6种宿根花卉植物的光合特性研究

张俊猛，胡伟荣，马萧萧，刘冬云

(河北农业大学 园林与旅游学院，河北 保定 071000)

6种宿根花卉植物的光合特性研究

张俊猛，胡伟荣，马萧萧，刘冬云

(河北农业大学 园林与旅游学院，河北 保定 071000)

目前，我国北方地区园林应用中宿根花卉的种类相对较少、品种单一。为了进行宿根花卉的引种栽培进而有效丰富园林宿根花卉的种类，以黑心菊、芙蓉葵、蜀葵、赛菊芋、紫茉莉、醉鱼草等6种宿根花卉为试验材料，利用CIRAS-3光合仪，研究其光合有效辐射、二氧化碳的响应以及光合速率日变化。结果表明，黑心菊、赛菊芋和醉鱼草净光合速率日变化表现为单峰曲线，未出现“午休”现象；芙蓉葵、蜀葵和紫茉莉为明显的双峰曲线，有明显的“午休”现象，且第2峰值均出现在14:00，其中黑心菊的光补偿点最低、光饱和点也较低，分别为18.69 μmol/(m2·s)和1 506.49 μmol/(m2·s)，可以在遮阴环境下生长，而赛菊芋的光补偿点最高、光饱和点也较高，分别为32.45 μmol/(m2·s)和1 616.41 μmol/(m2·s),表现出较强的喜阳性。

宿根花卉；光合日变化；光响应；二氧化碳响应

光合作用是植物生长发育的基础，是植物光合生产力的重要衡量指标，对植物的生命活动起着至关重要的作用，因此研究宿根花卉的光合特性十分重要。如今对宿根花卉的研究多集中于筛选、调查、适应性等方面，对其光合特性的系统研究相对较少[1-3]。现以6种宿根花卉为试材，对其光合特性进行较为全面的研究，以期为园林应用提供基本的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为黑心菊(RudbeckiahirtaL.)、芙蓉葵(HibiscusmoscheutosL.)、蜀葵[Althaearosea(L.)Cavan.]、赛菊芋(Heliopsishelianthoides)、紫茉莉(MirabilisjalapaL.)、醉鱼草(BuddlejalindleyanaFortune)等6种宿根花卉。材料种植于保定市河北农业大学西校区园林苗圃。

试验地概况：试验地设置在河北农业大学试验田内，位于北纬38°85′、东经115°48′，属温带季风性气候，全年平均气温约12℃，年降水量约550 mm，年日照时间2 500～2 900 h，无霜期200 d。四季分明，冬冷夏热，春季多风沙，雨热同期。

1.2 方法

1.2.1 6种宿根花卉的净光合速率日变化 在2016年8月晴朗无风的天气进行，选择生长势旺盛且一致的植株作为测试样本，利用CIRAS-3 光合仪从早8:00至晚18:00，每2 h测量1次，每次读取待测植物叶片的7个净光合速率值，进行3次重复。

1.2.2 6种宿根花卉的光响应曲线与二氧化碳响应曲线 测量于上午9:00至11:00进行，将温度设置为28℃，均重复3次进行测定。光响应曲线测量时，将参比室的CO2浓度稳定在380 μmol/(mol)，利用人工光源手动设置光强(PAR)从高到低为1 500、1 200、1 000、800、600、400、200、150、100、70、50、30、20、0 μmol/(m2·s)共14个梯度[4]。进行二氧化碳响应曲线测量时，利用人工光源设置饱和光强(根据光响应曲线确定)，二氧化碳的浓度从高到低为1 600、1 400、1 200、1 000、800、600、400、200、150、100、50 μmol/mol共11个梯度[4]。

1.2.3 数据分析 采用Excel，SPSS软件对数据进行整理分析，利用叶子飘等指导设计的光合计算软件对2条曲线分别进行拟合，得出主要的光合特征参数[5]。

2 结果与分析

2.1 6种宿根花卉的净光合速率日变化

植物的净光合速率是衡量植物叶片光合生产能力的基础因素，与自然环境中的水分、光合有效辐射、温度等因子密切相关。随着不同环境因子的变化，植物的净光合速率也表现出相应的变化规律。各时间点温度和光合有效辐射日变化见表1，6种宿根花卉的净光合速率日变化见图1。

表1 各时间点温度和光合有效辐射日变化表Table 1 The temperature and diurnal changes of photosynthetically active radiation

图1 6种宿根花卉的净光合速率日变化

Fig.1 Diurnal variation of net photosynthetic rate of 6 species of perennial flowers

由表1可知，上午10:00光合有效辐射达到一天中最大值，约为1 430 μmol/(m2·s)。从图1中可以看出，6种宿根花卉在一天之中的净光合速率日变化趋势各不相同，其中黑心菊、赛菊芋、醉鱼草3种植物的变化趋势为单峰曲线；蜀葵、芙蓉葵、紫茉莉3种植物为明显的双峰曲线.从8:00-10:00，随着光合有效辐射的增加，植物的净光合速率也呈现出快速上升的趋势，6种植物的第1峰均出现在10:00左右。净光合速率由大到小依次为：芙蓉葵、醉鱼草、紫茉莉、蜀葵、赛菊芋、黑心菊。在10:00-18:00之间，黑心菊、赛菊芋、醉鱼草的净光合速率快速下降，没有出现明显的“午休”现象；从10:00-12:00，蜀葵、芙蓉葵、紫茉莉净光合速率逐渐下降，在12:00左右达到午间最低值，出现“午休”现象；12:00-14:00，又逐渐上升达到第2个峰值，此时光合有效辐射约为1 160 μmol/(m2·s) ，3种植物光合速率由大到小依次为芙蓉葵、蜀葵、紫茉莉。

2.2 6种宿根花卉的光响应曲线

6种宿根花卉的光响应曲线见图2。从图2可以看出，当光合有效辐射为0时，6种宿根花卉的净光合速率都为负值；当光合有效辐射在0～500 μmol/(m2·s)时, 6种宿根花卉的净光合速率随光强的提高而显现出快速上升的趋势；当光合有效辐射超过800 μmol/(m2·s)时，紫茉莉、醉鱼草、黑心菊3种植物的光合速率逐渐达到稳定状态，随着光合有效辐射的继续增加，净光合速率达到最大值并且不再增大，此时达到了光的饱和。当光合有效辐射超过1 000 μmol/(m2·s) 时，芙蓉葵、赛菊芋、蜀

葵的净光合速率增加速率缓慢，直至达到最大值，光合速率趋于平稳。

图2 6种宿根花卉的光响应曲线Fig.2 The light curve of 6 species of perennial flowers

通过对植物的光响应曲线进行拟合分析，可以得到植物叶片的光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率等有效的光合参数值，结果见表2。

表2 6种宿根花卉的光补偿点、饱和点、及暗呼吸速率Table 2 The LCP, LSP and Rd of 6 species of perennial flowers μmol/(m2·s)

从表2可以看出，6种宿根花卉的光补偿点(LCP)变化范围在18.69～46.36 μmol/(m2·s)之间，光补偿点的波动范围较大，说明6种植物对弱光的利用能力存在很大差异。6种宿根花卉的光补偿点由高到低的顺序为紫茉莉、赛菊芋、蜀葵、芙蓉葵、醉鱼草、黑心菊。光补偿点越低，说明植物对弱光的利用能力越强，其中黑心菊对弱光的利用效率最高，紫茉莉对弱光的利用效率最低。比较6种植物的光饱和点，区间在1 423.80～1 687.03 μmol/(m2·s)之间，由大到小顺序为蜀葵、赛菊芋、紫茉莉、醉鱼草、黑心菊、芙蓉葵。在高光环境下，蜀葵依然可以进行光合反应而不发生光抑制现象；而高光环境对芙蓉葵会产

生一定的制约作用，阻碍其光合作用的发生。6种植物中，芙蓉葵表现为喜阴性。蜀葵表现为较强的喜光性，在园林绿化实际应用中应视具体环境，对植物进行合理栽植，尽量避免光照因素对其产生的不良影响。暗呼吸速率的由大到小顺序为紫茉莉、赛菊芋、蜀葵、黑心菊、芙蓉葵、醉鱼草。其中，醉鱼草暗呼吸速率最低，为0.92 μmol/(m2·s)，紫茉莉暗呼吸速率最高，为2.07 μmol/(m2·s)。6种植物的暗呼吸速率差异显著。

2.3 6种宿根花卉的二氧化碳响应曲线

空气中二氧化碳的浓度也是影响植物净光合速率的重要因素，二氧化碳响应曲线反映了这种变化规律。6种宿根花卉的二氧化碳响应曲线见图3。

图3 6种宿根花卉的二氧化碳响应曲线Fig.3 The CO2 variation of photosynthetic rate of 6 species of perennial flowers

由图3可知，当二氧化碳浓度为0时，6种宿根花卉的净光合速率均为负值；二氧化碳浓度在0～200 μmol/mol之间时，植物的净光合速率逐渐由负转正；浓度在800 μmol/mol以下时，植物的净光合速率随二氧化碳浓度增加迅速上升；当二氧化碳浓度达到800 μmol/mol以上时，植物净光合速率增长减慢，达到最大值后不再上升。综上所述，随着二氧化碳浓度变化，6种植物的净光合速率变化趋势大致相同。在一定范围内，植物净光合速率随二氧化碳浓度上升而不断增大，有利于光合反应的发生，促进植物体内有机物的积累，有利于植物生长。

通过对植物的二氧化碳响应曲线进行拟合分析可以得到6种宿根花卉的二氧化碳补偿点、饱和点，结果见表3。

表3 6种宿根花卉的二氧化碳补偿点、饱和点Table 3 The CCP,CSP of 6 species of perennial flowers μmol/mol

由表3可以看出，6种植物的二氧化碳补偿点(CCP)由大到小依次为紫茉莉、蜀葵、赛菊芋、芙蓉葵、醉鱼草、黑心菊。显著性分析结果显示，蜀葵与紫茉莉无显著性差异，赛菊芋与芙蓉葵的二氧化碳补偿点差异性不显著；醉鱼草、蜀葵、黑心菊和赛菊芋的二氧化碳补偿点差异显著。6种植物的二氧化碳饱和点(CSP)由大到小依次为赛菊芋、黑心菊、醉鱼草、蜀葵、芙蓉葵、紫茉莉。一般自然环境中二氧化碳浓度约为400 μmol/mol，6种植物二氧化碳饱和点均远大于这一数值。

3 结论与讨论

通过研究6种宿根花卉的光合特性得出，不同植物之间的光合特性各不相同，芙蓉葵、蜀葵和紫茉莉的净光合速率为明显的双峰曲线，有明显的“午休”现象，且第2峰值均出现在14：00，证明了过高的光合有效辐射会抑制有明显“午休”现象的植物的光合作用；黑心菊的光补偿点最低，光饱和点也较低,分别为18.69 μmol/(m2·s)和1 506.49 μmol/(m2·s)表现出喜光性，同时也可在遮阴环境中正常生长，园林中可以应用在遮阴度较低的林下区域；而赛菊芋和紫茉莉表现出很强的喜光性，能作为高光植物进行栽植。6种植物在光合有效辐射低于某数值时，净光合速率随光合有效辐射的增加而增大，之后又逐渐趋于平稳。此6种植物都是阳生植物，其中蜀葵光饱和点最高，可达1 687.03 μmol/(m2·s)，说明蜀葵不喜阴湿的环境，可作为高光种质资源培育。黑心菊的二氧化碳补偿点显著低于其他5种植物的补偿点，仅为52.69 μmol/mol ，干物质积累能力明显高于其他5种植物，表明黑心菊具有较高的生长潜力，能作为速生宿根花卉在园林中应用；紫茉莉的二氧化碳补偿点最高，可达到132.51 μmol/mol，适合在二氧化碳浓度较高的地方栽植。

6种宿根花卉对光的反映各不相同，光合速率日变化曲线差异明显，这与大多数学者的研究结果相一致[6-8]。已有学者研究发现光补偿点是反映植物耐阴程度的重要指标，可以直接反映植物对光的使用能力强弱。光补偿点在0～10 μmol/(m2·s) 为阴生植物，大于10 μmol/(m2·s)为阳生植物。光饱和点反映的是植物对强光的利用能力，光饱和点越高说明植物在受高光胁迫时越不易发生光抑制现象[9]，通过光饱和点同样可以对植物的耐阴性进行评价。二氧化碳浓度大小也会直接影响植物的光合作用。如今温室效应加剧，植物的光合作用会受到影响，不过空气中的二氧化碳浓度远不到植物的二氧化碳饱和点，一定范围内植物的光合作用随二氧化碳浓度的增加而增加，有利于光合反应的发生。二氧化碳补偿点和二氧化碳饱和点是判断植物是否具有高光效率遗传特性的重要指标之一。本试验只选用北方常见的适应性较强的6种宿根花卉进行研究，为园林植物的选取提供了理论依据，但应用效果还需在实际的生产生活中进一步观察，其他种类的植物光合特性也有待进一步研究。

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[9]董谦.十种宿根花卉的光合特性研究[J]北方园艺，2016(9)：93-97.

(编辑 郭丽娟)

《河北林果研究》荣获2016年度“中国高校编辑出版质量优秀科技期刊”

为不断提高高校科技期刊的学术影响力和编辑出版质量，对高校科技期刊在科研活动和学术交流中所起的作用及其质量做出客观的、全面的评价，以树立榜样、明确发展方向，2016年6—9月中国高校科技期刊研究会举办了2016年度中国高校杰出·百佳·优秀科技期刊和中国高校编辑出版质量优秀科技期刊遴选活动。

遴选办法：在差错率低于万分之三的前提下，“杰出科技期刊”“百佳科技期刊”统一利用有关全文数据库、检索数据库和评价机构的评价成果进行遴选；“优秀科技期刊”在利用全文数据库、检索数据库和评价机构等的有关评价成果的同时，分类、分层次遴选，适当考虑地区分布;在差错率低于万分之一的前提下，“编辑出版质量优秀科技期刊”主要按差错率由低到高排序，必要时适当考虑期刊的学术影响力，择优遴选。

经考察差错率、学术质量、编辑出版质量、全文数据库、检索数据库以及评价机构的评价成果，最终选出中国高校杰出科技期刊20种、中国高校百佳科技期刊104种、中国高校优秀科技期刊254种、中国高校编辑出版质量优秀科技期刊69种。

《河北林果研究》获得2016年度“中国高校编辑出版质量优秀科技期刊”。

河北农业大学期刊社

《河北林果研究》编辑部

Photosynthetic characteristic of six species of perennial flowers

ZHANG Junmeng, HU Weirong, MA Xiaoxiao, LIU Dongyun

(CollegeofLandscapeandTourism,HebeiAgriculturalUniversity,Baoding071000,China)

Nowadays, there are relatively a few species of perennial flowers in the garden application in northern China, and the variety is single. In order to enrich the types and plantation of perennial flowers, we usedRudbeckiahirta,Hibiscusmoscheutos,Althaearosea,Heliopsishelianthoides,Mirabilisjalapa,MirabilisjalapaandBuddlejalindleyanato study the photosynthetic active radiation, carbon dioxide response and diurnal variation of photosynthetic rate of the six perennial flowers using CIRAS-3. The results showed that the diurnal changes of net photosynthetic rate showed a single peak curve with no “midday depression” phenomenon;Hibiscusaltissima,AlthaearoseaandMirabilisjaponicahad the obvious double-peak curves with a clear “lunch break”，and the time for the second peak occur at 14:00. Among these flowers,Rudbeckiahirtahas the lowest LCP as 18.69 μmol/(m2·s), and the LSP is also relatively low as 1 506.49 μmol/(m2·s), showing it can grow in a shade environment.Heliopsishelianthoideshas the highest LCP as 32.45 μmol/(m2·s), and the LSP is also relatively high as 1 616.41 μmol/(m2·s), showing a strong inclination for sunny enviornment.

perennial flowers; diurnal variation of photosynthesis; photoresponse; carbon dioxide response

1007-4961(2017)01-0072-05

10.13320/j.cnki.hjfor.2017.0014

2016-11-09；

2016-12-08

张俊猛(1995-)，男，河北保定人，在读本科生，研究方向为园林植物资源与应用。

刘冬云(1971-),女，河北赞皇人，博士，副教授，现主要从事百合遗传育种等研究工作。

S 682.1

A