2种野海棠属植物的光合特性

2011-02-01钱仁卷刘洪见许利国张旭乐

浙江农业科学 2011年3期

关键词：饱和点华野净光合

钱仁卷，刘洪见，黄建，许利国，张旭乐，林霞

(浙江省亚热带作物研究所，浙江温州 325005)

2种野海棠属植物的光合特性

钱仁卷，刘洪见，黄建，许利国，张旭乐，林霞

(浙江省亚热带作物研究所，浙江温州 325005)

采用LI-6400便携式光合仪分析浙江2种野海棠属植物的光合作用特性。结果表明，中华野海棠的光饱和点和补偿点分别约为 769 μmol·m－2·s－1和 11.5 μmol·m－2·s－1，最大净光合速率为 4.88 μmol·m－2·s－1; 秀丽野海棠的光饱和点和补偿点分别约为2 270 μmol·m－2·s－1和 2.04 μmol·m－2·s－1，最大净光合速率为4.18 μmol·m－2·s－1，晴天的净光合速率日变化为双峰曲线，次峰明显低于首峰;中华野海棠净光合速率与气孔导度、光合有效辐射呈显著正相关，与蒸腾速率、温度呈极显著正相关，与胞间 CO2浓度、相对湿度呈极显著负相关 ;秀丽野海棠净光合速率与气孔导度呈极显著正相关，与胞间 CO2浓度呈极显著负相关，但与蒸腾速率、光合有效辐射、温度、相对湿度的相关性不明显。

中华野海棠;秀丽野海棠;光合速率;饱和点;补偿点;相关性

野海棠属是野牡丹科 (Melastomataceae)中的一个属。该属植物叶形美观，亮丽，花色鲜艳夺目，具有较高的观赏价值。该属在浙江分布的有3种，秀丽野海棠 (Bredia amoenaDiels)、方枝野海棠 (Bredia quadrangularisCogn)、中华野海棠(Bredia sinensis)，其中在温州地区分布的主要为中华野海棠和秀丽野海棠，都为灌木，植株高度50～80 cm，在瘠薄向阳的山顶和潮湿阴暗的林下、水沟边都有分布，既耐瘠薄又耐阴耐湿，适应性很强。非常适合用于园林应用，但目前尚未开发，也未发现有相关研究报道。本研究主要测定其光合作用及相关生理生态因子，旨在了解它们的光合生理生态特性，为野海棠属植物的开发应用提供理论依据。

1 材料与方法

供试材料为野生条件下生长健壮的中华野海棠和秀丽野海棠成年植株，平均株高分别为75 cm和55 cm，生长于文成县百丈祭海拔约700 m的林下。

用LI-6400便携式光合仪系统测定植株功能叶片 (主枝上部4～6片叶，每种5株，每株1叶)的光合速率，同时记录气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、叶温、气温、光合有效辐射等生理生态因子。于2010年5月上旬晴天测定光合作用日变化，生理生态因子由仪器记录，测定时段为7:00－18:00，每隔1 h测定1次;于2010年5月9日9:00－11:30测定光合-光强响应，晴天，24～28℃，相对湿度40% ～60%，采用人工光源，光合有效辐射分别设定为 0、20、50、80、100、200、300、600、1 000、1 500、2 000 μmol· m－2·s－1。光响应曲线采用光响应曲线新模型［1］:

式中:Pn是净光合速率，I是光合有效辐射，α，β，γ是3个系数，Rd是暗呼吸速率。

数据分析和图表采用EXCEL和DPS完成。

2 结果与分析

2.1 光合作用日变化

从图1可以看出，2种野海棠在5月份的Pn日变化趋势均表现为典型的双峰曲线，秀丽野海棠的首峰出现较中华野海棠早，出现在8:00左右，峰值约为 3.60 μmol·m－2·s－1，中华野海棠要晚约1 h，首峰出现在9:00左右，峰值约为4.82 μmol·m－2·s－1，随后均呈下降趋势，于 12:00左右二者均达到最低值，分别为 2.73 μmol·m－2·s－1和 1.57 μmol·m－2·s－1，中华野海棠最低值要高于秀丽野海棠，随后二者同步平、缓上升，次峰则大致同步，均出现在14:00左右，峰值分别为 4.02 μmol·m－2·s－1和 2.34 μmol·m－2·s－1，之后呈逐渐下降，但中华野海棠下降较快，18:00 左右下降到约 0.29 μmol·m－2·s－1，秀丽野海棠下降缓慢，18:00左右约为1.24 μmol·m－2·s－1，2种野海棠的次峰均明显低于首峰，两峰之间有一低谷，说明二者均有明显的光合“午休”现象，这可能与中午温度高、空气湿度低、CO2亏缺、气孔部分关闭及RuBP羧化酶活性降低等生态、生理和生化因子有关［2－4］。

图1 中华野海棠和秀丽野海棠光合特性的日变化

2.2 光合日变化和主要生理生态因子的关系

中华野海棠的Pn与气孔导度 (Gs)变化趋势在7:00－18:00基本保持一致 (图1)，与蒸腾速率 (Tr)在7:00－9:00，10:00－12:00保持一致，9:00－10:00和12:00－15:00变化趋势相反，15:00后又保持一致;胞间CO2浓度日变化为逆向双峰曲线，首谷和首峰出现时间与Pn变化较一致，但次谷延续到16:00才出现，之后呈快速增加趋势。秀丽野海棠的Gs和Tr在7:00－8:00逐渐上升，在8:00达到峰值，和Pn一致，Gs在8:00－9:00迅速下降，之后缓慢平稳下降，Tr则呈现双峰曲线趋势，但低谷出现要比Pn约早1 h，而次峰则要晚1 h，Gs变化也是逆向双峰曲线，首谷出现时间比Pn变化要晚约1 h，其余时间段变化趋势较为一致。I变化成双峰趋势，7:00－9:00迅速上升至首峰，随后10:00左右迅速下降至最低值，随后缓慢上升于14:00左右达次峰，随后迅速下降。温度变化为类似钟形曲线，7:00－9:00逐渐上升，之后在30℃左右保持平稳，14:00达最大值31℃，随后缓慢下降，而相对湿度在7:00－8:00迅速下降，之后在20%上下波动，15:00后开始上升。

经相关分析，中华野海棠的Pn与Gs、Tr、I、温度的相关系数分别为 0.597 7*、0.908 9＊＊、0.652 9*、0.720 1＊＊，均达到显著正相关，其中与Tr、温度为极显著正相关，与胞间CO2浓度、相对湿度的相关系数分别为－0.744 1＊＊和－0.639 9*，为极显著和显著负相关;秀丽野海棠的Pn与Gs相关系数为0.846 3＊＊，为极显著正相关，与胞间CO2浓度相关系数为－0.754 2＊＊，为极显著负相关，与I、Tr、温度、相对湿度的相关性均不明显。

2.3 光合-光强响应

在短期的 0 ～ 2 000 μmol·m－2·s－1光强条件下，中华野海棠出现光抑制现象，光强超过1 000 μmol·m－2·s－1时光合速率明显下降，而秀丽野海棠光抑制现象不明显。经新光合模型拟合得到中华野海棠的光补偿点约为 11.5 μmol·m－2·s－1，光饱和点约为 769 μmol·m－2·s－1，最大净光合速率约为 4.88 μmol·m－2·s－1(R2=0.991 5)，相比之下，秀丽野海棠光补偿点更低，约为2.04 μmol·m－2·s－1，而光饱和点远高于中华野海棠，约为2 270 μmol·m－2·s－1，最大净光合速率约为4.18 μmol·m－2·s－1(R2=0.996 0)。由此可见，与白鹤芋［5］等观叶植物相比，中华野海棠和秀丽野海棠的光补偿点更低，说明二者均具有较强的耐荫性;中华野海棠的光饱和点也验证了其光抑制现象，表明中华野海棠不适宜强光下生长，而秀丽野海棠的光饱和点相比美丽异木棉［6］、琯溪蜜柚［7］等喜光植物均要高，表明其具有阳生性，适应能力更强，适合在更大范围内生长。但2种野海棠的最大净光合速率均较低，这可能是二者生长缓慢的重要原因之一。中华野海棠的Tr、胞间 CO2浓度以及Gs随光强增加的变化趋势和光合速率变化均较为一致;秀丽野海棠的胞间CO2浓度与Pn变化较一致，而Gs和Tr随I增加开始迅速上升，但随后变化较为波动，与Pn变化不一致 (图2)。