辣木在不同CO2体积分数下的光合作用

任安祥， 吕晓静， 王羽梅*

(1.韶关学院英东农业科学与工程学院，韶关 512005；2.武警安徽省总队合肥市支队，合肥 230000)

辣木在不同CO2体积分数下的光合作用

任安祥1， 吕晓静2， 王羽梅1*

(1.韶关学院英东农业科学与工程学院，韶关 512005；2.武警安徽省总队合肥市支队，合肥 230000)

辣木是一种经济价值高的热带植物，前期已成功在韶关引种.在此基础上，研究了辣木在不同CO2体积分数下的光合速率的变化，结果表明：辣木在不同CO2体积分数(3 250～400 μL/L)下的净光合速率不同，当叶室CO2体积分数在700～450 μL/L时，净光合速率最大，继续增加CO2体积分数,辣木叶片的净光合速率会降低，体积分数越高降低幅度越大，在高CO2体积分数时净光合速率会下降为负值.胞间CO2体积分数随着叶室CO2体积分数的增加而增加，气孔导度和蒸腾速率随CO2体积分数增加的变化不大.

辣木； CO2体积分数； 净光合速率

辣木(MoringaoleiferaLam.)为原产于印度北部亚喜马拉雅山地带的辣木科辣木属，是一种具有较高经济价值的热带植物.辣木适宜生长温度为25～35 ℃，耐高温，不耐寒，能耐受轻微的霜冻.近年来，辣木在我国的广东、海南、云南、广西、福建、台湾等地有栽培[1-2]，四川、贵州也有引种成功的报道[3-4].本课题组已在广东韶关市区及新丰、翁源等县成功引种辣木，证明广东北部山区的土壤、气候等条件完全适合辣木的生长和繁殖.而以粤北的韶关市区为北界，往北移将无法安全越冬.关于辣木的光合特性及其环境因素对辣木光合作用的影响，仅有本课题组就不同光照强度下的辣木叶的光合性能的报道[5]，不同CO2体积分数下的辣木光合性能未见研究报道.自然界的CO2体积分数一般只有350 μL/L左右，远满足不了植物光合作用对CO2的适宜需求.为了给辣木的科学栽培和大面积推广提供理论依据，本试验通过短时间提高CO2体积分数后，对辣木在不同CO2体积分数下的光合速率及相关指标进行了研究，以期为改善辣木生长的环境条件，提高辣木叶片的光合同化能力，促进辣木的生长提供参考.

1　材料与方法

试验在广东韶关学院实验农场进行.试验地位于北纬23°5′～25°31′，东经112°50′～114°45′，年平均气温18～21 ℃，最冷月份(1月)平均气温8～11 ℃，最热月份(7 月)平均气温28～29 ℃，年均降雨1 400～1 900 mm，全年无霜期310 d左右.

辣木种子于3月20日催芽，发芽后先播种到塑料苗钵中.4月20日将幼苗定植到花盆中，于自然光强下生长.7月13日选择生长一致的辣木苗15株移入小型玻璃温室内.光合性能指标从7月13日至8月20日分5次(上午7:30—11:30)测定.每个体积分数测定5个叶片，每个叶片重复3次，数据为测定的15个数据的平均值.测定时打开外接温室的CO2钢瓶，玻璃温室内的CO2体积分数迅速上升，当升至3 250 μL/L后将钢瓶关闭，打开光合作用仪开始测定，CO2体积分数每降低100 μL/L测定一组数据，直至降低至450 μL/L，同样操作每隔10 d左右(选择在晴天进行)测定一次.光合作用测定仪采用美国LI-COR公司生产的LI-6400型便携式测定仪，叶室光照强度设定为1 000 μmol/(m2·s).测定指标包括不同CO2体积分数下辣木的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间 CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr).用SPSS 10.0软件进行统计分析.

2　结果与讨论

2.1不同CO2体积分数下辣木幼苗叶片净光合速率

当CO2体积分数从450 μL/L升至650 μL/L时(图1)，5次测定的净光合速率(Pn)皆随着CO2体积分数的提高而增加；随着CO2体积分数的继续增加，净光合速率开始随着CO2体积分数的升高而下降，并且出现了负值.净光合速率等于0时CO2体积分数在1 350～2 150 μL/L之间.不同测定时间的变化幅度不同，其中7月13日和8月20日净光合速率随着CO2体积分数的变化幅度较大，而7月23日、8月2日及8月12日的变化幅度较小.

图1　不同CO2体积分数下辣木叶片净光合速率的变化

CO2是植物进行光合作用的原料，由于自然环境中的CO2体积分数一般只有350 μL/L左右，远低于各种植物光合作用的CO2饱和点.因此，CO2体积分数常常成为光合作用的限制因子[6-7].许多报道都表明适当增加CO2体积分数使植物的净光合速率升高[8-11].本试验的辣木在外界自然条件下生长，测定时移入封闭的小型玻璃温室内，通过向温室施放CO2,使CO2体积分数从3 250～400 μL/L变化，记录不同CO2体积分数时的光合速率.净光合速率在CO2400～650 μL/L时，随着CO2体积分数的增加而升高，650 μL/L时达到最大值.如CO2体积分数继续升高，净光合速率则呈现不断下降的趋势，甚至变为负值.这与前人的研究结果一致[8-12].可能是因为辣木的CO2体积分数饱和点在650 μL/L左右，继续增加CO2体积分数，使光合作用的其它反应跟不上，导致净光合速率的下降.因此，在设施栽培的条件下，适当增加CO2体积分数可以作为提高辣木净光合速率的栽培措施，但体积分数不宜过大.辣木对高CO2体积分数是否有一个适应过程，较长时间在较高CO2体积分数下生长，净光合速率最高的CO2体积分数是否提高需进一步研究.

2.2不同CO2体积分数下辣木幼苗叶片胞间CO2体积分数变化

辣木幼苗在检测时期的叶片胞间CO2体积分数随着外界CO2体积分数的增加呈上升趋势(图2A)，当外界CO2体积分数在1 250 μL/L以下时，上升幅度较小，继续增加CO2体积分数，胞间CO2体积分数的上升趋势加快.表明施放于温室的CO2进入到了叶片中，积聚于细胞间的CO2体积分数处于较高水平.

胞间CO2体积分数随着环境中CO2体积分数的提高而迅速增加，说明CO2进入到了叶片组织中.叶肉细胞间的CO2可直接供光合作用利用，在CO2体积分数较低时，胞间CO2体积分数的提高使净光合速率增加.当胞间CO2体积分数达到一定范围时，净光合速率不再增加，说明叶片已经达到了CO2饱和点，不再是光合作用的限制因素.

2.3不同CO2体积分数下辣木幼苗叶片的气孔导度和蒸腾速率变化

气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)随CO2体积分数增加的变化趋势非常接近(图2B、图2C),即短时间的高CO2体积分数不会导致气孔导度和蒸腾速率的显著变化，而不同测定时间的气孔导度和蒸腾速率差异较大.其中，8月中、下旬测定的气孔导度和蒸腾速率高于7月下旬和8月上旬的测定值，表明气孔导度和蒸腾速率受CO2体积分数的影响较小，而受测定时天气情况的影响较大.

光照强度、温度、CO2体积分数等都是影响植物光合作用的重要因素，当其他条件一定时，不同植物均有其自己的光饱和点和光补偿点、CO2饱和点和补偿点，有其温度的三基点.各环境条件之间又是相互作用、相互影响的，改变某个因素，其净光合速率的最大值也会随之发生变化.辣木的气孔导度和蒸腾速率在不同CO2体积分数下变化不大，而不同测定时间的变化较大，表明气孔导度和蒸腾速率受温度的影响远大于CO2体积分数的影响，高CO2体积分数下辣木叶片净光合速率的降低也不是由于气孔关闭造成的，这和许大全的结果[10]一致.

图2　不同CO2体积分数对辣木叶片生理指标的影响

3　结论

辣木与其他植物一样，提高环境中的CO2体积分数可以增加其净光合速率，达到650 μL/L时，辣木幼苗叶片的净光合速率最高，继续增加CO2体积分数，辣木叶片的净光合速率反而会降低.在辣木保护地育苗管理中可通过人工施放或加强通风等措施设法提高环境中的CO2体积分数，从而达到提高光合速率、增加生物产量的栽培目的.

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【中文责编：成文英文责编：李海航】

Variation of Photosynthesis of Moringa oleifera Lam. under Different CO2Concentrations

Ren Anxiang1, Lü Xiaojing2, Wang Yumei1*

(1. College of the Yingdong Agricultural Science and Engineering, Shaoguan University, Shaoguan 512005, China;2. Hefei Branch, Anhui Armed Police Contingent, Hefei 230000, China)

Moringa (MoringaoleiferaLam.) is a kind of tropical plants with high economic value. It has been successfully introduced in Shaoguan. The variation of photosynthetic rates of Moringa under different CO2concentrations was studied. The results showed that net photosynthesis rate of Moringa under different CO2concentrations (3 250～400 μL/L) was different. The highest net photosynthetic rate was obtained under the CO2concentration between 700～450 μL/L. After that, continuing increase of CO2concentration will lead to the decrease of net photosynthesis rate of Moringa. The higher the CO2concentration increase, the greater the decline of net photosynthesis will be, even drop to negative. With the increase of CO2concentration in leaf chamber, intercellular CO2concentration will be increased. Meanwhile, the variation of stomatal conductance and transpiration rate were not significant.

MoringaoleiferaLam.; CO2concentration; Net photosynthetic rate

2015-03-07《华南师范大学学报(自然科学版)》网址：http://journal.scnu.edu.cn/n

广东省自然科学基金(S201101000288);香港铭源基金项目

王羽梅，教授，Email：wym990@vip.sina.com.

Q954.1

A

1000-5463(2015)05-0099-04