Oxf.: 232.41 Vpliv vodnega stresa na fotosintetska dejavnost sadik smreke (Picea abies) Alenka GABERŠČIK*, Andrej MARTINČIČ** Izvleček Gaberščik, A., Martinčič, A.: Vpliv vodnega stresa na fotosintetska dejavnost sadik smreke (Picea abies). Gozdarski vestnik, št. 10/1989. V slovenščini, cii. lit. 7. Članek podaja rezultate poskusov, pri katerih se je ob različnih svetlobnih razmerah ugotavljala intenzivnost fotosinteze sadik smreke (Picea abies) v odvisnosti od vlažnosti iglic oz. preskrb- ljenosti sadik z vodo. Prikazana je tudi različna sposobnost premagovanja vodnega stresa in raz- ličen čas, ki je potreben za obnovitev fotosinteze po vodnem stresu pri sadikah smreke v različnih letnih obdobjih. 1. UVOD Prav tako kot ogljikov dioksid je tudi voda pomemben del procesa fotosinteze. Zmanj- šana količina vode neposredno vpliva na dejavnost rastlin - na prenos elektronov v procesu fotosinteze in na dejavnost enci- mov v sekundarnih reakcijah. Glavna posle- dica pomanjkanja vode je zapiranje listnih rež, tako je prekinjena preskrba z ogljikovim dioksidom. Izraz suša navadno povezu- jemo z obdobjem brez padavin, vendar pa vemo, da so vzroki lahko še drugje. Do pomanjkanja vode lahko pride zaradi nizkih temperatur, ko voda v tleh zmrzne - to je t. i. fizikalna suša. Preskrba z vodo pa je lahko motena tudi pri presajanju sadik. V naših raziskavah smo poskušali ugotoviti, kako vpliva pomanjkanje vode pri izkopanih sadikah smreke (Picea abies) na fotosintet- ska dejavnost in kakšna je reaktivacija, ko se hidratura rastlin in vodni potencial prsti v okolici korenin obnovi. " Mag. A. G., dipl. biol., Inštitut za biologijo Univerze v Ljubljani, 61000 Ljubljana, YU ** Prof. dr. A. M., dipl. biol., Biotehniška fakul- Synopsis Gaberščik, A., Martinčič, A.: The Influence of Water Stress on the Photosyntetic Activity of Norway Spruce Tree (Picea abies) Plants. Go- zdarski vestnik, No. 10/1989. ln Slovene, lit. quot. 7. The article deals with the results of the tests in which the intensity of the photosynthesis in Picea abies plants was established in different illumina- tion conditions in relation to the humidity of needles or the water supply rate in plants. Diffe- rent ability of conquering water stress and diffe- rently long time which is required for the reesta- blishing of the photosynthesis after the water stress in Picea abies plants during different pe- riods of the year are also presented. 2. MATERIAL IN METODE Meritve neto fotosintetske aktivnosti Sadike smrek smo prenesli v laboratorij. Fotosintetska dejavnost smo merili na eno- letnih vejnih vršičkih nepoškodovanih rast- lin z infrardečim analizatorjem (IRGA, The analytical Development Co. Ltd., tip 225/2, Hoddesdon, England). Meritve so potekale po metodi odprtega sistema, ki so jo opisali Šestak in sod. (1971 ). Koncentracija C02 v zraku je bila 640-700 f.lg/1. Med posku- som je relativna vlaga v asimilacijski kiveti nihala med 60 in 70 %, temperatura pa je bila 14±2,5°C. Določanje količine vode v iglicah Količino vode v iglicah smo določali iz sveže in suhe teže iglic. Vzorcem iglic smo določili svežo težo. Nato smo jih sušili v sušilniku 24 ur pri 1 OS oc. Računsko smo vrednosti izrazili kot vsebnost vode glede na trenutno svežo težo rastline. teta, VTOZD za biologijo, 61000 Ljubljana, Ašker- WC FWact- DW FWact 100% čeva 12, YU G. V. 10/89 435 Slika 1 : Neto fotosintetska dejavnost sadik smreke v odvisnosti od svetlobe in vsebnosti vode (% sveže teže iglic) v jesenskem času (pokončne črte pomenijo standardno napako, n = 5) we - (water ,content) vsebnost vode FWact- (actual 'fresh weight) trenutna sveža teža OW - (dry weight) suha teža Ker meritve dejavnosti fotosinteze v odvi- snosti od količine vode v rastlini niso zve- zne, smo točko, pri kateri sadike prenehajo fotosintetizirati, določali računsko. Vredno- sti neto fotosinteze (Ya) v odvisnosti od vsebnosti vode glede na trenutno svežo težo iglic (xa) ležijo na logaritemski krivulji. Na semilogaritemskem diagramu smo z regresije določili enačbe premic za meritve dejavnosti pri določenih svetlobnih intenziv- nostih (slika 1, 2). Koeficienti korelacija so bili med 0,97-0,99. Dobili smo enačbe krivulj Ya = ln (kxa + n). Točka, pri kateri dejavnost preneha, je povprečna vrednost izračunanih vrednosti x (vsebnost vode v svežih iglicah) pri različni svetlobni intenziv- nosti, ko je y (neto fotosinteza) enako O. 436 G. V. 10/89 3. IZSLEDKI IN OBRAVNAVA Rezultati meritev fotosintetska dejavnosti v odvisnosti od svetlobe in vsebnosti vode jeseni so prikazani na sliki 1. Ne glede na intenzivnost svetlobe se listne reže zaprejo, ko se vsebnost vode zniža na 50,7 % sveže teže iglic. Proti koncu zime pa tole- rantnost sadik smreke naraste. Neto asimi- lacija co2 preneha pri 44,9 % vode v tkivu (slika 2). Precej se poveča tudi fotosintet- ska zmogljivost rastlin, saj so vrednosti, ki smo Jih izmerili v marcu, približno za četrtino višje. Reaktivacija po rehidrataciji sadik je postopna. Pozno jeseni se dejavnost, kljub hitrejšemu alarmu - zapiranju listnih rež, obnovi v manjši meri kot v marcu. Po 18 dneh je bila pri sadikah, presajenih jeseni, asimilacija C02 le 50% (slika 3). Naklon krivulje pa nakazuje še dolgotrajno reakti- vacijo. Slika 2: Neto fotosintetska dejavnost sadik smreke v odvisnosti od svetlobe in vsebnosti vode (% sveže teže iglic) v poznozimskem času (pokončne črte pomenijo standardno napako, n = 5) ao~--------------------------~ / 1 1 ~ / / / / / /---- / 0~----~----~----.-----.-~ o 4 8 12 čas po sajenju dan Slika 3: Obnovitev dejavnosti sadik srn reke po rehidraciji (-jeseni, ---- pozno pozimi) Iz literature je znano, da se pri večini rastlin fotosintetska dejavnost zniža za 40 %-60 %, če se hidratura (vsebnost vode glede na saturacijsko vrednost) zmanjša za polovico. Edini vzrok za to pa ni pomanjka- nje C02, ampak tudi neposreden vpliv na fotosin!~tski aparat na ravni kloroplasta (KAISER 1987). Dejavnost rastlin pa lahko preneha tudi zaradi drugih sprememb v okolju. Pomemben signal, zaradi katerega se listne reže na svetlobi začnejo zapira,ti, je znižanje relativne zračne vlage. Listne reže se lahko zaprejo, preden se spremeni vodni status rastline (SCHULZE 1986). Da bi se temu izognili, so naše meritve pote- kale pri optimalni zračni vlagi. Drugi vzrok, ki povzroči zapiranje listnih rež in zato tudi G. V. 10/89 437 zmanjšanje fotosintetska dejavnosti, je zni- žanje vodnega potenciala prsti. Ta signal se prenese do listov in reže se začno zapirati tudi, če se hidratura rastlinskega tkiva ne zniža (DAVIES in sod. 1986). Ko sadike, ki jih potrebujemo za pogo- zdovanje, izkopljemo, se vodni potencial prsti v okolici korenin hitro zniža, kar pa povzroči dokaj hitro zmanjševanje dejavno- sti rastlin. Stopnja, do katere se sadike med prevozom izsušijo, pa neposredno vpliva na nadaljnji razvoj rastlin na novem rasti- šču. Dejavnost se postopoma obnovi, če pa se sadike preveč izsušijo, propadejo. El Auoni (1976) je pri raziskavah vpliva vodnega deficita na črni bor ugotovil, da je hitrost reakcije listnih rež odvisna od staro- sti iglic. Pri iglicah, starih tri mesece, se listne reže zaprejo pri padcu hidrature za 22 %, pri starosti desetih mesecev pa se reže zaprejo šele pri padcu hidrature za 28 %. To je najbrž pogojeno s hitrejšim alarmom pri mlajših iglicah (zaradi slabše izdiferenciranosti in prepustnosti kutikule). Tako lahko razliko med jesenskimi in po- znozimskimi meritvami deloma pripišemo tudi različni starosti iglic. Kljub nižji vsebnosti vode, pri kateri de- javnost sadik preneha, pa se je fotosinteza marca obnovila v večji meri kot jeseni. Iz tega lahko sklepamo, da se pri sadikah smreke pozimi poveča odpornost proti suši. Povečana odpornost je logična posledica sprememb na rastišču, predvsem pri od- nosu korenine - fizikalna suša. Lindsay ('1971) navaja, da je vodni potencial pri vrsti Picea engelmannii in vrsti Abies lasiocarpa največji poleti, potem se naglo zniža in je pozno jeseni in pozimi najnižji. Med letom se spreminja tudi kritična meja vsebnosti vode v iglicah. Tranquillini ('1979) je ugoto- vil, da so smreke (Picea abies) za izsuševa- nje najbolj občutljive poleti, v hladnih zim- skih mesecih pa se njihova odpornost po- stopoma poveča. LITERATURA 1. Davies, W. J., Metcalfe, J., Lodge, T. A. & da Costa, A. R., 1986. Plant growth substances and the regulation of growth under drought. Aust. J. Plant Physiol. 13: 105-125. 2. El Aouni, M. H., 1976. Action du deficit hydrique interne sur les mouvements stomati- ques, la transpiralion et la photosynthese nette d'aiguilles excisees de Pin noir d'Autriche (Pinus nigra ARN). Evolution avec l'age foliaire. Photo- synthetica 10 (4): 404-410. 3. Kaiser, M. W., 1987. Effects of water deficit on photosynthetic capacity. Physiol. Plantarum 71: 142-149. 4. Lindsay, J. H., 1971. Annual cycle of leaf water potential in Picea engelmannii and Abies Iasiocarpa at timberline in Wyoming. Arct. Alp. Res. 3: 131-138. 5. Schulze, E. D., 1986. Carbon dioxide and water wapor exchange in response to drought in the atmosphere and in the soil. Annu. Rev. Plant. Physiol. 37: 247-274. 6. šestak, Z., čatsky, J., Jarvis, P. G., 1971. Plant photosynthetic production. Manual of met- hods. Junk W. N. V. Publishers, The Hague. 7. Tranquillini, W., 1979. Physiological ecology of the alpine timberline. Tree existence at high altitides with special reference to the European Alps. Springer Verlag. OBVESTILO Oxfordski sistem decimalne klasifikacije za gozdarstvo (oxf. oziroma ODK), po katerem klasificiramo članke v naši reviji, se je preimenoval v gozdarska decimalna klasifikacija (GDK)1 V treh uradnih jezikih JUFRO je novo ime in kratica sledeča: - Forest Decimal Classification (FDC), - Forstliche Dezimal Klassifikation (FDK), - Classification Decimale Forestiere (COF). To preimenovanje je sprejel izvršilni odbor IUFRO na svojem zasedanju v Portlandu (Oregon, USA) septembra 1988. Tudi v Gozdarskem vestniku je z novim letom predvidena uporaba nove kratice. M. Z. 438 G. V. 10/89