博斯腾湖北岸地下水埋深对芦苇光合特性的影响

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博斯腾湖地下水位近年来变化频繁,对湖区建群种芦苇(Phragmites australis)生长的影响较大。阐明不同地下水埋深对芦苇光合及生长特性的影响,旨在初步探寻芦苇生长的适宜地下水埋深,为湿地植被保育以及生态环境修复提供理论依据。2015年5、7和8月,选定博斯腾湖区域北岸不同地下水埋深(0cm、40cm、80cm和105cm)的芦苇为研究对象,用Li-6400XT便携式光合测定系统对各样地芦苇叶片的光合特性、光合-光响应曲线、光合-CO2响应曲线、叶绿素荧光和地上生长特性参数(株高)进行实地测定。研究结果表明:(1)地下水埋深0cm、40cm、80cm和105cm的芦苇净光合速率日变化均呈“双峰型”曲线,14:00出现明显的“午休”现象。单因素方差分析可知,不同地下水埋深芦苇净光合速率平均值差异极显著(p=0.000<0.01)。按照净光合速率对光合有效辐射的定积分值排序,依次为97.77(105cm)>89.71(0cm)>81.96(80cm)>79.52(40cm),地下水埋深105cm芦苇的净光合速率定积分值最大。(2)地下水埋深0cm时,光合有效辐射和空气相对湿度是影响芦苇光合特性(净光合速率、胞间CO2浓度)的主导因子;地下水埋深40cm时,空气相对湿度是影响芦苇光合特性(胞间CO2浓度)的主导因子;地下水埋深80cm时,光合有效辐射和空气相对湿度是影响芦苇光合特性(净光合速率、胞间CO2浓度)的主导因子;地下水埋深105cm时,光合有效辐射、空气温度和叶温为影响芦苇光合特性(净光合速率、胞间CO2浓度)的主导因子。(3)春季(5月份),地下水埋深40cm芦苇净光合速率极显著高于地下水埋深0cm、80cm和105cm的值(p<0.001);夏季(7月份),地下水埋深40cm和80cm芦苇净光合速率极显著高于地下水埋深0cm和105cm的值(p<0.001)。秋季(8月底),地下水埋深105cm芦苇净光合速率极显著高于地下水埋深0cm、40cm和80cm的值(p<0.001)。(4)采用非直角模型进行光合-光响应曲线进行拟合,分析结果表明,芦苇叶片的最大光合速率排序依次为22.89μmolCO2·m-2·s-1(105cm)>19.92μmolCO2·m-2·s-1(80cm)>17.49μmolCO2·m-2·s-1(0cm)>15.79μmolCO2·m-2·s-1(40cm)。地下水埋深0cm、40cm、80cm和105cm芦苇叶片的光饱和点分别为1082.4、963.6、1333.2和2107.6μmol·m-2·s-1,光补偿点分别为52.8、74.8、37.9和29.7μmol·m-2·s-1,地下水埋深105cm芦苇对强光环境的适应性最强。(5)采用非线性模型进行光合-CO2响应曲线进行拟合,分析结果表明,芦苇叶片的最大光合速率排序依次为48.19μmolCO2·m-2·s-1(105cm)>44.13μmol CO2·m-2·s-1(80cm)>16.83μmol CO2·m-2·s-1(0cm)>13.54μmol CO2·m-2·s-1(40cm)。地下水埋深0cm、40cm、80cm和105cm芦苇CO2饱和点分别为1183.94、810.51、1402.74和1809.53μmolCO2·m-2·s-1,CO2补偿点分别为16.83、13.54、44.13和48.19μmolCO2·m-2·s-1。(6)单因素方差分析表明,8:00-20:00时段,地下水埋深0cm、40cm、80cm和105cm芦苇各荧光参数平均值差异极显著(p<0.01)。芦苇F0值排序为:333.2±6.1(105cm)>318.5±4.6(80cm)>308.6±6.4(40cm)>240.5±9.6(0cm),芦苇Fm值排序为:1892.6±49.3(105cm)>1807.4±27.4(80cm)>1719.6±31.5(40cm)>1268.3±49.2(0cm),芦苇Fv/F0值排序为:4.67±0.078(105cm)>4.50±0.023(80cm)>4.57±0.025(40cm)>4.28±0.061(0cm)。(7)单因素方差分析表明,5月、7月、8月和10月,地下水埋深0cm、40cm、80cm和105cm芦苇株高的平均值差异均极显著(均为p=0.000<0.01)。5月,芦苇的株高平均值排序依次为31.4±0.6cm(40cm)>27.1±2.6cm(80cm)>21.9±0.4cm(105cm)>15.6±0.3cm(0cm);7月,芦苇的株高平均值排序分别为100.7±2.3cm(40cm)>77.4±3.6cm(80cm)>72.8±2.7cm(105cm)>63.7±1.3cm(0cm);8月,芦苇的株高平均值排序分别为119.69±3.7cm(105cm)>118.31±1.6cm(40cm)>106.50±4.5cm(80cm)>95.38±2.3cm(0cm);10月,芦苇的当年株高排序为197.6±0.7cm(105cm)>174.8+1.2cm(80cm)>155.5±0.8cm(40cm)>131.4±0.5cm(0cm)。5月和7月,地下水埋深40cm芦苇株高平均值均极显著高于其他处理的值(p<0.01);8月,地下水埋深105cm芦苇株高极显著高于其他处理的值(p=0.000<0.01);10月(即当年株高),地下水埋深105cm的芦苇的株高值最大。结论:综上分析,新疆焉耆盆地博斯腾湖北岸,地下水埋深105cm较其它地下水埋深(0cm、40cm和80cm)更适宜芦苇进行光合作用和生长。
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