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就PAR 1,000 μmol photons m-2 s-1下之淨光合作用速率 (Pn) 來看,6/16 時三個 樹種的對照組約為6 μmol CO2 m-2 s-1,缺水處理 (MM、MS、SS) 苗木則大幅下降 至2 或 3 μmol CO2 m-2 s-1以下,而且與對照組顯著差異;MM及MS的水逆境強度 雖然弱於SS組,但對光合作用的抑制和SS相近似,致三者間並沒有顯著差異 (圖 7)。當水逆境處理延續至 7/17 時,CS及MS二處理的Pn皆下降至與SS及MM水準相 近似,彼此間在統計上未達顯著差異。惟在7/17 恢復供水至 8/15,即約經一個月 後,各個樹種恢復的程度各異,三斗石櫟恢復的狀況雖以SS處理最小而低於其他 處理,但各處理間差異不顯著;森氏櫟及狹葉櫟的淨光合作用之恢復能力,以逆 境處理時間最短的CS為最佳,而與CC組差異不顯著,其餘逆境處理組雖有恢復一 部分,但仍低於CC組。至於重度水逆境的致死性傷害則發生在森氏櫟的SS組,其 苗木在處理2 個月後雖恢復充分供水,但仍無法恢復生機而死亡。

(四) 水分利用效率

水分利用效率 (WUE) 之變化以森氏櫟而言,無論是水逆境強度或持續時間 皆有重大影響 (圖 8),在 6/16 時不同處理間的WUE即已顯著差異,是時受害最重 之SS處理即明顯低於其它各組;在三斗石櫟及狹葉櫟,則缺水處理對WUE的效應 不顯著。於7/17,逆境處理時間持續 2 個月後再予測量,森氏櫟WUE最佳者仍為

CC組,並與SS處理差異顯著;三斗石櫟在此時的WUE,最高的為MM處理,亦與 接受重度缺水2 個月後的SS處理有顯著差異,但MM與其它各組間差異則不顯著;

是時,狹葉櫟WUE最高之處理則為MS處理,與SS處理間顯著差異,但MS與其它 各組之差異則不顯著。自7/17 恢復供水後一個月即於 8/15 再進行測量,三樹種之 各處理間均無顯著差異,WUE在恢復供水後均有復原跡象。

Date

5/12 6/16 7/17 8/15

0.02 0.04 0.06 0.08

C. morii

5/12 6/16 7/17 8/15

0.02

5/12 6/16 7/17 8/15

0.02

Date

5/12 6/16 7/17 8/15

0

5/12 6/16 7/17 8/15

0

5/12 6/16 7/17 8/15

0

Date WUE (mol CO2/mmol H2O)

5/12 6/16 7/17 8/15

0 50 100

C. morii

5/12 6/16 7/17 8/15

0

5/12 6/16 7/17 8/15

0

即中度缺水與重度間其PS II受光抑制程度,有顯著差異,而控制組與中度缺水間 未有顯著差異(圖 9)。至 7/17,逆境處理兩個月後,森氏櫟的SS處理之Fv/Fm雖自 0.63 上升至 0.75,而與它逆境處理組差異不顯著,但苗木仍已因受害過重而死亡。

三斗石櫟之MM在 7/17 時其Fv/Fm並未比6/16 時下降,為 0.75 左右,CS及SS則受 到較為嚴重的傷害而下降至0.69 至 0.71 間,且在統計上SS顯著低於其它處理。狹 葉櫟在6/16 時,其Fv/Fm下降的幅度以SS處理組最大,致與MM差異顯著;惟自 6/16 至7/17 期間,MM、MS及CS的Fv/Fm卻皆持續下降至與SS差異不顯著。

恢復供水一個月後,即8/15,三樹種之缺水處理 (CS、MM、MS 及 SS) 均恢 復到CC 之水準。前期之光抑制傷害已恢復,惟森氏櫟的 SS 處理組苗木死亡為例 外。

Date FvFm

5/12 6/16 7/17 8/15

0.60

5/12 6/16 7/17 8/15

0.60

5/12 6/16 7/17 8/15

0.60

理苗木的光量子傳遞效率幾乎都落在一個等級之中,且顯著低於對照組;森氏櫟 SS 組也顯著低於 MM 組。至於處理後兩個月後,即 7/17 時,森氏櫟的 SS 及 MS 為最低的二處理,CS 及 MM 較高為另一群;三斗石櫟以 SS 為最低,且與其他逆 境處理組差異顯著;狹葉櫟則所有水逆境處理間皆顯著低於CC 組,且前者彼此間 差異不顯著。至8/15,即恢復供水 1 個月後,森氏櫟的 MS 及 MM 處理之恢復程 度尚不完全而與CC 組差異顯著,SS 組苗木則死亡;三斗石櫟的各處理組在恢復 供水後F′v/F′m之表現均可恢復到CC 組之水準,而沒有顯著差異;狹葉櫟之各處理 亦有恢復,但恢復的程度較不一致,恢復程度CS > MS > MM > SS,即處理期長 或逆境度深者,PS II 功能的恢復較為緩慢。

Date Fv/Fm

5/12 6/16 7/17 8/15

0.2

5/12 6/16 7/17 8/15

0.2

5/12 6/16 7/17 8/15

0.2

卻大幅下降,致所有水逆境處理間差異不顯著;狹葉櫟各處理下降的樣式與三斗 石櫟類似。在8/15,即恢復供水一個月後,森氏櫟 SS 之處理,已經因逆境過重之 傷害而死亡,其它逆境處理的qP組雖有恢復,但經2 個月中度水逆境之 MM 組仍 低於對照組,即光抑制傷害尚未完恢復;三斗石櫟SS 處理則幾乎無法恢復,其它 處理組則恢復至與對照組差異不顯著;狹葉櫟各水逆境處理之qP也恢復至與對照 組差異不顯著的水準。

Date qP

5/12 6/16 7/17 8/15

0.1 0.2 0.3 0.4

C. morii

5/12 6/16 7/17 8/15

0.1

5/12 6/16 7/17 8/15

0.1 12)。至 7/17 時,各樹種中原為充分灌溉之CS及中度缺水之MS二處理,因在 6/16 以後施予重度缺水處理而大幅度下降,致與原來受害之MM、MS及MS間相近似而

未顯著差異。

在8/15 即恢復供水 1 個月後,森氏櫟以 CS 恢復狀況最佳,雖仍低於 CC 組,

但二者差異末達顯著水準,即PS II 的實際光化學效率已自行修復;MM 及 MS 雖 也有明顯恢復,卻仍顯著低於對照組。三斗石櫟之CS、MM 及 MS 三處理組之恢 復狀況也良好,均與CC 接近而差異不顯著,只有 SS 之恢復狀況較差。至於狹葉 櫟,其CS 也是恢復最佳的處理,SS 處理也有相當程度的恢復,與 MM 及 MS 之 表現相差不顯著。

Date

PSII

5/12 6/16 7/17 8/15

0.05 0.10 0.15 0.20

C. morii

5/12 6/16 7/17 8/15

0.05

5/12 6/16 7/17 8/15

0.05

及SS 等 3 個處理上升之幅度相近似。

至7/17,即 MM 及 SS 已經處理 2 個月,而 CS 及 MS 轉為重度缺水一個月後,

森氏櫟CS 組之 NPQ 並未顯著上升,MM 也停留在與 CC 接近的範圍,MS 及 SS 則均升高,即這二處理的苗木有較高比例的過剩光能經由熱能方式消散。三斗石 櫟之CS 在此期變化不明顯而與 CC 未有顯著差異;MS 則反而下降,MM 大致上 沒有改變,SS 則持續上升而與其它水逆境處理組顯著差異。狹葉櫟的 CS 處理後 NPQ 的表現為上升,MS 的 NPQ 則沒有上升,MM 卻略有下降;SS 則持續上升,

以消散過剩的能量。

8/15 即恢復供水已 1 個月後,森氏櫟原來 NPQ 最高的處理 MS 有明顯下降,

但仍與CC 有顯著差異;其它處理的變化則不明顯,惟 CS 與 CC 間差異不顯著。

三斗石櫟的熱能消散能力恢復狀況最明顯的是MM 及 SS 二處理,其它逆境處理則 變化不明顯,致處理間差異不顯著。狹葉櫟各逆境處理的NPQ 皆有所降低,但仍 以SS 為最高,而與 CC 間差異顯著;長期逆境處理的 MM,MS 及 SS 彼此間差異 不顯,短期處理的CS 則恢復至與 CC 差異不顯著。

Date NPQ

5/12 6/16 7/17 8/15

1 2 3 4

C. morii

5/12 6/16 7/17 8/15

1

5/12 6/16 7/17 8/15

1

(六) Rd

在6/16 時,MM、MS 及 SS 三種缺水處理經過一個月後,森氏櫟在光照下之 呼吸速率Rd均上升,且輕、重度缺水處理間並無明顯差異。三斗石櫟受中度缺水 之組別MM 及 MS 沒有顯著變化,重度缺水的 SS 處理卻有明顯上升,而與 CC 組 差異顯著。狹葉櫟MM 及 MS 改變幅度不明顯,但 CC 組下降,而差異顯著;SS 有微幅上升,略高於MM 及 MS。

在7/17 CS 及 MS 改為重度缺水 1 個月後,森氏櫟的 CS 處理之 Rd上升幅度最 大,MS 及 SS 則均為小幅度上升,惟 MM 之變化不明顯,這些缺水處理皆與 CC 顯著差異。三斗石櫟之CS 之處理也有大幅度之上升,MS 之上升較不明顯,MM 及SS 則大致沒有改變,但各缺水處理皆與 CC 顯著差異。狹葉櫟之 CS 也有大幅 度之上升,MS 則上升幅度較小,其它缺水處理則沒有明顯變化,而皆顯著高於 CC 組。

在8/15,即恢復供水 1 個月後,森氏櫟所有逆境處理的 Rd均有明顯下降,惟 除了CS 恢復後的結果較接近 CC 之表現,其它處理之均值仍與 CC 之表現有顯著 差異。三斗石櫟的SS 之 Rd幾乎沒有復原,復原幅度最大者為CS,其它缺水處理 雖均有恢復,但幅度不大,致均未達到CC 之水準。狹葉櫟之 SS 恢復狀況亦不佳,

CS 亦為恢復程度最明顯之處理,MM 及 MS 也都有恢復之表現,其中 CS 及 MM 二處理有接近CC 之表現。

Date Rd (mol m2 s

1 )

5/12 6/16 7/17 8/15

1

5/12 6/16 7/17 8/15

1

5/12 6/16 7/17 8/15

1

6/16 時,三試驗樹種受到缺水處理的組別,Rubisco之最大羧化速率Vcmax皆明 顯下降,且中度與重度缺水組別間的差異並不明顯 (圖 15)。7/17 時,CS及MS也 進入重度缺水1 個月後,三試驗樹種的各逆境處理皆成為同一水準,而顯著低於 CC組。

8/15 於恢復供水 1 個月後,森氏櫟所有先前缺水處理者均有明顯恢復,其中

以MM 恢復情況最差,但與 CS 及 MS 相較則差異不顯著。三斗石櫟及狹葉櫟恢 復供水後,先前缺水之各處理組均有一定程度之復原,但距離CC 處理則仍有一段 距離而有顯著差異。

(八) Jmax

最大電子傳遞速率Jmax在各缺水處理之時序反應趨勢與Vcmax之反應相類似 ( 圖 15; 圖 16)。三樹種均在接受缺水處理 1 個月後,無論中、重度缺水,其Jmax都 受到抑制而降低,且缺水處理間都沒有顯著差異。

在7/17,將 CS 及 MS 施以重度缺水一個月,3 樹種之 CS 處理的 Jmax均迅速 下降至與MM 及 SS 組相似之水準。8/15,三樹種的恢復狀況均極為近似,在恢復 供水一個月之後,受害之各處理都有一定程度的恢復,但與CC 處理之表現仍有顯 著差異。

Date Vcmax (mol CO2 m2 s1 )

5/12 6/16 7/17 8/15

20 40 60 80

C. morii

5/12 6/16 7/17 8/15

20

5/12 6/16 7/17 8/15

20 Rubisco carboxylation rate) 在不同觀測時間之變化 (mean±se)。不同字母標 示者代表在相同時間點不同處理經LSD 檢定達 5% 顯著水準。森氏櫟之 SS 組之苗木在 8/15 已經死亡,故無資料。

Date Jmax (mol electrons m2 s1 )

5/12 6/16 7/17 8/15

20

5/12 6/16 7/17 8/15

20

5/12 6/16 7/17 8/15

20

圖 16 三種樹種在不同水分處理後電子傳遞速率 (Jmax, maximal electron transport rate) 在不同觀測時間之變化 (mean±se)。不同字母標示者代表在相同時間 為明顯,森氏櫟最高為0.9051,其次為狹葉櫟之 0.8652,最低者為三斗石櫟之 0.8219

2

Radj

(圖 17)。ΦPSII也與Pn有不錯的相關性,惟各樹種的R2adj均略低於氣孔導度之R2adj(圖 18)。而Vcmax及Jmax對Pn之Radj2 則較前二者為小(圖 19,圖 20),即各處理Pn最大值 也受到Vcmax及Jmax之限制,但在Vcmax及Jmax在各缺水處理的變異較大。

gs (mol H2O m2 s1) Pn (mol CO2 m2 s1 )

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12

0

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12

0

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0

PSII

Pn (mol CO2 m2 s1 )

0.05 0.10 0.15

0

0.05 0.10 0.15

0

0.05 0.10 0.15

0

Vcmax (mol CO2 m2 s1)

Jmax (mol electrons m2 s1)

伍、 討論

一、 苗木形質生長

本試驗的三種樹種的形質生長對缺水逆境之反應趨勢均相類似,苗高及苗徑 相對生長速率皆降低 (圖 3),其作用機制則有多端。缺水逆境不僅限制了碳同化 作用的能力 (圖 7),而且可能改變碳水化合物於各部位之分配比例。在缺水環境 下,植物投資於細胞壁生產之比例增加,以增厚細胞壁來有效維持細胞壁的膨壓 (Marshall and Dumbroff, 1999);或增加生產有機溶質來降低滲透勢,以維持水分吸 收與運輸功能,此生理程序的改變所耗用的碳水化合物資源將比藉積聚無機離子

本試驗的三種樹種的形質生長對缺水逆境之反應趨勢均相類似,苗高及苗徑 相對生長速率皆降低 (圖 3),其作用機制則有多端。缺水逆境不僅限制了碳同化 作用的能力 (圖 7),而且可能改變碳水化合物於各部位之分配比例。在缺水環境 下,植物投資於細胞壁生產之比例增加,以增厚細胞壁來有效維持細胞壁的膨壓 (Marshall and Dumbroff, 1999);或增加生產有機溶質來降低滲透勢,以維持水分吸 收與運輸功能,此生理程序的改變所耗用的碳水化合物資源將比藉積聚無機離子

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