全 文 ：第 30 卷 第 3 期 浙 江 林 业 科 技 Vol. 30 No.3
2 0 1 0 年 5 月 JOUR. OF ZHEJIANG FOR. SCI. & TECH. May, 2 0 1 0

文章编号：1001-3776（2010）03-0020-04

新银合欢和车桑子的光合速率对土壤水分和光照的响应

涂 璟，王克勤*，刘惠芳
（西南林学院环境科学与工程系，云南 昆明 650224）

摘要：干热河谷地区造林成活率低一直是困扰国内学者的难题之一，其中影响其成活的关键因子之一就是土壤水
分。本研究以新银合欢（Leucaena leucocephala）、车桑子（Dodonaea viscosa）为盆栽供试树种，在大棚进行控水
试验，分析水分和光照因子对其光合速率的影响。结果表明：植物的净光合速率与土壤水分关系密切，二者呈二
次多项式关系；在不同土壤水分条件下，光合速率对光强的响应相差很大，模拟关系也不尽相同，净光合速率的
最大值在不同土壤含水率时相差也十分大，光合速率的光补偿点与土壤含水率基本无关；两个树种的净光合速率
与光合有效辐射均呈二次多项式模拟关系，相关极显著。
关键词：干热河谷；光合速率；土壤水分；光合有效辐射
中图分类号：S718.4 文献标识码：A

Response of Net Photosynthetic Rate of Leucaena leucocephala and
Dodonaea viscosa in Dry-hot Valley to Soil Moisture and Illumination

TU Jing，WANG Ke-qin，LIU Hui-fang
（School of Environment Science and Engineering, Southwest Forestry College, Kunming 650224, China）

Abstract: Low survival rate of afforestation is always one of problems in dry-hot valley. One of the key factors is water content in the soil. Potted
Leucaena leucocephala and Dodonaea viscosa was experimented as tested species for water control to study influence of water and illumination on
net photosynthesis rate(Pn). The results showed that net photosynthesis rate had close relation with soil water and the relationship was quadratic
polynomial. Water control experiment demonstrated that light response of Pn had great difference to photosynthetically available radiation (PAR)
under different soil water content (SWC) and simulation relations were also different. The maximum of Pn was greatly differed in different SWC, the
light compensation point had no relation with SWC. The experiment resulted that the Pn of two tested species had quadratic polynomial relations with
PAR and the correlation was obvious.
Key words: dry-hot valley; photosynthesis rate; soil water content; photosynthetically available radiation

干热河谷地区造林成活的关键限制因子之一就是水分。水分条件会影响到植物的光合作用。而光合作用是
植物生长和产量形成的生理基础。在干热河谷，水对光合作用的影响最大也最重要。如何减少对植物的水分供
给量，而对其光合作用和生物产量影响不大，以提高植物的水分利用效率，是节水农林业研究的关键。水分胁
迫从多方面影响植物的生长和代谢，但由于光合作用在植物生活过程中的重要性，人们对水分胁迫如何影响光
合作用方面的研究非常重视。虽然许多研究都表明，轻度水分亏缺对光合作用的影响不大，但由于水分胁迫对
收稿日期：2009-11-08；修回日期：2010-02-20
基金项目：云南省教育厅项目“菌团优化算法机理与收敛性研究”（08Y0204）和西南林学院面上科研基金项目“直杆桉和蓝桉的水分利
用效率及生理生态特性研究”（SWFC.IP2009.14）资助
作者简介：涂璟（1978－），女，湖北十堰人，讲师，硕士，从事森林生态学研究；*通讯作者。

3 期 涂璟，等：新银合欢和车桑子的光合速率对土壤水分和光照的响应 21

生长的抑制，限制了叶面积的增大，水分胁迫对光合总量的影响不可忽视；并且对光合作用造成影响的水分亏
缺度的数值范围还需要确定[1~7]。本文选取干热河谷的典型造林树种通过控水试验来研究造林树种光合速率对土
壤水分和光照的响应及在不同土壤水分条件下的日变化。
1 试验方法
云南省元谋县是干热河谷地区最具有代表性的地段，田间试验区选在元谋县大那蚌（元谋猿人遗址）丘陵
和茂易村干塘丘陵地段，25° 43′ 52″ N，101°51′ 03″ E。试验区内主要的树种有新银合欢（Leucaena
leucocephala）、车桑子（Dodonaea viscosa）等树种。盆栽控水试验选择位于中国科学院西双版纳植物所昆明
生态所的大棚内进行。于 2001 年底培育盆栽车桑子和新银合欢幼苗。2002 年 9 月试验前 15 d 对各盆栽浇足够
的水，然后每天依次减少浇水量，将土壤含水率控制为不同的水平。选取标准木上的 3 个叶片进行蒸腾速率和
光合速率观测。田间持水量 FC（%）采用环刀法，测得试验区土壤的田间持水量为 40.59%。土壤含水率 SWC
（%）用土样烘干称重法测定。光合速率 Pn（μmolCO2·m-2·s-1）及气孔阻力 RS（s·cm－1）用 LI-6400 光合
系统与蒸腾速率 Tr（μmolCO2·m-2·s-1）同步测定。
2 结果与分析
2.1 控水条件下光合速率的水分响应
图 1 是半年生盆栽植物新银合欢及车桑子在光合有效辐
射 PAR（μmol·m－2·s－1）> 1 000μmol·m－2·s－1 时净光合
速率随 SWC 的变化曲线，均为多项式模拟关系。表明在严重
水分胁迫时（新银合欢为 SWC < 12.4%、车桑子为 SWC <
10.60%），Pn 随 SWC 的改善直线上升，分别达到 12.4%和 10.6%
度水分胁迫时有减缓趋势；当新银合欢的 SWC > 28.6%及车桑
子的 SWC > 26.27%也就是水分供应充足时，Pn 不再随土壤条
件的改善而上升，甚至还有一定的下降趋势。因此，土壤水分范围 12% < SWC < 28%、10% < SWC < 27%分别是
新银合欢及车桑子曲线变化的“转折区”，SWC 低于或高于这一范围对于提高光合作用和水分利用效率都不利。
2.2 不同土壤水分条件下光合速率的光响应
表 1 是不同土壤水分条件下，新银合欢和车桑子光合速率随光强变化的实测值和模拟值，模拟结果与实测
值非常接近。
表 1 不同土壤水分含量下 2 种植物光合速率光响应曲线的参数及特征值
Table 1 Parameter and initial eigenvalues of light response curve of Pn under different SWC
树种 SWC
/%
模拟方程 相关指数 r2 Pnmax
/umolCO2·m－2·s－1
对应 PAR
/umol·m－2·s－1
F 值 显著性
Sigf
新银合欢 7.10 y =－0.303－0.002x＋0.0002x2 0.812 0 3.19 128 4 F(1,15) = 32.32 0.000
12.70 y =－0.269＋0.006x＋0.00003x2 0.957 0 7.93 110 5 F(1,19) = 211.16 0.000
18.60 y =－7.85＋2.01lnx 0.764 0 8.74 122 1 F(1,25) = 81.10 0.000
22.80 y =－4.62＋0.83lnx 0.720 5 2.06 106 5 F(1,22) = 56.72 0.000
37.90 y =－5.03＋1.32lnx 0.974 2 4.41 114 3 F(1,39) = 1 476.97 0.000
车桑子 7.00 y = 5.38＋0.002x＋0.00005x2 0.926 0 6.93 100 5 F(1,32) = 200.14 0.000
19.80 y = 0.20x0.5 0.973 8 8.31 137 5 F(1,29) = 1 078.81 0.000
26.27 y = 5.57＋0.03x－0.00001x2 0.997 1 19.40 101 0 F(1,29) = 4 984.59 0.000
33.10 y = 0.24x0.26 0.979 9 15.00 104 2 F(1,40) = 1 950.67 0.000
35.90 y = 0.14x0.54 0.941 9 6.08 139 2 F(1,30) = 545.46 0.000
由 2 种植物光合速率的光响应规律表明：①在不同土壤水分条件下，光合速率对光强的响应相差很大。车桑
子在 SWC > 19.8%和新银合欢在 SWC > 18.60%时也有相同的趋势。这可能是因为当时温度太低及其水分过量的缘
故。从图 1 中可以看出：当 SWC＝7.20%水分达到严重胁迫时，其光合曲线在 PAR＝650μmol·m－2·s－1 时就有
图 1 适宜光强下 2种植物光合速率的水分响应
Figure 1 Water response curve of Pn of
potted L. leucocephala and D. viscosa under adaptive SWC
净
光
合
速
率

/μ
m
ol
C
O
2·
m
－
2 ·
s－
1
0
5
10
15
20
0 10 20 30 40
车桑子 新银合欢 模拟值
SWC/%

22 浙 江 林 业 科 技 30 卷

下降的趋势。也就是说，在此时已经出现了光抑制的现象。②光合速率的极大值在不同 SWC 相差也十分大。新
银合欢在 SWC = 7.10%时，其 Pnmax 只有 3.19μm olCO2·m－2·s－1；当 SWC 增大到 18.60%时，其 Pnmax 可达到
8.74μmolCO2·m－2·s－1；车桑子在 SWC = 7.00%时，其 Pnmax 只有 6.93μm olCO2·m－2·s－1；当 SWC 增大到
26.27%时，其 Pnmax 可达到 19.4μmolCO2·m－2·s－1，说明当光强不成为限制因子时，Pn 主要受土壤水分的影
响，随着 SWC 的增加，Pn 随之迅速提高。③光合速率的光补偿点与 SWC 基本无关；而光饱和点在不同的 SWC
时变化非常大，随着 SWC 的增加，植物对光能的利用率也不断提高。
2.3 光合速率在不同水分条件下的日变化
图 2 为不同 SWC 条件下 2 种植物植株 Pn 的日变化。
显然，不同 SWC 时，2 种植物叶片 Pn 日变化表现出各自的特点：①在 SWC 较低时，Pn 的最大值与最
小值之差很小。这说明外界其他气象因子对其日变化影响不大，此时，植株已处于严重的干旱胁迫状态，
叶片受到极大的伤害，所以光合率平均值很低；对车桑子来说，在 SWC < 7.00%的两个低水平处理之间，
两者几乎没有什么差异。这时植株已经处于严重的水分胁迫状态。当 SWC > 10.60%，净光合速率的变化与
最低 SWC 水平相比，还是提高得比较多。②车桑子和新银合欢在所有的水分处理中都表现出“单峰”曲线
的特点，只是最大值出现的时间不同而已。车桑子在较低水平的 SWC 的 Pn 一般出现在 10：00，较高水平
的 SWC 一般在 12：00；而新银合欢则没有明显的不同规律。③车桑子在 SWC > 28.20%和新银合欢在 SWC
> 28.60%时，Pn 有一定下降的趋势。水分的改变已不能明显引起净光合速率的变化。这时水分供应已经充
足，不是提高光合速率的限制因子。
3 结论
光合速率与土壤含水率和光合有效辐射有着十分密切的关系，都呈二次多项式模拟关系。贺康宁等在研究
图 2 盆栽新银合欢和车桑子在不同水分条件下净光合速率的日变化
Figure 2 Daily change of Pn of potted L. leucocephala and D. viscosa under different SWC
-5
0
5
10
15
20
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
5.10% 5.70%
7.10% 12.40%
18.60% 21.50%
22.80% 28.60%
37.40% 37.90%
时间
Pn
/μ
m
ol
C
O
2·
m
－
2 ·
s－
1
新银合欢
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
4.60% 6.00%
7.00% 10.60%
19.60% 20.73%
26.27% 28.20%
32.47% 33.10%
时间
车桑子
Pn
/μ
m
ol
C
O
2·
m
－
2 ·
s－
1
SWC 值
SWC 值

3 期 涂璟，等：新银合欢和车桑子的光合速率对土壤水分和光照的响应 23

黄土半干旱区集水造林条件下林木生长适宜的土壤水分环境时指出，刺槐、侧柏和苹果三个树种的净光合速率
与土壤含水率呈二次多项式模拟关系的结果是一致的[8]。接玉玲等指出，蒸腾速率对气孔有较强的依赖性，而
净光合速率除受气孔限制外，非气孔因素也起着相当重要的作用[9]。由于实验条件及仪器有限，本研究没有进
行非气孔因素的研究如羧化酶的研究，有待于今后进一步研究。在进行田间试验的观测进程中，偶尔会出现净
光合速率偏低的情况，尤其是新银合欢，复叶容易夹伤，在测定过程中，尽可能地换新叶片。还要注意复叶的
碎屑掉入 LI-6400 光合仪中的 IRGA 中，以免给观测带来不便。

参考文献：
[1] 涂璟，王克勤，刘芝芹. 土壤水分对台湾相思盆栽幼苗光合速率的影响[J]. 安徽农业科学，2010，38（6）：3 229－3 230.
[2] 梁军生，陈晓鸣，杨子祥，等. 云南松与华山松人工混交林针叶光合速率对光及 CO2 浓度的响应特征[J]. 林业科学研究，2009，22（1）：
21－23.
[3] 张振平，齐华，张悦，等. 水分胁迫对玉米光合速率和水分利用效率的影响[J]. 华北农学报，2009，24（增刊）：155－156.
[4] 马焕成，胥辉，陈德强. 元谋干热河谷几种相思和桉树水分消耗量的估测[J]. 林业科技通讯，2000（4）：9－12.
[5] 曾小平，赵平，彭少麟. 鹤山人工马占相思林水分生态研究[J]. 植物生态学报，2000，24（1）：69－73.
[6] 张其水，李家和，陈雪娇. 天然赤栲林下几种植物的生理生态特性研究[J]. 福建林学院学报，1991，11（1）：98－104.
[7] 王克勤，王斌瑞. 土壤水分对金矮生苹果光合速率的响应[J]. 生态学报，2002，22（2）：208－211.
[8] 贺康宁，田阳，史常青，等. 黄土半干旱区集水造林条件下林木生长适宜的土壤水分环境[J]. 林业科学，2003，39（1）：10－16.
[9] 接玉玲，杨洪强，崔明刚，等. 土壤含水量与苹果叶片水分利用效率的关系[J]. 应用生态学报，2001，12（3）：387－390.

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信息

全省首家县级油茶产业协会——常山县油茶产业协会成立

2010 年 5 月 5 日，由常山县油茶企业、单位和个人自愿组合起来的跨部门、跨所有制的非营利性社会团体
——常山县油茶产业协会成立。这是浙江省乃至中国第一个县级油茶产业协会，首批吸收 35 家团体会员。油茶
产业协会的成立，对促进常山油茶种、产、研之间的相互交流与协作，以及对外的学术交流与提高，为提高油
茶产量、提升油茶品质、提高产品的知名提供了良好的平台。
常山县为“八山半水分半田”，现有油茶栽培面积达 26 万亩，占全省的 10.6%，油茶籽年产量 5000 吨，
油茶加工企业、合作社共 20 多家，2009 年油茶产值 0.88 亿元，占全省的 8.8%，位居全省第一位。近年来，各
级政府高度重视油茶产业的发展，出台了一系列政策措施，给油茶产业发展带来了前所未有的大好发展机遇。
加之目前茶油出口贸易空前活跃，食用油消费市场容量巨大。因此，抓住有利时机，充分挖掘潜力，做大做强
油茶产业，发扬常山县的油茶传统优势，对促进山区农民增收致富有着重要意义。


（摘自 http://www.zjly.gov.cn:8080/snyw/14578.htm）