高光照强度下不同时间观光木光合生理特征对比

张应明 吴林芳 栾福臣 王庭坚 束祖飞

摘要 以车八岭自然保护区苗圃基地种植的观光木幼苗为材料，在固定光照强度[1 000 μmol/（m2·s）]的情况下，利用便携光合作用系统测定其在9：00、12：00和15：00这3个时间点的光合参数。结果表明，观光木的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等光合参数在上午最高，中午最低，有光合“午休”现象，而细胞间隙CO2浓度以及叶片温度则是在中午最高。推测温度升高影响了酶活性，造成了观光木的“午休”现象。

关键词 观光木;光合生理特征;净光合速率

中图分类号 S718.43文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）14-0116-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.14.034

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract The photosynthetic parameters were determined by using portable photosynthetic system under fixed light intensity[1 000 μmol/（m2·s）] at 9：00，12：00 and 15：00.The results showed that the net photosynthetic rate，stomatal conductance and transpiration rate of sightseeing wood were the highest in the morning and the lowest at noon，with the phenomenon of photosynthesis midday depression，while the intercellular CO2 concentration and leaf temperature were the highest at noon.Therefore，it can be speculated that the temperature rise affected the enzyme activity and caused the midday depression phenomenon of T.odorum.

Key words Tsoongiodendron odorum;Photosynthetic physiological characteristics;Net photosynthetic rate

作者简介 张应明（1975—），男，广东始兴人，工程师，从事自然保护地管理研究。*通信作者，高级工程师，从事自然保护地生物多样性监测研究。

收稿日期 2019-01-24

观光木（Tsoongiodendron odorum Chun），又名香花木、宿轴木兰，是木兰科Magnoliaceae观光木属，为单属种[1]。观光木树形高大、优美，具有很高的庭院观赏和园林绿化价值，同时由于其树干挺直、木质优良、易于加工，是优良的用材树种[2]。观光木是我国的特有植物，被我国列为珍稀濒危保护植物，是极小种群野生植物，主要分布于我国云南、贵州、湖南、福建以及两广地区。观光木的种子产量较低，自然状态下种子萌发率低[3]，并且人类的生产活动对其破坏十分严重，正处于濒临灭绝的境地，对观光木进行研究以延缓其灭绝是十分重要而且迫切的。近年来，对观光木的研究主要集中在資源分布现状[4-5]、育苗技术[6-7]以及分子遗传学[8-9]等方面，但是对其光合生理特征的研究较少。刘晓涛等[10]对3年生的观光木进行光合生理特征研究，发现其光饱和点约为800 μmol/（m2·s）。光合作用与植物物质积累有密切的关系，对其进行研究有利于分析环境因素对植物生长和发育的影响。研究高光强[1 000 μmol/（m2·s）]下观光木生理特征，以期为观光木的保护以及繁育提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在车八岭自然保护区苗圃基地进行，以观光木为研究对象，供试材料种植于广东始兴县车八岭自然保护区育种基地（114°15′37″E， 24°42′43″N），为一年生观光木幼苗，随机选择观光木幼苗对其进行光合生理的测定。

1.2 方法 2017年5月中旬，采用LI-6400便携光合作用测定系统（LI-COR，USA），选取5株观光木，每株3枚成熟叶片进行测定。利用红蓝光源调节光合有效辐射（photosynthetically active radiation，PAR）为1 000 μmol/（m2·s），保持 CO2浓度稳定，摩尔分数固定为400 μmol/mol，并于9：00、12：00和15：00进行测定，测定不同时间叶片相应的净光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、气孔导度（stomatal conductance，Gs）、细胞间隙CO2浓度（intercellular CO2 mole fraction）、蒸腾速率（transpiration rate，Tr）、叶片温度（leaf temperature，T1）等光合参数。

1.3 数据处理

使用Office2016进行数据处理及图表制作，计算所测量数据的平均值和标准误。

2 结果与分析

2.1 不同时间净光合速率比较

2.2 不同时间蒸腾速率比较

蒸腾作用是指水分从活的植物体表面以水蒸气的形式散失到大气中的过程，蒸腾速率可用来反映其水分代谢及利用情况[11]。在高光照强度的照射下，观光木的蒸腾速率在9：00、12：00和15：00分别为（1.88±0.06）、（1.33±0.08）、（1.46±0.10）mmol/（m2·s）（图2）。

2.3 不同时间气孔导度比较

气孔导度是指气孔张开的程度，它与植物的光合作用、呼吸作用以及蒸腾作用密切相关[12]。在光照强度达到饱和的情况下，观光木幼苗的气孔导度也在9：00时最大，为（0.17±0.01）mmol/（m2·s），其次是15：00时的气孔导度，为（0.13±0.01）mmol/（m2·s），12：00时观光木的气孔导度最小（图3）。其随时间的变化情况与净光合速率以及蒸腾速率相似。

2.4 不同时间细胞间隙CO2浓度比较

12：00测定的观光木细胞间隙CO2浓度最高，其次是15：00，为（356.48±3.31）μmol/mol，9：00测到的观光木细胞间隙CO2浓度最低（图4）。结合上述结果，气孔导度的降低并没有降低细胞间隙CO2浓度，它并不是中午净光合速率降低的主要原因。

2.5 不同时间叶片温度比较

葉片温度与其生理过程有密切的关联，同时叶片温度在一定程度上能反映环境的温度。在此试验中，观光木的叶片温度在12：00最高，为（31.29±0.15）℃，其次是15：00，为（31.01±0.05） ℃，最低的为9：00，为（28.69±0.12） ℃（图5）。

3 讨论

在同一光照强度下，观光木的净光合速率、气孔导度以及蒸腾速率均是在早上（9：00）时最高，而中午（12：00）时，净光合速率、气孔导度以及蒸腾速率都降低，出现“午休”现象。在中午时，虽然气孔导度降低，但是细胞间隙CO2浓度并没有降低，因此该因素并不是光合速率降低的主要原因。而在中午，叶片温度是最高的，因此推测温度升高导致与光合作用相关的酶活性降低，所以光合速率也降低，从而出现“午休”现象。刘晓涛等[10]对三年生的观光木幼苗进行光合日变化的分析也得到类似的推论。在叶片温度相对低的早上其光合速率较高，而在自然环境中，观光木幼苗是生活在较为郁闭、温度相对较低的林下，这反映出观光木幼苗在光合生理方面对环境的适应。因此，在观光木种植特别是幼苗种植过程中，可以通过遮阴等措施来降低其生长区域的温度，这样更有利于其生长。

参考文献

[1] 《中国植物志》编辑委员会.中国植物志：第30卷 第1分册[M].北京：科学出版社，1996.

[2] 肖荣高，张应明，吴林芳，等.濒危植物观光木的研究现状及展望[J].绿色科技，2017（21）：106-107.

[3] 马朝明，罗文扬，张磊.珍稀濒危植物——观光木[J].中国园艺文摘，2017，33（7）：161-163，193.

[4] 李瑞雪，金晓玲，宁阳，等.湖南省木兰科植物资源及地理分布研究[J]. 复旦学报（自然科学版），2016，55（2）：267-274.

[5] 李益通.福建省极小种群观光木野生资源现状及保护研究[J].林业勘察设计，2014（2）：96-100.

[6] 汪忠辉.观光木种子育苗试验[J].林业实用技术，2013（8）：25-26.

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[8] 何长青.观光木分子谱系地理学研究[D].长沙：中南林业科技大学，2015.

[9] 吴雪琴.南岭地区观光木种群遗传多样性的ISSR分析[D].长沙：中南林业科技大学，2013.

[10] 刘晓涛，张泰劼，李芸瑛，等.3年生观光木夏季的光合生理特性初探[J].华南师范大学学报（自然科学版），2017，49（6）：65-70.

[11] 王少先，李再军，王雪云，等.不同烟草品种光合特性比较研究初报[J].中国农学通报，2005，21（5）：245-247，252.

[12] 王全九.土壤物理与作物生长模型[M].北京：中国水利水电出版社，2016.