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1、风沙灾祸对棉花的影响（环境科学与技术杂志）2014年第S1期1材料与方法1.1研究区大概情况本研究区位于塔克拉玛干沙漠边缘的阿拉尔地区，位于东经80308158，北纬40224057，属于典型的温带极端大陆性干旱沙漠气候，枯燥少雨，年终降水量少缺乏50mm，植被覆盖度低，多大风，地表蒸发强烈，因而导致该地区常年受风沙影响，降尘量大。1.2试验设置与材料供试材料为陆地棉(ssypiumhirsutumL)中棉49。试验于农一师十二团11连大田进行，供试棉花于2012年4月9日播种，膜下滴管，行距60cm10cm，种植密度2.1105株/hm2，常规大田管理。试验设置2个处理3个重复，即不受风沙影
2、响的棉花处理和受风沙影响的棉花对照；不受风沙影响的棉花即空白设置，为试验点设立3m6m1m的钢架塑料膜试验大棚3个，每个选取4膜棉花作为试验对象，非沙尘天气期间不覆盖塑料棚膜，保证试验大棚处于露天自然环境中；沙尘暴、扬沙天气发生时覆盖棚膜，屏蔽外界沙尘和大风，保护棚内棉花；浮尘天气时只覆盖棚顶薄膜，大棚四周采用250300目纱网遮挡，开展棉花不受风沙危害的观测试验；样本处理则是在自然环境下不做遮盖，使棉花遭到降尘的影响。在棉花苗期到吐絮期的不同生育期选晴天12:00-14:00之间，以Li-6400光合测定系统，测定棉花功能叶片打顶前倒四叶，打顶后顶叶的光合参数，分析受风沙危害的情况下不同生育
3、期棉花叶片光合参数的差异；选取被风沙打伤的功能叶片进行光合参数的测定，比照受伤叶片与正常叶片在光合参数方面的差异；同时收集棉花功能叶片上的自然降尘，然后以Li-6400光合测定系统测定棉花功能叶片的光合参数，分析光合参数随降尘量的变化规律。1.3研究方法1.3.1光合参数的测定在棉花不同生育期，选晴天12:00-14:00之间，以Li-6400光合仪，测定棉花功能叶片的光合参数；每次测定各处理棉花功能叶片510片,取平均值用于统计分析。为减少因环境条件变化引起的测定误差,每次测定争取在30min内完成。1.3.2降尘量的测定用洗瓶将棉花功能叶片上的降尘完全冲洗至预先洗净、烘干、称重的500mL
4、大烧杯中，然后再次进行烘干、称重，大烧杯2次的重量差，即降落在棉花叶片上的降尘量。2结果与分析2.1不同生育期风沙对棉花光合特性的影响试验设置2个处理3个重复，处理是当风沙来之前采用纱网遮盖，即定义为不受风沙影响的棉花；对照是在大田中布设，没有遮盖措施，在自然环境下使棉花遭到风沙的影响，即受风沙影响的棉花。本研究利用Li-6400光合测定系统，分别在2012年5月13日苗期、2012年6月12日蕾期、2012年7月5日花期测定棉花功能叶片的光合参数。本研究光合参数主要分析净光合速率Pn、气孔导度Cs、细胞间CO2浓度Ci和蒸腾速率Tr；由于光合作用与这4个因素密切相关，因而，选择其作为棉花光合
5、特性的主要参数。见表1。在苗期不受风沙影响的棉花样本处理其净光合速率、气孔导度、细胞间CO2浓度、蒸腾速率均高于于不受降尘影响的棉花样本对照。见表2。由表2可知，不受风沙危害的处理与受风沙危害的对照相比，处理的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率均大于对照的；而净光合速率和胞间二氧化碳浓度样本对的差异显著性指标P均小于0.05，故二者差异到达了显著水平；而气孔导度与蒸腾速率的差异不显著；即受风沙影响的棉花与不受风沙影响的棉花在苗期其净光合速率、细胞间CO2浓度上差异显著；而胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率的样本对差异显著性指标P大于0.05，讲明处理的Cs和Tr与对照的Cs和Tr相比，差
6、异性不显著；即受风沙影响的棉花与不受风沙影响的棉花在苗期其气孔导度和蒸腾速率上差异不显著。同理，蕾期进行防风沙处理的棉花处理的各项光合指标比不做风沙处理的棉花对照要高，且到达极显著水平；而花铃期不受风沙危害的处理与受风沙危害的对照相比各项光合参数的差异不显著。因而，讲明棉花受风沙影响的阶段主要在苗期和蕾期，而在花铃期影响不大。其原因在于：风沙主要出如今每年4-6月期间，而影响光合作用的因素是光照、二氧化碳浓度、温度、矿质元素、水分18；降尘附着在棉花叶片上影响了叶片接受光照的效率，也影响了叶片对二氧化碳的吸收，同时也降低叶片上水分的蒸腾速率，因而，受风沙影响的棉花比不受风沙影响的棉花的光合速率
7、、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率要低。而气孔导度表示的是气孔张开的程度，影响光合作用，呼吸作用及蒸腾作用；尤其对蒸腾有直接的影响，其与蒸腾作用成正比；理论上光合速率、胞间二氧化碳浓度和蒸腾作用大，气孔导度也应该大。2.2受伤棉花叶片光合参数的差异显著性分析2.2.1受风沙危害棉花的叶片净光合速率的差异显著性分析受风沙影响的棉花叶片会在风沙的作用下，遭到伤害，并在叶片上留下伤痕。因而，本研究在风沙天气作用后，对棉花叶片进行划分伤斑类型，把棉花功能叶片的伤斑分为2类：新伤和旧伤；即新毁坏的称为新伤，新伤愈合后，称为旧伤。然后利用LI-6400光合测定系统，对新伤叶片、旧伤叶片及未受伤的叶片，进行光合参
8、数的测定。结果见表3。新伤、旧伤和未受伤叶片的光合速率均值分别为17.08、24.06、20.06。由表3可知，对新受伤、旧伤和未受伤棉花的净光合速率进行方差分析，得到它们之间的相伴概率P均小于0.05;讲明三者之间差异显著，即新伤未受伤旧伤。进而可知，受风沙危害而叶片受伤的棉花，在受伤初期，由于伤口未愈合，其净光合速率遭到很大影响；随时间推移，当伤口愈合后，其净光合速率会增大到与未受伤叶片的水平。2.2.2受风沙危害棉花的叶片气孔导度的差异显著性分析新伤、旧伤和未受伤叶片的气孔导度均值分别为0.31、0.41、0.50。由表4可知，对新受伤、旧伤和未受伤棉花的气孔导度进行方差分析，得到新伤与
9、旧伤、未受伤叶片之间的相伴概率均小于0.05；讲明新伤叶片的气孔导度与旧伤、未受伤叶片差异显著；而旧伤与未受伤叶片的相伴概率大于0.05，讲明旧伤叶片的气孔导度与未受伤叶片的差异不显著；即新伤未受伤=旧伤。进而可知，受风沙危害叶片受伤的棉花，在受伤初期，由于伤口未愈合，其气孔导度遭到很大影响；而旧伤叶片与未受伤叶片的气孔导度没有差异。2.2.3受风沙危害棉花的叶片胞间CO2浓度的差异显著性新伤、旧伤和未受伤叶片的胞间CO2浓度均值分别为230.08、233.53、247.74。由表5可知，对新受伤、旧伤和未受伤棉花的胞间CO2浓度进行方差分析，得到未受伤与旧伤、新伤叶片之间的相伴概率均小于0.
10、05；讲明未受伤叶片的胞间CO2浓度与旧伤、新伤叶片差异显著；而旧伤与新伤叶片的相伴概率大于0.05，讲明旧伤叶片的胞间CO2浓度与新伤叶片的差异不显著；即未受伤新伤=旧伤。进而可知，未受伤的棉花，其胞间CO2浓度比新伤和旧伤的大；而旧伤叶片与新伤叶片的胞间CO2浓度没有差异。可能是由于其受伤后叶片的叶面积缩小所致。2.2.4受风沙危害棉花的叶片蒸腾速率的差异显著性新伤、旧伤和未受伤叶片的蒸腾速率均值分别为5.65、7.74、7.29。由表6可知，对新受伤、旧伤和未受伤棉花的净光合速率进行方差分析，得到它们之间的相伴概率均小于0.05；讲明三者之间差异显著，即新伤旧伤未受伤。进而可知，受风沙危
11、害而叶片受伤的棉花，由于伤口的存在，叶面积会缩小，其蒸腾速率遭到很大影响。从图1能够明显地看出，受风沙危害棉花功能叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率，新伤要明显低于旧伤和未受伤的棉花。2.3降尘量与棉花叶片光合参数的相关分析风沙过后的降尘会对棉花叶片的光合作用参数有很大的影响，本研究选择一定区域的棉花，测定棉花功能叶片的光合参数，同时对测定叶片的降尘进行收集，测定其降尘量；分析单位叶面积降尘量与光合参数的相关关系图2，找出相伴概率P最小且决定系数最大的模型参数，进行相关性分析，表7即挑选出的拟合效果最好的模型参数。由表7能够看出，单位叶面积降尘量与叶片净光合速率、气孔导度、胞
12、间CO2浓度和蒸腾速率都表现为相关性显著，其中与叶片净光合速率、蒸腾速率逆函数相关性的相伴概率小于0.01，因而能够以为单位叶面积降尘量与叶片净光合速率、蒸腾速率逆函数相关性到达极显著水平；而与气孔导度三次函数、胞间CO2浓度二次函数相关性的相伴概率均小于0.05，大于0.01，能够以为单位叶面积降尘量与气孔导度、胞间CO2浓度(Ci)相关性到达显著水平。3结论与讨论3.1小结本研究通过设置不同处理，即受风沙危害的棉花和不受风沙危害的棉花；分析受风沙危害的情况下不同生育期棉花功能叶片光合参数的差异；并选取被风沙打伤的功能叶片进行光合参数的测定，比照受伤叶片与正常叶片在光合参数方面的差异；同时收
13、集棉花功能叶片上的自然降尘，然后以Li-6400光合测定系统测定其光合参数，分析光合参数随降尘量的变化规律。1在苗期和蕾期风沙对棉花光合参数的影响非常明显；尤其是净光合速率Pn的差异在两个生育期均到达了极显著水平；而在棉花花铃期的差异不显著；因而，讲明棉花受风沙影响的阶段主要在苗期和蕾期，而在花铃期影响不大。2受风沙影响的棉花叶片会在风沙的作用下，遭到伤害，并在叶片上留下伤痕。新伤棉花功能叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率要明显低于旧伤和未受伤的棉花。3风沙过后的降尘会对棉花叶片的光合作用参数有很大的影响；单位叶面积降尘量与叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率都
14、表现为显著性负相关。3.2讨论光合作用是植物最根本的物质代谢和能量代谢，通过风沙对棉花生理和物质代谢影响的综合研究，找出造成这种影响的一般性机理，对棉花栽培生产有很重要的意义。本研究选择风沙天气比拟典型的塔克拉玛干沙漠边缘的阿拉尔垦区作为研究区，通过设置不同处理，研究风沙对棉花光合特性的影响；只能在一定程度上揭示风沙对棉花光合特性影响的机理，而对这种变化机理，还需从个体微观水平进行探索，如组织水平、细胞水平、分子水平等；了解风沙作用下棉花各生理指标的变化经过及相关关系，进而揭示造成这种生理变化的全经过。此外，由于在不同的生育期，棉花的生理经过也呈现不同的特点，因而，不同物候期，棉花对自然环境的反响和抗性也不同，所以风沙对棉花影响的研究还需充分考虑物候期因素，以探明风沙对棉花不同生育阶段影响的异同。