九个艾草品种光合特性的观察比较

齐文超 覃德华 王念丽

摘 要 近年来，国内外市场对艾草的需求快速增长，为满足市场需求，保证艾草人工种植的产量。选用安中达（北京）环境技术有限公司生产的Li-6400便携式光合仪对甪里艾、四川野艾、伏牛山艾、广西野艾、祁艾、北艾、太行山野生艾、七叶艾和九叶艾等9个艾草品种的光合特性指标进行测定，并进行相关性和聚类分析。实验结果表明，七叶艾的净光合速率最高，四川野艾的净光合速率最低；广西野艾和祁艾的气孔导度和叶片蒸腾速率较大，广西野艾的气孔导度和叶片蒸腾速率最大；甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和广西野艾的细胞间CO2浓度和Ci/Ca值较高，其中四川野艾最大；北艾的气孔导度、叶片蒸腾速率和细胞间CO2浓度及Ci/Ca值最小，但北艾的水分利用率最高；而甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和广西野艾4个品种水分利用率远低于其他品种，四川野艾的水分利用率最低。通过聚类分析将9种艾草分为3类，即甪里艾、广西野艾、四川野艾和伏牛山艾为一类，太行山野生艾、九叶艾、祁艾和七叶艾为一类，北艾为一类。

关键词：艾草；光合特性；差异分析

中图分类号：Q945.11 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.06.062

艾草在我国具有悠久的种植历史，主要分布在河南、河北、安徽、山东等地，具有温经、去湿、散寒、止血、消炎、平喘、止咳、安胎及抗过敏等功效[1-2]。《本草纲目》记载“艾以叶入药，性温、味苦、无毒、纯阳之性、通十二经、具回阳、理气血、逐湿寒、止血安胎等功效，亦常用于针灸”[3]。近年来，随着人们生活水平的提高及保健意识的不断增强，对艾草的需求量不断增多[4]。同时，随着“一带一路”的快速发展，艾草作为我国传统的中草药，其国内外市场的需求量快速上涨，野生艾草产量已无法满足市场需求，须及时开展艾草的人工种植，提高人工种植艾草的产量[5-6]。

光合作用是影响植物生长的重要因素之一，研究作物的光合能力对提高其产量和品质具有重要意义，但国内外关于艾草光合特性方面的研究较少，为提高艾草种植效益，笔者对艾草的光合特性进行研究，以期为艾草的优质栽培及品种选用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

艾草品种选自河南舒尔康艾制品有限公司试验基地种植的甪里艾、四川野艾（引自重庆市石柱土家族自治县）、伏牛山艾（引自河南省叶县）、广西野艾（引自广西防城港市）、祁艾、北艾、太行山野生艾（引自河南省辉县）、七叶艾及九叶艾（引自湖北省蕲春县），所选艾草為上一年移栽种植的艾草品种，艾草生长期间按常规管理，长势良好。

1.2 仪器与方法

1）实验仪器。Li-6400便携式光合仪，安中达（北京）环境技术有限公司生产。2）实验方法。在第2茬艾草的旺盛生长期，在每个艾草品种中选取生长较为一致的植株10株，每株选取5个生长较好、大小相似的叶片进行光合能力测定。采用Li-6400便携式光合仪，在9：00—12：00对不同艾草的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、叶片蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）、细胞间CO2浓度（Ci）和胞间CO2浓度与环境CO2浓度的比值（Ci/Ca）进行测定。在旺盛生长期每个品种选取代表性植株10株，连根拔起后带回室内，测定其生物学性状；每株取中部叶片5片，自然晾干后测定叶片干重。

1.3 数据处理

用SPSS、Excel和DPS软件对实验数据进行处理分析，用Origin进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同艾草品种光合特性比较

从表1可知，在相同的环境条件下，不同艾草品种之间的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间CO2浓度、Ci/Ca值及水分利用效率均存在较大差异。

1）9个艾草品种的净光合速率从大到小依次为七叶艾＞北艾＞祁艾＞九叶艾＞太行山野生艾＞甪里艾＞伏牛山艾＞广西野艾＞四川野艾，其中太行山野生艾、七叶艾、九叶艾、北艾、祁艾的叶片净光合速率均超过了6.608 2μmol·m-2s-1，高于甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和广西野艾，表明这5种艾草的光合能力较强。七叶艾的净光合速率最高，达到了

7.745 9 μmol·m-2s-1；四川野艾的净光合速率最低，只有0.618 9 μmol·m-2s-1。

2）9个艾草品种的叶片蒸腾速率从大到小依次为广西野艾＞祁艾＞伏牛山艾＞甪里艾＞四川野艾＞

九叶艾＞太行山野生艾＞七叶艾＞北艾，广西野艾、祁艾、伏牛山艾、甪里艾、四川野艾的叶片蒸腾速率均大于2.000 0 mmol·m-2s-1，其中广西野艾、祁艾的叶片蒸腾速率均大于2.500 0 mmol·m-2s-1，处于较高水平。广西野艾的叶片蒸腾速率最高，达到了3.550 5 mmol·m-2s-1，北艾的叶片蒸腾速率最小，仅为0.860 7 mmol·m-2s-1，甪里艾、四川野艾、伏牛山艾、太行山野生艾、七叶艾和九叶艾均处于1.520 3～2.447 3 mmol·m-2s-1，属于中游水平。

3）9个艾草品种的气孔导度从大到小依次为广西野艾＞祁艾＞甪里艾＞四川野艾＞伏牛山艾＞九叶艾＞

太行山野生艾＞七叶艾＞北艾，其中广西野艾、祁艾、甪里艾的气孔导度均大于0.145 0 mmol·m-2s-1。广西野艾的气孔导度最大，为0.193 8 mmol·m-2s-1，北艾的气孔导度最小，仅为0.045 2 mmol·m-2s-1。四川野艾、伏牛山艾、太行山野生艾、七叶艾和九叶艾的气孔导度在0.086 8～0.132 0 mmol·m-2s-1。

4）9个艾草品种的胞间CO2浓度从大到小依次为四川野艾＞广西野艾＞甪里艾＞伏牛山艾＞祁艾＞太行山野生艾＞九叶艾＞七叶艾＞北艾，其中甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和广西野艾的胞间CO2浓度水平都处于较高水平，均大于387.590 0 μmol·mol-1，太行山野生艾、七叶艾、九叶艾和祁艾的胞间CO2浓度则处于中等水平，均处于245.113 8～300.791 5 μmol·mol-1。

其中，四川野艾的胞间CO2浓度最高，达到了409.228 4 μmol·mol-1，北艾的胞间CO2浓度最小，仅有107.367 9 μmol·mol-1。

5）9个艾草品种的Ci/Ca值从大到小依次为四川野艾＞广西野艾＞甪里艾＞伏牛山艾＞祁艾＞太行山野生艾＞九葉艾＞七叶艾＞北艾，其中甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和广西野艾的Ci/Ca值大致相似，均大于0.895 0，处于较高水平；太行山野生艾、七叶艾、九叶艾和祁艾细Ci/Ca值处于中等水平，在

0.600 9～0.775 2。四川野艾的Ci/Ca值最高，达到了0.956 0，北艾的Ci/Ca值最小，只有0.261 3。

6）9个艾草品种的水分利用效率从大到小依次为北艾＞七叶艾＞太行山野生艾＞九叶艾＞祁艾＞甪里艾＞伏牛山艾＞广西野艾＞四川野艾，9种艾草品种的水分利用效率差异较为明显。其中北艾的水分利用效率最高，达到了9.437 0 g·kg-1，显著高于其他品种；太行山野生艾、七叶艾、九叶艾和祁艾的水分利用效率处于中等水平，均处于2.832 2～5.254 5 g·kg-1；甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和广西野艾的水分利用效率远低于其他品种，水分利用效率最低的品种为四川野艾，只有0.30 g·kg-1。

2.2 不同艾草品种光合特性及叶片干重相关性分析

由表2可知，净光合速率和细胞间CO2浓度、水分利用效率呈极显著相关，与Ci/Ca值呈显著相关；叶片蒸腾速率和气孔导度、水分利用效率呈极显著相关，和细胞间CO2浓度及Ci/C值a呈显著相关；气孔导度和叶片蒸腾速率、胞间CO2浓度、水分利用效率、

Ci/Ca值呈极显著相关；胞间CO2浓度和净光合速率、气孔导度、Ci/Ca值、水分利用效率呈极显著相关，与叶片蒸腾速率呈显著相关；Ci/Ca值和气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率呈极显著相关；单个光合特性参数与叶片干重之间无显著相关性。

2.3 不同艾草品种光合特性聚类分析

由图1可知，采用系统聚类的方法将9种艾草分为3类：1）甪里艾、广西野艾、四川野艾和伏牛山艾为一类，共同光合特性为净光合速率较低，叶片蒸腾速率较高，气孔导度较大，细胞间CO2浓度及Ci/Ca值较高，水分利用效率较低；2）太行山野生艾、九叶艾、祁艾和七叶艾为一类，光合特性为叶片蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率、细胞间CO2浓度及Ci/Ci值均为三类的中等水平，净光合速率较高；3）北艾单独为一类，其光合特性为净光合速率和水分利用效率较高，叶片蒸腾速率、气孔导度、细胞间CO2浓度及Ci/Ci值均处于较低水平。

3 结论与讨论

光合作用是自养植物赖以生存的基础，不同艾草品种之间的光合特性差异较大，笔者通过对不同艾草品种的光合特性差异进行系统性研究，得出以下结论。

1）太行山野生艾、七叶艾、九叶艾、北艾和祁艾的净光合速率较高，光合能力较强，其中，七叶艾的净光合速率最高，光合能力最强，四川野艾的净光合速率最低，光合能力最弱。2）广西野艾和祁艾的气孔导度和叶片蒸腾速率都处于较高水平，吸收和输送水分的能力较强，其中，广西野艾的气孔导度和叶片蒸腾速率最大，吸收和输送水分的能力最强，北艾的气孔导度和叶片蒸腾速率最小，吸收和输送水分的能力最弱。3）甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和广西野艾的细胞间CO2浓度及Ci/Ca值均处于较高水平，说明这4个艾草品种吸收和利用CO2的能力较强；9个艾草品种中，四川野艾的胞间CO2浓度及Ci/Ca值最高，表明其吸收和利用CO2的能力最强，北艾的胞间CO2浓度及Ci/Ca值最小，表明其吸收和利用CO2的能力最弱。4）北艾的水分利用效率最高，显著高于其他品种，而甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和广西野艾4个品种的水分利用效率远低于其他品种，四川野艾的水分利用率最低。5）整体进行光合特性分类，甪里艾、广西野艾、四川野艾、伏牛山艾为一类；太行山野生艾、九叶艾、祁艾、七叶艾为一类；北艾单独为一类。

本实验通过对9种艾草的光合特性进行测定，探究了不同艾草品种的光合特性。在艾草品种选用上，干旱少雨地区可选用水分利用率较高的北艾品种；在降雨较多的地区种植水分利用率较低的甪里艾、广西野艾、伏牛山艾等艾草品种也能较好的生长；在雨水适宜且地力较高的地区可选择七叶艾、祁艾、九叶艾、太行山野生艾等品种。

参考文献

[1] 聂韡，刘畅，单承莺.艾草的本草考证及资源分布[J].中国野生植物资源，2019，38（4）：93-95.

[2] 张甜甜，孙立立，周倩.艾叶现代研究概述[C]//2010中药炮制技术、学术交流暨产业发展高峰论坛论文集.成都：中华中医药学会，2010：124-127.

[3] 刘蓓蓓，郭双喜，万定荣，等.艾草规范化种植技术[J].亚太传统医药，2020，16（12）：67-70.

[4] 顾海科，刘桂君，宋梅芳，等.艾草标准化人工栽培技术[J].现代农业科技，2018（4）：89-90.

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[6] 王惠君，王文泉，卢诚，等.艾叶研究进展概述[J].江苏农业科学，2015，43（8）：15-19.

（责任编辑：张春雨）