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基于夏秋两季黑麦草光合特性的喷播基质含水量阈值分级

刘小勇 史常青 赵廷宁 邢富强 王璞 郝佩雯 张晶晶 王晶 孙慧杰

刘小勇, 史常青, 赵廷宁, 邢富强, 王璞, 郝佩雯, 张晶晶, 王晶, 孙慧杰. 基于夏秋两季黑麦草光合特性的喷播基质含水量阈值分级[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116
引用本文: 刘小勇, 史常青, 赵廷宁, 邢富强, 王璞, 郝佩雯, 张晶晶, 王晶, 孙慧杰. 基于夏秋两季黑麦草光合特性的喷播基质含水量阈值分级[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116
LIU Xiaoyong, SHI Changqing, ZHAO Tingning, XING Fuqiang, WANG Pu, HAO Peiwen, ZHANG Jingjing, WANG Jing, SUN Huijie. Threshold gradient of water content of spraying substrate based on photosynthetic characteristics of Lolium perenne in summer and autumn[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116
Citation: LIU Xiaoyong, SHI Changqing, ZHAO Tingning, XING Fuqiang, WANG Pu, HAO Peiwen, ZHANG Jingjing, WANG Jing, SUN Huijie. Threshold gradient of water content of spraying substrate based on photosynthetic characteristics of Lolium perenne in summer and autumn[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116

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基于夏秋两季黑麦草光合特性的喷播基质含水量阈值分级

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116
基金项目: 国家重点研发计划项目(2019YFF0303202-03)
详细信息
    作者简介: 刘小勇(ORCID: 0000-0002-4827-5690),从事水土保持、生态修复、工程绿化等研究。E-mail: 908602061@qq.com
    通信作者: 史常青(ORCID: 0000-0002-2875-3042),副教授,博士,从事水土保持、生态修复、工程绿化等研究。E-mail: scqbj@126.com
  • 中图分类号: S157.5

Threshold gradient of water content of spraying substrate based on photosynthetic characteristics of Lolium perenne in summer and autumn

  • 摘要:   目的  针对客土喷播基质过度灌溉造成坡面水土流失、影响植物生长等问题,提出植被生长的喷播基质适宜含水量阈值。  方法  采用种植盆模拟裸露创面客土喷播试验,设计5种喷播基质水分梯度;使用Li-6400XT便携式光合仪测定夏、秋季黑麦草Lolium perenne的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间二氧化碳(CO2)摩尔浓度(Ci)等光合参数,分析夏、秋季黑麦草光合参数与喷播基质含水量的关系。  结果  ①夏、秋季黑麦草净光合速率水合补偿点的喷播基质相对含水量(CRW)分别为35.02%和30.83%(即实际质量含水量分别为10.63%和9.36%)。②夏、秋季黑麦草Pn下降,由气孔限制转变为非气孔限制的喷播基质CRW均为55.00%(即实际质量含水量为16.70%)。③黑麦草喷播基质含水量阈值可分为5种类型,即“无产无效水”“低产低效水”“中产中效水”“中产高效水”“高产高效水”。  结论  ①客土喷播绿化以快速恢复植被为目标时,可保持喷播基质含水量在“高产高效水”范围,以此为标准进行灌溉,夏季为76.25%≤CRW≤78.17%,其实际质量含水量为23.15%~23.73%;秋季为73.61%≤CRW≤76.02%,其实际质量含水量为22.35%~23.08%。②客土喷播绿化以提高水分利用效率并恢复基本植被(即恢复到当地自然植被盖度)为目标时,可保持喷播基质含水量在“中产高效水”范围,以此为标准进行灌溉,夏季为55.00%≤CRW≤76.25%,其实际质量含水量为16.70%~23.15%;秋季为55.00%≤CRW≤73.61%,其实际质量含水量为16.70%~22.35%。图10表4参26
  • 图  1  夏、秋季光合有效辐射(PAR)和大气CO2摩尔浓度(Ca)的日变化a的日变化

    Figure  1  Diurnal variation of photosynthetically active radiation (PAR) and atmospheric CO2 concentration(Ca) in summer and autumn and autumn

    图  2  夏、秋季气温(Ta)和相对湿度(Rh)的日变化n)的日变化     

    Figure  2  Diurnal variation of temperature (Ta) and relative humidity (Rh) in summer and autumn) in summer and autumn

    图  3  夏、秋季不同喷播基质含水量下黑麦草净光合速率(Pn)的日变化

    Figure  3  Diurnal variation of net photosynthetic rate (Pn) of L. perenne under different spraying substrate water content in summer and autumn

    图  4  夏、秋季不同喷播基质含水量下黑麦草蒸腾速率(Tr)的日变化

    Figure  4  Diurnal variation of transpiration rate (Tr) of L. perenne under different spraying substrate water content in summer and autumn

    图  5  夏、秋季不同喷播基质含水量下黑麦草水分利用效率(EWU)的日变化

    Figure  5  Diurnal variation of water use efficiency (EWU) of L. perenne under different spraying substrate water content in summer and autumn

    图  6  夏、秋季不同喷播基质含水量下黑麦草气孔导度(Gs)的日变化

    Figure  6  Diurnal variation of stomatal conductance (Gs) of L. perenne under different water content of spraying substrate in summer and autumn

    图  7  夏、秋季不同喷播基质含水量下黑麦草胞间CO2摩尔浓度(Ci)的日变化

    Figure  7  Diurnal variation of intercellular CO2 concentration (Ci) of L. perenne under different water content of spraying substrate in summer and autumn

    图  8  夏、秋季不同喷播基质含水量下黑麦草气孔限制值(Ls)的日变化

    Figure  8  Diurnal variation of stomatal limit value (Ls) of L. perenne under different spraying substrate water content in summer and autumn

    图  9  夏、秋季黑麦草净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)的关系Pn)和气孔导度(Gs)的关系

    Figure  9  Relationship between net photosynthetic rate (Pn) and stomatal conductance (Gs) of L. perenne in summer and autumn

    图  10  夏、秋季黑麦草喷播基质适宜含水量阈值分级坐标轴图示

    Figure  10  The coordinate graphic figures of spraying substrate suitable water content threshold gradient of L. perenne in summer and autumn

    表  1  基质层和种子层的材料配比

    Table  1.   Material ratio of matrix layer and seed layer

    喷播层次客土/
    %
    木纤
    维/%
    稻壳/
    %
    复合肥/
    (g·m−3)
    保水剂/
    (g·m−3)
    粘合剂/
    (g·m−3)
    基质层(10 cm)701020300200150
    种子层(3 cm)6733
      说明:客土、木纤维和稻壳为体积比
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    表  2  夏、秋季不同喷播基质含水量下黑麦草光合生理参数的日均值变化

    Table  2.   Change of daily mean of photosynthetic physiological parameters of L. perenne under different spraying substrate water content in summer and autumn

    CRW/%Pn/(μmol·m−2·s−1)Tr/(mmol·m−2·s−1)EWU/(mol·mol−1)
    夏季秋季夏季秋季夏季秋季
    1006.79±2.01 Abc4.30±0.95 Bb5.59±1.17 Aab2.75±0.16 Bab1.32±0.20 Bbc1.56±0.26 Acd
    8511.17±3.08 Aa6.07±1.24 Ba6.83±1.12 Aa3.13±0.40 Ba1.61±0.22 Ba1.92±0.22 Ab
    709.26±2.79 Aab7.02±1.97 Ba6.76±0.63 Aa2.92±0.59 Ba1.43±0.15 Bab2.37±0.25 Aa
    555.77±2.09 Ac3.77±1.03 Bb4.91±0.93 Ab2.35±0.30 Bbc1.20±0.12 Bbc1.63±0.20 Ac
    402.80±1.66 Ae2.74±0.78 Ab3.03±0.87 Ac2.16±0.28 Ac1.01±0.28 Ac1.28±0.16 Ad
      说明:同列不同小写字母、同行不同大写字母均表示差异显著(P<0.05)
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    表  3  夏、秋季黑麦草光合参数与喷播基质相对含水量的回归模型

    Table  3.   Regression model between photosynthetic parameters of L. perenne and relative water content of spraying substrate in summer and autumn

    参数季节回归模型决定系数FP
    Pn夏季y=−22.092 7+0.813 0x−0.005 2x20.8878.989.12×10−11
    秋季y=−11.584 0+0.471 3x−0.003 1x20.8145.601.49×10−8
    Tr夏季y=−9.497 1+0.398 7x−0.002 5x20.94595.830.000
    秋季y=−0.574 0+0.083 8x−0.000 5x20.8339.085.74×10−8
    EWU夏季y=−0.844 9+0.061 0x−0.000 4x20.8031.053.93×10−7
    秋季y=−2.344 8+0.122 2x−0.000 83x20.7635.291.37×10−7
    Gs夏季y=−0.354 2+0.013 5x−0.000 086x20.7839.974.73×10−8
    秋季y=−0.319 7+0.012 2x−0.000 077x20.8353.943.30×10−9
      说明:y表示各参数,x表示喷播基质相对含水量(CRW)
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    表  4  基于光合特性的黑麦草喷播基质适宜含水量阈值分级

    Table  4.   Threshold gradient of suitable water content of L. perenne spraying substrate based on photosynthetic characteristics

    季节临界值指标临界点对应的CRW基质适宜含水量阈值分级类型基质适宜含水量阈值
    夏季 Pn=0 35.02% 无产无效水 <35.02%
    Pn(sl→nsl) 55.00% 低产低效水 35.02%~55.00%,97.36%~100.00%
    Pn取平均值(Pn-ave) 58.98%~97.36% 中产中效水 78.17%~97.36%
    Pn取最大值(Pn-max) 78.17% 中产高效水 55.00%~76.25%
    EWU取最大值(EWU-max) 76.25% 高产高效水 76.25%~78.17%
    EWU取平均值(EWU-ave) 58.17%~94.33%
    秋季 Pn=0 30.83% 无产无效水 <30.83%
    Pn(sl→nsl) 55.00% 低产低效水 30.83%~55.00%,94.33%~100.00%
    Pn取平均值(Pn-ave) 57.71%~94.33% 中产中效水 76.02%~94.33%
    Pn取最大值(Pn-max) 76.02% 中产高效水 55.00%~73.61%
    EWU取最大值(EWU-max) 73.61% 高产高效水 73.61%~76.02%
    EWU取平均值(EWU-ave) 55.81%~91.42%
      说明:Pn=0为水合补偿点,Pn(sl→nsl)Pn气孔限制转折点
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-13
  • 录用日期:  2022-05-28
  • 修回日期:  2022-05-12

基于夏秋两季黑麦草光合特性的喷播基质含水量阈值分级

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116
    基金项目:  国家重点研发计划项目(2019YFF0303202-03)
    作者简介:

    刘小勇(ORCID: 0000-0002-4827-5690),从事水土保持、生态修复、工程绿化等研究。E-mail: 908602061@qq.com

    通信作者: 史常青(ORCID: 0000-0002-2875-3042),副教授,博士,从事水土保持、生态修复、工程绿化等研究。E-mail: scqbj@126.com
  • 中图分类号: S157.5

摘要:   目的  针对客土喷播基质过度灌溉造成坡面水土流失、影响植物生长等问题,提出植被生长的喷播基质适宜含水量阈值。  方法  采用种植盆模拟裸露创面客土喷播试验,设计5种喷播基质水分梯度;使用Li-6400XT便携式光合仪测定夏、秋季黑麦草Lolium perenne的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间二氧化碳(CO2)摩尔浓度(Ci)等光合参数,分析夏、秋季黑麦草光合参数与喷播基质含水量的关系。  结果  ①夏、秋季黑麦草净光合速率水合补偿点的喷播基质相对含水量(CRW)分别为35.02%和30.83%(即实际质量含水量分别为10.63%和9.36%)。②夏、秋季黑麦草Pn下降,由气孔限制转变为非气孔限制的喷播基质CRW均为55.00%(即实际质量含水量为16.70%)。③黑麦草喷播基质含水量阈值可分为5种类型,即“无产无效水”“低产低效水”“中产中效水”“中产高效水”“高产高效水”。  结论  ①客土喷播绿化以快速恢复植被为目标时,可保持喷播基质含水量在“高产高效水”范围,以此为标准进行灌溉,夏季为76.25%≤CRW≤78.17%,其实际质量含水量为23.15%~23.73%;秋季为73.61%≤CRW≤76.02%,其实际质量含水量为22.35%~23.08%。②客土喷播绿化以提高水分利用效率并恢复基本植被(即恢复到当地自然植被盖度)为目标时,可保持喷播基质含水量在“中产高效水”范围,以此为标准进行灌溉,夏季为55.00%≤CRW≤76.25%,其实际质量含水量为16.70%~23.15%;秋季为55.00%≤CRW≤73.61%,其实际质量含水量为16.70%~22.35%。图10表4参26

English Abstract

刘小勇, 史常青, 赵廷宁, 邢富强, 王璞, 郝佩雯, 张晶晶, 王晶, 孙慧杰. 基于夏秋两季黑麦草光合特性的喷播基质含水量阈值分级[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116
引用本文: 刘小勇, 史常青, 赵廷宁, 邢富强, 王璞, 郝佩雯, 张晶晶, 王晶, 孙慧杰. 基于夏秋两季黑麦草光合特性的喷播基质含水量阈值分级[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116
LIU Xiaoyong, SHI Changqing, ZHAO Tingning, XING Fuqiang, WANG Pu, HAO Peiwen, ZHANG Jingjing, WANG Jing, SUN Huijie. Threshold gradient of water content of spraying substrate based on photosynthetic characteristics of Lolium perenne in summer and autumn[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116
Citation: LIU Xiaoyong, SHI Changqing, ZHAO Tingning, XING Fuqiang, WANG Pu, HAO Peiwen, ZHANG Jingjing, WANG Jing, SUN Huijie. Threshold gradient of water content of spraying substrate based on photosynthetic characteristics of Lolium perenne in summer and autumn[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220116

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