三种荒漠植物叶绿素荧光参数日变化特征

doi:10.11686/cyxb2020345

摘要/Abstract

摘要：

利用Photosynq MultiseQ多功能植物测量仪测定塔克拉玛干沙漠腹地3种主要防护林植物头状沙拐枣、多枝柽柳和梭梭的叶绿素荧光参数日变化，探讨其与环境因子的关系，以揭示3种植物对极端环境的适应策略，为沙漠公路防护林的管护提供理论依据。结果表明：1）3种土壤都呈碱性；0~30 cm土层中的电导率（EC）远高于30 cm以下的土层。1 m内梭梭土层中的含水量高于多枝柽柳高于头状沙拐枣。2）3种植物的光合有效辐射（PAR）、叶片温度和线性电子传递（LEF）及植物周围的大气温度日变化均先升后降，且都在14：00达到最高；而大气湿度、实际光化学效率Y_（II）日变化均呈‘V’型。3）PAR基本上与3种植物的LEF、非光化学淬灭系数（NPQ）、调节性能量耗散量子产量Y_（NPQ）、非调节性能量耗散量子产量Y_（NO）呈显著正相关，与实际光化学效率Y_（II）呈显著负相关；3种植物的Y_（II）与Y_（NPQ）、Y_（NO）均呈极显著负相关。3种植物的LEF、Y_（II）、Y_（NPQ）的日均值差异不显著，但梭梭与多枝柽柳的NPQ和Y_（NO）日均值差异显著。4）在3种植物的叶绿素荧光参数中，梭梭和头状沙拐枣的LEF、NPQ和Y_（II）要高于多枝柽柳；而多枝柽柳的Y_（NO）要显著高于头状沙拐枣和梭梭。因此，高温和高光均对3种植物造成了不同程度的影响，通过主成分分析表明，3种植物的抗逆性强弱顺序分别为梭梭>头状沙拐枣>多枝柽柳。

关键词: 头状沙拐枣, 梭梭, 多枝柽柳, 叶绿素荧光参数, 塔克拉玛干沙漠, 高温、高光胁迫

Abstract:

This research evaluated the relationship between chlorophyll fluorescence parameters and environmental factors in three common species of shelterbelt plants （Calligonum caput-medusae， Tamarix ramosissima， and Haloxylon ammodendron） found in the hinterland of Taklimakan Desert in order to elucidate the adaptation strategies of the three species in an extreme environment， and to provide theoretical data to assist with the management and protection of the highway shelterbelt. Diurnal changes in chlorophyll fluorescence were measured using a Photosynq MultiseQ multi-function plant-measuring instrument. There were four main conclusions. 1） All three soils were alkaline， and electrical conductivity （EC） values of the 0-30 cm soil layer were significantly higher than in soil below 30 cm depth. The water content in the upper 1 m of the soil profile ranked： H. ammodendron>T. ramosissima>C. caput-medusae. 2） The diurnal variation in photosynthetically active radiation （PAR）， atmospheric temperature， leaf temperature， and linear electron flux （LEF） increased through the morning to peak values at approximately 14：00 h and then declined， while values for atmospheric humidity and actual photochemical efficiency Y_（II） showed a ‘V’ shape. 3） For all the three plant species， PAR data had significant positive correlations with LEF， non-photochemical quenching coefficient （NPQ）， adjusting energy dissipation quantum yield ［Y_（NPQ）］， and non-adjusting energy dissipation quantum yield ［Y_（NO）］， however， they showed a significant negative correlation with actual photochemical efficiency ［Y_（II）］. In addition， Y_（II） had an extremely significant negative correlation with Y_（NPQ） and Y_（NO）. 4） Among the chlorophyll fluorescence parameters of the three plant species， LEF， NPQ， and Y_（II） of both H. ammodendron and C. caput-medusae were higher than those of T. ramosissima， while Y_（NO） of T. ramosissima was significantly higher than that of C. caput-medusae and H. ammodendron. Therefore， high temperature and high light intensity exerted different effects on the three species， and the stress resistance of the three species indicated by principal component analysis ranked H. ammodendron>C. caput-medusae>T. ramosissima.

Key words: Calligon caput-medusae, Haloxylon ammodendron, Tamarix ramosissima, chlorophyll fluorescence parameters, Taklimakan Desert hinterland, high temperature， high light stress

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图/表 7

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植物类型 Plant type	测定指标 Fluency indices	大气湿度 Atmospheric humidity	大气温度 Atmospheric temperature	叶片温度 Leaf temperature	光合有效辐射 PAR	线性电子传递 LEF	非光化学淬灭系数NPQ	实际光化学效率 Y_（II）	调节性能量耗散量子产量Y_（NPQ）
头状沙拐枣C. caput-medusae	大气温度Atmospheric temperature	-0.851**
	叶片温度Leaf temperature	-0.884**	0.956**
	光合有效辐射PAR	-0.347	0.549	0.653
	线性电子传递LEF	-0.297	0.500	0.614	0.995**
	非光化学淬灭系数NPQ	-0.427	0.554	0.677	0.859*	0.891**
	实际光化学效率Y_（II）	0.068	-0.207	-0.349	-0.927**	-0.944**	-0.787*
	调节性能量耗散量子产量Y_（NPQ）	-0.153	0.319	0.454	0.963**	0.978**	0.845*	-0.992**
	非调节性能量耗散量子产量Y_（NO）	0.108	-0.041	0.095	0.785*	0.803*	-0.594	-0.951**	0.905**
多枝柽柳T. ramosissima	大气温度Atmospheric temperature	-0.955**
	叶片温度Leaf temperature	-0.898**	0.977**
	光合有效辐射PAR	-0.386	0.525	0.609
	线性电子传递LEF	-0.229	0.385	0.518	0.964**
	非光化学淬灭系数NPQ	0.693	-0.641	-0.487	0.119	0.342
	实际光化学效率Y_（II）	0.073	-0.157	-0.284	-0.884**	-0.939**	-0.511
	调节性能量耗散量子产量Y_（NPQ）	0.063	0.053	0.223	0.747*	0.884**	0.710	-0.918**
	非调节性能量耗散量子产量Y_（NO）	-0.189	0.208	0.248	0.830*	0.773*	0.168	-0.866**	0.599
梭梭 H. ammodendron	大气温度Atmospheric temperature	-0.935**
	叶片温度Leaf temperature	-0.908**	0.961**
	光合有效辐射PAR	-0.358	0.470	0.509
	线性电子传递LEF	-0.268	0.402	0.476	0.986**
	非光化学淬灭系数NPQ	-0.565	0.664	0.737	0.831*	0.818*
	实际光化学效率Y_（II）	0.269	-0.343	-0.406	-0.985**	-0.979**	-0.783*
	调节性能量耗散量子产量Y_（NPQ）	-0.450	0.500	0.570	0.880**	0.856*	0.961**	-0.869**
	非调节性能量耗散量子产量Y_（NO）	0.446	-0.369	-0.314	0.501	0.560	-0.008	-0.581	0.138

植物类型 Plant type	测定指标 Fluency indices	大气湿度 Atmospheric humidity	大气温度 Atmospheric temperature	叶片温度 Leaf temperature	光合有效辐射 PAR	线性电子传递 LEF	非光化学淬灭系数NPQ	实际光化学效率 Y_（II）	调节性能量耗散量子产量Y_（NPQ）
头状沙拐枣C. caput-medusae	大气温度Atmospheric temperature	-0.851**
	叶片温度Leaf temperature	-0.884**	0.956**
	光合有效辐射PAR	-0.347	0.549	0.653
	线性电子传递LEF	-0.297	0.500	0.614	0.995**
	非光化学淬灭系数NPQ	-0.427	0.554	0.677	0.859*	0.891**
	实际光化学效率Y_（II）	0.068	-0.207	-0.349	-0.927**	-0.944**	-0.787*
	调节性能量耗散量子产量Y_（NPQ）	-0.153	0.319	0.454	0.963**	0.978**	0.845*	-0.992**
	非调节性能量耗散量子产量Y_（NO）	0.108	-0.041	0.095	0.785*	0.803*	-0.594	-0.951**	0.905**
多枝柽柳T. ramosissima	大气温度Atmospheric temperature	-0.955**
	叶片温度Leaf temperature	-0.898**	0.977**
	光合有效辐射PAR	-0.386	0.525	0.609
	线性电子传递LEF	-0.229	0.385	0.518	0.964**
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梭梭 H. ammodendron	大气温度Atmospheric temperature	-0.935**
	叶片温度Leaf temperature	-0.908**	0.961**
	光合有效辐射PAR	-0.358	0.470	0.509
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	非光化学淬灭系数NPQ	-0.565	0.664	0.737	0.831*	0.818*
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