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干旱胁迫对药用植物玉竹光合特性的影响

2017-06-05王新安

林业勘查设计 2017年1期
关键词:玉竹蒸腾速率净光合

王新安

(黑龙江省牡丹江市林木种苗管理站)



干旱胁迫对药用植物玉竹光合特性的影响

王新安

(黑龙江省牡丹江市林木种苗管理站)

本文以室外盆栽人工控水试验方法来研究干旱胁迫对药用植物玉竹光合特性的影响,结果表明:室外干旱胁迫15d后对玉竹光合作用产生了较明显地一系列影响。干旱胁迫下玉竹植株净光合速率和蒸腾速率的变化总体呈下降的趋势,随着干旱胁迫时间的延长,栽培基质的含水率降低,玉竹的净光合速率和蒸腾速率逐渐下降,在干旱胁迫35d后达到最低,之后可能致死。

玉竹 干旱胁迫 光合特性 影响

玉竹(Polygonatum odoratum)为百合科(Liliaceae)黄精属(Polygonatum)多年生草本植物[1],其根茎可以入药,具有生津润肺、补气养阴的保健作用[2],玉竹不仅药食兼用,而且还是很好野生花卉,可作为园林地被植物。玉竹广泛分布于我国东北、华北、西北,向南分布至华中、华东,国外分布于朝鲜、日本、俄罗斯和蒙古等国[3]。玉竹一般喜半阴环境,适应范围广、耐寒和抗逆性强。有学者对野生玉竹的光合生理特性[4-5]进行了研究。玉竹多生长于干旱条件下,研究干旱条件下玉竹的光合生理变化和生物量的积累,可以深入研究玉竹对水分胁迫的响应,为干旱条件下玉竹生物量的积累和高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为长势一致、生长健壮的3年生玉竹。将玉竹苗进行盆栽,栽培基质为混合基质(草炭土∶蛭石∶河沙=3∶2∶1),每盆栽植一株玉竹成苗,栽植时保证地下根茎不受损伤,填满基质,轻轻压实,浇透水后进行正常的管理。

1.2 试验设计

采用室外搭设遮雨棚方法进行室外盆栽苗的水分胁迫试验。室外盆栽控水试验设计为:将玉竹盆栽苗随机分为4组,每组20盆,分别设置干旱胁迫10d后复水、干旱胁迫20d后复水、干旱胁迫30d后复水和正常水分管理4个处理。试验开始前3d对所有的盆栽苗浇透水,试验开始后每次取样后对需要浇水的盆栽苗进行按需灌水。

1.3 试验方法

盆栽控水试验开始后,对4个处理的盆栽苗每隔5d用Li-6400便携式光合仪进行光合特性的测定。测定方法为:于上午10点,用便携式光合仪测定玉竹植株的净光合速率、蒸腾速率等参数,每个处理测三株植株,每株测3片叶子,取平均值。试验所得数据用EXCEL2003和SPSS19.0进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对玉竹净光合速率的影响

图1 干旱胁迫对玉竹净光合速率的影响

从图1中可以看出,干旱胁迫对玉竹植株光合速率有着一定的影响。干旱胁迫下玉竹植株净光合速率的变化总体呈下降的趋势,随着干旱胁迫时间的延长,栽培基质的含水率降低,玉竹的净光合速率逐渐下降。而正常水分管理的玉竹植株净光合速率呈先下降后上升的趋势。玉竹在干旱胁迫前20d,净光合速率下降较快,胁迫20d后逐渐变缓。干旱胁迫10d、20d和30d时其净光合速率分别下降至5.42、3.08和2.42μmol·m-2·s-1,分别为同时期对照的92.33%、61.35%和39.80%。不同干旱胁迫处理间玉竹的净光合速率存在显著性差异(P=0.003<0.05)。由此可见,玉竹光合作用对栽培基质水分变化较为敏感,水分胁迫越严重对其光合作用的影响越明显。

2.2 干旱胁迫对玉竹蒸腾速率的影响

图2 干旱胁迫对玉竹蒸腾速率的影响

干旱胁迫下玉竹叶片蒸腾速率的变化见图2。结果表明,玉竹叶片蒸腾速率随着胁迫时间的延长总体上呈下降的趋势。随着干旱胁迫时间的延长,玉竹叶片感受到水分的胁迫后,做出气孔关闭等生理反应,以降低蒸腾作用来适应干旱胁迫。正常水分管理的叶片蒸腾速率呈先下降后上升的趋势,干旱胁迫的蒸腾速率均比对照小。在胁迫10 d、20d和30d时其蒸腾速率分别下降至1.38、0.91和0.72mmol·m-2·s-1,分别为同时期对照的89.61%、54.17%和43.37%,说明干旱胁迫下,玉竹叶片的蒸腾速率明显下降。不同干旱胁迫处理间玉竹叶片的蒸腾速率差异显著(P=0.0012<0.05)

3 结论与讨论

水分是影响光合作用的重要因子之一。研究表明,干旱胁迫通常会降低植物的光合速率、光合电子传递速率及磷酸化活力,影响光合碳同化[6]。室外自然干旱胁迫引起土壤含水量下降,势必会对植物光合作用造成一定的影响,从而影响到植物的正常生长发育。本文以室外盆栽人工控水试验方法来研究干旱胁迫对药用植物玉竹光合特性的影响,结果表明,室外干旱胁迫15d后对玉竹光合作用产生了较明显地一系列影响,干旱胁迫致使栽培基质水分减少,玉竹气孔关闭,蒸腾速率下降、净光合速率下降,严重水分胁迫时,叶片变黄,光合色素降解,光合速率急剧下降。干旱胁迫下玉竹植株净光合速率和蒸腾速率的变化总体呈下降的趋势,随着干旱胁迫时间的延长,栽培基质的含水率降低,玉竹的净光合速率和蒸腾速率逐渐下降,在干旱胁迫35d后达到最低,之后可能致死。干旱胁迫下,玉竹光合作用的降低,将影响玉竹根茎干物质的积累,因此,在药用植物玉竹的栽培过程中,虽然玉竹有一定的抗旱能力,但为了根茎的产量应注意水分的控制,选择适宜的水分供应,以增强玉竹的光合作用,最终达到增产的目的。

[1]傅沛云,孙启时.东北草本植物志[M].北京:科学出版社,1998.160-162.

[2]马文海,张静.大兴安岭主要药用植物栽培技术[M].哈尔滨:东北林业大学出版社,2006:78.

[3]汪发瓒.中国植物志第15卷[M].北京:科学出版社,1985.61-62.

[4]徐践.玉竹光合生理特性的研究[D].北京林业大学,2003.

[5]李聪晓.野生玉竹光合作用日变化研究[D].河北农业大学,2003.

[6]李广敏.作物抗旱生理与节水技术研究[M].北京:气象出版社,2001.13-15.

责任编辑:葛 君

校 对:王 卉

Effects of Drought Stress on Photosynthetic Characteristics of Medicinal Plants of Polygonatum odoratum

WangXinan

(First-author's address:Forest Tree Seed Station of Mudanjiang Forestry Bureau in Heilongjiang Province,Mudanjiang157010,Heilongjiang,China)

This paper studiedthe effects of drought stress on photosynthetic characteristics of P. odoratum using outdoor potted artificial water control experiment method. The results showed that photosynthesis produced a series of significantly effects after 15days of drought stress on outdoor. The change of photosynthetic rate and transpiration rate were downwardunder drought stress, and with the increase of drought stress time, culture medium water decreased, the rate of net photosynthesis and transpiration rate decreased gradually, and reached the minimum in the drought stress after 35days. Drought stress may kill more than 35 days.

Polygonatum odoratum; drought stress; photosynthetic Characteristics;impact

2017-02-19

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