毛竹光合蒸腾特性季节变化自然状态下,不同处理毛竹净光合速率和蒸腾速率四季均基本表现为T2﹥T1﹥CK,春冬季不同处理毛竹净光合速率和蒸腾速率日变化趋势均为单峰曲线;夏秋季CK处理毛竹净光合速率和蒸腾速率日变化趋势均为双峰曲线,出现了“光合午休”现象,而T1和T2处理毛竹净光合速率和蒸腾速率均呈单峰曲线;不同处理毛竹气孔导度、水分利用效率和气孔限制值四季基本均表现为T2﹥T1﹥CK;3种处理毛竹胞间CO2浓度四季基本均基本表现为CK﹥T1﹥T2。在毛竹林中增加注水伐桩在一定程度上可以改变毛竹四季净光合速率和蒸腾速率与各主要环境因子的相关关系。6毛竹伐桩内壁吸水能力及其与环境因子关系自然状态下,通过对10-15cm径阶毛竹伐桩内壁的吸水量及其与各主要环境因子的相关性进行研究表明,毛竹伐桩内壁吸水量与降雨量显著负相关(P﹤0.05),与土壤相对湿度极显著负相关(P﹤0.01)。各径阶毛竹伐桩内壁的吸水量全年均呈双峰变化,全年毛竹伐桩内壁吸水量的两个高峰阶段分别为1-3月和8-10月,各径阶毛竹伐桩内壁吸水量最小月份均出现在4月,最大月份均出现在8月。通过对一年的加水数据进行分析可知,在雨季以50天左右加一次水较好,而干旱季节以20天左右加一次水为宜。7毛竹伐桩根系生理特性与灌水年限关系对毛竹伐桩进行不同年限灌水的研究表明,随着灌水年限的增加,毛竹伐桩根系SOD、POD和CAT活性均在升高,根系活力和抗氧化能力明显下降,毛竹伐桩根系氧化酶活性、相对电导率和MDA含量与灌水年限正相关,伐桩根系活力和可溶性蛋白含量和灌水年限负相关。随着毛竹伐桩灌水年限的不断增加,其根系渗透调节功能逐年降低,同时伐桩根系细胞膜脂过氧化逐年加重。综合分析认为灌水年限在1年之内伐桩的吸水能力相对较好。8两种环境条件下毛竹对伐桩注水的主要生理响应变化的比较对两种环境条件下增加注水伐桩后毛竹的主要生理指标进行比较表明,增加相同数量注水伐桩的情况下,模拟土壤干旱样地内毛竹伐桩的总吸水量均高于自然状态下样地内毛竹伐桩的总吸水量。在整个试验过程中,仅模拟土壤干旱且增加18个注水伐桩的样地内毛竹的净光合速率与蒸腾速率出现略高于或略低于自然状态下的未增加注水伐桩样地内毛竹净光合速率与蒸腾速率的现象。因此,为避免干旱季节对毛竹正常生长造成不良影响,在毛竹林中以增加60个伐桩注水/亩进行灌溉的效果最好。