2種野海棠屬植物的光合特性

錢仁卷，劉洪見，黃 建，許利國，張旭樂，林 霞

(浙江省亞熱帶作物研究所，浙江 溫州 325005)

2種野海棠屬植物的光合特性

錢仁卷，劉洪見，黃 建，許利國，張旭樂，林 霞

(浙江省亞熱帶作物研究所，浙江 溫州 325005)

采用LI-6400便攜式光合儀分析浙江2種野海棠屬植物的光合作用特性。結(jié)果表明，中華野海棠的光飽和點(diǎn)和補(bǔ)償點(diǎn)分別約為 769 μmol·m－2·s－1和 11.5 μmol·m－2·s－1，最大凈光合速率為 4.88 μmol·m－2·s－1; 秀麗野海棠的光飽和點(diǎn)和補(bǔ)償點(diǎn)分別約為2 270 μmol·m－2·s－1和 2.04 μmol·m－2·s－1，最大凈光合速率為4.18 μmol·m－2·s－1，晴天的凈光合速率日變化為雙峰曲線，次峰明顯低于首峰;中華野海棠凈光合速率與氣孔導(dǎo)度、光合有效輻射呈顯著正相關(guān)，與蒸騰速率、溫度呈極顯著正相關(guān)，與胞間 CO2濃度、相對(duì)濕度呈極顯著負(fù)相關(guān) ;秀麗野海棠凈光合速率與氣孔導(dǎo)度呈極顯著正相關(guān)，與胞間 CO2濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)，但與蒸騰速率、光合有效輻射、溫度、相對(duì)濕度的相關(guān)性不明顯。

中華野海棠;秀麗野海棠;光合速率;飽和點(diǎn);補(bǔ)償點(diǎn);相關(guān)性

野海棠屬是野牡丹科 (Melastomataceae)中的一個(gè)屬。該屬植物葉形美觀，亮麗，花色鮮艷奪目，具有較高的觀賞價(jià)值。該屬在浙江分布的有3種，秀麗野海棠 (Bredia amoenaDiels)、方枝野海棠 (Bredia quadrangularisCogn)、中華野海棠(Bredia sinensis)，其中在溫州地區(qū)分布的主要為中華野海棠和秀麗野海棠，都為灌木，植株高度50～80 cm，在瘠薄向陽的山頂和潮濕陰暗的林下、水溝邊都有分布，既耐瘠薄又耐陰耐濕，適應(yīng)性很強(qiáng)。非常適合用于園林應(yīng)用，但目前尚未開發(fā)，也未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)研究報(bào)道。本研究主要測(cè)定其光合作用及相關(guān)生理生態(tài)因子，旨在了解它們的光合生理生態(tài)特性，為野海棠屬植物的開發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

供試材料為野生條件下生長(zhǎng)健壯的中華野海棠和秀麗野海棠成年植株，平均株高分別為75 cm和55 cm，生長(zhǎng)于文成縣百丈祭海拔約700 m的林下。

用LI-6400便攜式光合儀系統(tǒng)測(cè)定植株功能葉片 (主枝上部4～6片葉，每種5株，每株1葉)的光合速率，同時(shí)記錄氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率、葉溫、氣溫、光合有效輻射等生理生態(tài)因子。于2010年5月上旬晴天測(cè)定光合作用日變化，生理生態(tài)因子由儀器記錄，測(cè)定時(shí)段為7:00－18:00，每隔1 h測(cè)定1次;于2010年5月9日9:00－11:30測(cè)定光合-光強(qiáng)響應(yīng)，晴天，24～28℃，相對(duì)濕度40% ～60%，采用人工光源，光合有效輻射分別設(shè)定為 0、20、50、80、100、200、300、600、1 000、1 500、2 000 μmol· m－2·s－1。光響應(yīng)曲線采用光響應(yīng)曲線新模型［1］:

式中:Pn是凈光合速率，I是光合有效輻射，α，β，γ是3個(gè)系數(shù)，Rd是暗呼吸速率。

數(shù)據(jù)分析和圖表采用EXCEL和DPS完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 光合作用日變化

從圖1可以看出，2種野海棠在5月份的Pn日變化趨勢(shì)均表現(xiàn)為典型的雙峰曲線，秀麗野海棠的首峰出現(xiàn)較中華野海棠早，出現(xiàn)在8:00左右，峰值約為 3.60 μmol·m－2·s－1，中華野海棠要晚約1 h，首峰出現(xiàn)在9:00左右，峰值約為4.82 μmol·m－2·s－1，隨后均呈下降趨勢(shì)，于 12:00左右二者均達(dá)到最低值，分別為 2.73 μmol·m－2·s－1和 1.57 μmol·m－2·s－1，中華野海棠最低值要高于秀麗野海棠，隨后二者同步平、緩上升，次峰則大致同步，均出現(xiàn)在14:00左右，峰值分別為 4.02 μmol·m－2·s－1和 2.34 μmol·m－2·s－1，之后呈逐漸下降，但中華野海棠下降較快，18:00 左右下降到約 0.29 μmol·m－2·s－1，秀麗野海棠下降緩慢，18:00左右約為1.24 μmol·m－2·s－1，2種野海棠的次峰均明顯低于首峰，兩峰之間有一低谷，說明二者均有明顯的光合“午休”現(xiàn)象，這可能與中午溫度高、空氣濕度低、CO2虧缺、氣孔部分關(guān)閉及RuBP羧化酶活性降低等生態(tài)、生理和生化因子有關(guān)［2－4］。

圖1 中華野海棠和秀麗野海棠光合特性的日變化

2.2 光合日變化和主要生理生態(tài)因子的關(guān)系

中華野海棠的Pn與氣孔導(dǎo)度 (Gs)變化趨勢(shì)在7:00－18:00基本保持一致 (圖1)，與蒸騰速率 (Tr)在7:00－9:00，10:00－12:00保持一致，9:00－10:00和12:00－15:00變化趨勢(shì)相反，15:00后又保持一致;胞間CO2濃度日變化為逆向雙峰曲線，首谷和首峰出現(xiàn)時(shí)間與Pn變化較一致，但次谷延續(xù)到16:00才出現(xiàn)，之后呈快速增加趨勢(shì)。秀麗野海棠的Gs和Tr在7:00－8:00逐漸上升，在8:00達(dá)到峰值，和Pn一致，Gs在8:00－9:00迅速下降，之后緩慢平穩(wěn)下降，Tr則呈現(xiàn)雙峰曲線趨勢(shì)，但低谷出現(xiàn)要比Pn約早1 h，而次峰則要晚1 h，Gs變化也是逆向雙峰曲線，首谷出現(xiàn)時(shí)間比Pn變化要晚約1 h，其余時(shí)間段變化趨勢(shì)較為一致。I變化成雙峰趨勢(shì)，7:00－9:00迅速上升至首峰，隨后10:00左右迅速下降至最低值，隨后緩慢上升于14:00左右達(dá)次峰，隨后迅速下降。溫度變化為類似鐘形曲線，7:00－9:00逐漸上升，之后在30℃左右保持平穩(wěn)，14:00達(dá)最大值31℃，隨后緩慢下降，而相對(duì)濕度在7:00－8:00迅速下降，之后在20%上下波動(dòng)，15:00后開始上升。

經(jīng)相關(guān)分析，中華野海棠的Pn與Gs、Tr、I、溫 度 的 相 關(guān) 系 數(shù) 分 別 為 0.597 7*、0.908 9＊＊、0.652 9*、0.720 1＊＊，均達(dá)到顯著正相關(guān)，其中與Tr、溫度為極顯著正相關(guān)，與胞間CO2濃度、相對(duì)濕度的相關(guān)系數(shù)分別為 －0.744 1＊＊和 －0.639 9*，為極顯著和顯著負(fù)相關(guān);秀麗野海棠的Pn與Gs相關(guān)系數(shù)為0.846 3＊＊，為極顯著正相關(guān)，與胞間CO2濃度相關(guān)系數(shù)為 －0.754 2＊＊，為極顯著負(fù)相關(guān)，與I、Tr、溫度、相對(duì)濕度的相關(guān)性均不明顯。

2.3 光合-光強(qiáng)響應(yīng)

在短期的 0 ～ 2 000 μmol·m－2·s－1光強(qiáng)條件下，中華野海棠出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象，光強(qiáng)超過1 000 μmol·m－2·s－1時(shí)光合速率明顯下降，而秀麗野海棠光抑制現(xiàn)象不明顯。經(jīng)新光合模型擬合得到中華野海棠的光補(bǔ)償點(diǎn)約為 11.5 μmol·m－2·s－1，光飽和點(diǎn)約為 769 μmol·m－2·s－1，最大凈光合速率約為 4.88 μmol·m－2·s－1(R2=0.991 5)，相比之下，秀麗野海棠光補(bǔ)償點(diǎn)更低，約為2.04 μmol·m－2·s－1，而光飽和點(diǎn)遠(yuǎn)高于中華野海棠，約為2 270 μmol·m－2·s－1，最大凈光合速率約為4.18 μmol·m－2·s－1(R2=0.996 0)。由此可見，與白鶴芋［5］等觀葉植物相比，中華野海棠和秀麗野海棠的光補(bǔ)償點(diǎn)更低，說明二者均具有較強(qiáng)的耐蔭性;中華野海棠的光飽和點(diǎn)也驗(yàn)證了其光抑制現(xiàn)象，表明中華野海棠不適宜強(qiáng)光下生長(zhǎng)，而秀麗野海棠的光飽和點(diǎn)相比美麗異木棉［6］、琯溪蜜柚［7］等喜光植物均要高，表明其具有陽生性，適應(yīng)能力更強(qiáng)，適合在更大范圍內(nèi)生長(zhǎng)。但2種野海棠的最大凈光合速率均較低，這可能是二者生長(zhǎng)緩慢的重要原因之一。中華野海棠的Tr、胞間 CO2濃度以及Gs隨光強(qiáng)增加的變化趨勢(shì)和光合速率變化均較為一致;秀麗野海棠的胞間CO2濃度與Pn變化較一致，而Gs和Tr隨I增加開始迅速上升，但隨后變化較為波動(dòng)，與Pn變化不一致 (圖2)。

圖2 2種野海棠凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率對(duì)光合有效輻射的響應(yīng)

3 小結(jié)與討論

中華野海棠光補(bǔ)償點(diǎn)均較低，光飽和點(diǎn)較秀麗野海棠低，因此在今后的引種栽培過程中應(yīng)采取適當(dāng)遮蔭的措施，以利于其生長(zhǎng)。

中華野海棠和秀麗野海棠的光合“午休”現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是與高溫、低濕有關(guān)，特別是氣溫或葉溫過高引起了氣孔的部分關(guān)閉，蒸騰減弱，因此，在今后的引種栽培實(shí)際中，特別是在夏季高光強(qiáng)下出現(xiàn)的干熱天氣，要注意降溫、保濕，如采用生草法、人工覆草、葉面噴霧等降低周圍小環(huán)境的溫度，減弱光合抑制的程度。

植物的光合作用受生理生態(tài)因子的綜合影響，簡(jiǎn)單的相關(guān)性分析方法顯得有些片面，并且因子間的互作 (如溫度與胞間CO2濃度)對(duì)光合作用的影響不是很清楚，因此生理生態(tài)因子與光合作用的關(guān)系還有待今后進(jìn)一步探求。

［1］ 葉子飄.一個(gè)新的光響應(yīng)曲線模型在超級(jí)雜交稻組合:П優(yōu)明86中的應(yīng)用 ［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2007，26(增刊):1323－1326.

［2］ 葉慶生，潘瑞熾，丘才新.墨蘭葉片結(jié)構(gòu)及光合作用的研究 ［J］.植物學(xué)報(bào)，1992，34(10):771－776.

［3］ 許大全.光合作用效率 ［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002:39－52.

［4］ 蘇培璽，杜明武，張立新，等.日光溫室草莓光合特性及對(duì)CO2濃度升高的響應(yīng) ［J］.園藝學(xué)報(bào)，2002，29(5):423－426.

［5］ 江如藍(lán)，劉偉.觀葉植物白鶴芋的光合特性研究 ［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001(5):25－27.

［6］ 吳吉林，李永華，葉慶生.美麗異木棉光合特性的研究［J］.園藝學(xué)報(bào)，2005，32(6):1061－1064.

［7］ 易干軍，姜小文，霍合強(qiáng)，等.琯溪蜜柚光合特性的研究［J］.園藝學(xué)報(bào)，2003，30(5):519－524.

S 865.99

A

0528-9017(2011)03-0529-03

文獻(xiàn)著錄格式:錢仁卷，劉洪見，黃建，等.2種野海棠屬植物的光合特 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011(3):529－531，535.

2011-03-04

基于生態(tài)園林城市建設(shè)的花境植物引選及其應(yīng)用技術(shù)研究 (2006C22076)

錢仁卷 (1981－)，男，浙江平陽人，碩士，主要從事花卉生理與生物技術(shù)研究工作。

(責(zé)任編輯:張才德)