全 文 ：收稿日期:2007-10-20
＊基金项目:云南省教育厅基金项目(06Y104B);西南林学院内基金项目(200525M)
＊＊通讯作者
文章编号:1002-2724(2007)06-0046-03
蒟蒻薯净光合速率与蒸腾速率日变化＊
张　静 ,沈　雅 ,王　锦＊＊
(西南林学院园林学院 , 云南 昆明 652004)
摘要:在晴天条件下 , 研究了蒟蒻薯(Tacca chantrieri )生长期的净光合速率 、蒸腾速率 、气孔导度 、水分利用效率。结果
表明 ,蒟蒻薯净光合速率日变化呈双峰曲线 , 光合“午休”现象明显;气孔导度的降低会引起蒸腾速率的降低;蒸腾速率日变化
也呈双峰曲线 ,平均蒸腾速率为 0.186mmol ·m -2 · s -1 ,平均水分利用率为 12.071μmo l CO2/ mmol H2O。
关键词:蒟蒻薯;净光合速率;蒸腾速率;水分利用率
中图分类号:S718.43　　　　　文献标识码:A
Diurnal Change on Net Photosynthetic Rate and Transpiration Rate of Tacca chantrieri
Zhang Jing et al.
(Faculty of Landscape A rchitectur e , Southwest Forestr y Colleg e , Kunming 650224Yunnan , China)
Abstract:In sunny day s , net pho tosynthesis rate , transpira tion rate , stomata conductance and w ater use efficiency of Tac-
ca chantrieri in g row ing period we re studied.The results showed that the diurnal change o f net photo synthesis rate w as on a
dual apexe s curve , and the phenomena of pho tosynthesis noon-rest w ere obvious.The reduction of stomata conductance leads
the reduction of t ranspir ation ra te.The diurnal change o f transpiration r ate w as also on a dual apexes curve , average transpira-
tion ra te w as 0.186μmol ·m -2 · s -1 , and average w ater use efficiency reached 12.071μmol CO2/mmo l H2O。
Key words:Tacca chantrieri ;net pho tosynthetic r ate;tr anspir ation r ate;w ater use efficiency
　　蒟蒻薯(Tacca chantrieri)又名老虎须 、箭根薯 、蝶舞 、黑
凤凰等 ,是蒟蒻薯科蒟蒻薯属多年生草本植物。分布于印
度 、巴基斯坦 、缅甸 、泰国 、马来西亚以及我国的广东 、云南南
部和西藏东南部 , 生长于海拔 800 ～ 900m 的密林下 , 喜高温
湿热 ,耐荫。
蒟蒻薯叶片大丛生;花茎长 55cm;头状花序 , 总苞片 4
个 ,花朵 10 ～ 22 个 , 均呈褐色接近黑色;花瓣基部生有数十
条紫褐色细丝 , 很像老虎的胡须 , 因此得名老虎须。 蒟蒻薯
花叶俱美 ,花序奇特 , 具有一定药用价值 , 具有重要的开发利
用价值[ 1] 。
我国科研院所和一些花卉公司的科技工作者自上世纪
90 年代开展对蒟蒻薯的生物学特性及引种驯化研究 , 取得了
一些成果[ 2 ～ 4] 。云南省德宏州圣丽雅花卉有限公司经过 4
年多的努力 ,将分布于云南省西南部热带雨林中的野生蒟蒻
薯驯化为具有商品特性的高档花卉 , 并选育出花色黑亮 、花
茎可达 100cm 以上 , 叶片亮丽 , 叶花共赏的新品种“千手观
音” 。本研究对蒟蒻薯“千手观音”的光合 、蒸腾生理指标进
行测定分析 ,以期为该品种的商品化栽培和推广提供理论依
据。
1　材料与方法
1.1　试验材料
试验于 2006 年 12 月在云南省德宏州潞西市圣雅丽花
卉公司基地进行。 潞西市位于东经 98°32′6″, 北纬 24°24″
28″。该地由于受印度洋季风影响 , 属于典型的热带雨林气
候 ,年平均气温 14.8℃～ 20℃, 最高 38℃,最低 2℃。即使是
冬季 ,白天气温也可达 25℃。供试蒟蒻薯(T.chantrieri)品
种为“千手观音” ,采用 80%遮荫网遮荫。
1.2　测定方法
净光合速率(Pn),蒸腾速率(E), 水分利用效率(WUE)
用美国 L I-COR公司生产的光合仪(L I-6400)测定。采用
美国 EXTECH 生产的照度计(EXTECH 401025)测定光照
强度的变化。在 3 个连续的晴天 ,从早晨 8:00 开始 ,每隔 2h
测定 1 次 ,一直持续到 18:00 结束。
2　结果与分析
2.1　蒟蒻薯净光合速率的日变化
蒟蒻薯的净光合速率(Pn)日变化呈明显的双峰曲线。
上午 8:00 当光照强度为 2312LX时 , 净光合速率是负值 ,为
-0.256μmol · m -2 · s-1 。上午 8:40 当光照强度为
2644LX 时净光合速率为 0 , 此时的光照强度为蒟蒻薯的光
补偿点。从此时到下午 13:00 蒟蒻薯的净光合速率随着光
强的增加而增加 , 成正相关;下午 13:00 净光合速率达到一
天中的最高峰 ,其值为 4.600μmo l· m-2 · s -1 。随后净光合
速率呈下降趋势 , 14:30 降到 3.269μmo l ·m -2 · s-1 , 之后
又呈现上升趋势 ,在下午 15:30 一天中的另一高峰出现 , 其
值为 4.345μmol ·m -2 · s -1 。两峰之间净光合速率出现谷
值即为光合作用的“午休” 现象 , 此时的光照强度为一天中
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山东林业科技　　2007 年第 6期　　总 173 期　　SHANDONG FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY　　2007.No.6
的最高值 ,这是由于伴随强光而产生高温条件 , 呼吸作用增 强的结果(图 1 ,图 2)。
　　　　　　图 1　光照强度的日变化　　　　　　　　　　　　图 2　蒟蒻薯净光合速率的日变化
2.2　蒟蒻薯蒸腾速率的日变化
蒟蒻薯蒸腾速率(E)日变化也呈明显的双峰曲线 , 上午
9:30 和下午 13:30的蒸腾速率为一天中的两个高峰 ,最大蒸
腾速率为 0.548mmol · m -2 · s -1 。 日平均蒸腾速率为
0.186mmol ·m -2 · s -1 。午间的蒸腾速率下降可能是空气
湿度降低从而引起气孔关闭 ,蒸腾大幅度下降所致(图 3)。
植物叶片的蒸腾主要为气孔蒸腾。气孔的开度对蒸腾
有直接影响 ,反映了植物的蒸腾速率和生理活性。气孔开度
现在一般用气孔导度(Gs)表示 ,气孔导度是指植物气孔传导
CO2 和水汽的能力 , 为气孔阻力的倒数 , 其单位为 mmol·
m-2 · s-1。光照是引起气孔运动的主要环境因素[ 5] 。从上
午 8:00 开始 ,随着光照的逐渐增强 ,气孔受光照的刺激而逐
渐张开并开始增大 , 气孔导度在上午 9:00 左右达一天中的
最高值0.333×103 mmo l·m -2 · s -1 , 之后下降 ,至 10:00左
右降至最低点-0.019×103 mmol·m -2 · s -1 。中午由于光
照 、光合有效辐射加强 , 温度高 , 湿度小 , 蒟蒻薯蒸腾作用开
始加剧 ,为维持体内的水分平衡气孔导度明显比上午减小 ,
14:00 左右达第二高峰。从图 3 和图 4 可看出蒟蒻薯气孔导
度与蒸腾速率成正相关。
　　　　　图 3　蒟蒻薯蒸腾速率的日变化　　　　　　　　　　图 4　蒟蒻薯气孔导度的日变化
2.3　蒟蒻薯水分利用率日变化
气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道。通
过气孔扩散的气体有 O 2 、CO 2 和水蒸汽。植物在光下进行
光合作用 ,经由气孔吸收 CO 2 ,所以气孔必须张开 , 但气孔开
张又不可避免地发生蒸腾作用 , 植物为了吸收 CO 2 就必须
以蒸腾作用损失一定量的水分为代价。通常 ,人们把光合作
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山东林业科技　　　　　　　　　　张静等:蒟蒻薯净光合速率与蒸腾速率日变化　　　　　　　　　　2007 年第 6 期
用与蒸腾作用的比率称为水分利用效率。
水分利用效率的计算公式如下:
WUE = Pn/ E [ 6]
式中 ,WUE:水分利用效率(μmol CO2/ mmol H 2O);Pn:
净光合速率(μmo l·m -2 · s -1);E:蒸腾速率(mmol·m -2 ·
s-1)。其生理生态意义为 , 植物每损失 1mmo l H2O 所固定
的 CO 2μmol 数。
从图 4 可以看出 ,蒟蒻薯水分利用率在中午 12:00 达到
第一高峰 ,其值为 37.488μmol CO2/ mmolH2O , 之后水分利
用效率逐渐下降 ,在中午 13:30 到下午 15:30 之间水分利用
率较低 ,因为此时光合作用处于“午休”状态 , 净光合速率的
降低比蒸腾速率显著 , 因此水分利用率比较低。下午 17:00
净光合速率仍然维持较高水平而蒸腾速率却接近一天中最
低点 ,所以这时水分利用率最高 , 其值为 50.681μmol CO2/
mmol H2O。一天中平均水分利用率为 12.071μmo l CO2/
mmol H2O(图 5)。
图 5 蒟蒻薯水分利用率的日变化
3　结论
(1)蒟蒻薯叶片的净光合速率(Pn)日变化呈明显的双峰
曲线。最大净光合速率为 4.600 μmol ·m -2 · s-1 , 有明显
的“午休”现象。
(2))蒟蒻薯蒸腾速率日变化也有明显的双峰曲线 , 蒸
腾速率最高值可达 0.548mmo l ·m -2 · s-1 。平均蒸腾速率
为 0.186mmo l ·m -2 · s -1 。
(3)蒟蒻薯一天中最高水分利用率为 50.681μmol CO2/
mmol H2O , 平均水分利用率为 12.071μmo l CO2/ mmol
H2O 。
参考文献:
[ 1] 贺善安.中国珍稀植物[ M] .上海:上海科学技术出版社 ,
1998
[ 2] 张玲 ,李庆军 ,李德铢.雅鲁藏布江河谷丝须蒟蒻薯遗传
多样性的初步研究[ J] .生物多样性 , 2006 , 14(11):65 ～ 72
[ 3] 刘颂颂 ,叶永昌 , 招晓东 , 黄小清.蒟蒻薯的组织培养及
植株再生[ J] .植物生理学通讯 , 2002 , 38(3):254
[ 4] 唐德英 ,李学兰 , 余东莉 ,刀建红.蒟蒻薯的组织培养[ J] .
植物生理学通讯 , 2003 , 39(4):348
[ 5] 武维华主编.植物生理学[ M] .北京:科学出版社 , 2003
[ 6] 蒋高明主编.植物生理生态学[ M] .北京:高等教育出版
社 , 2004
(接第 69页)
度可达 1/ 400 , 测量胸径的精度可达 1/ 200 , 测量冠幅的精度
可达 1/ 300 , 均高于测树的需要精度。 而且用全站仪测量使
得工作过程变为自动化 ,自动采集 、存储数据 ,并能与计算机
进行交换 ,改变过去的手工记录 , 手工输入数据 , 减少了工作
量 ,提高了效率。
数据自动通讯 、自动记录和自动处理各种测树要素的一
体化观测 ,是全站仪测树的最大优点 , 而且已有很好的软件
和硬件基础 ,实现自动测树已没有技术障碍。
3.3　树的坐标测定和多媒体信息的采集
原先只是用文字记录古树名木地理位置 ,没有测量其地
理坐标 ,使得古树名木不能在地理信息系统中表示出来 ,为
其管理和保护带来诸多不便。
古树名木坐标的测定和多媒体信息采集是新增加的调
查内容。目的是可以获取统一参考框架下的三维地理坐标 ,
给每株古树名木在地图上进行定位 ,为将来基于 WebGIS 的
古树名木管理信息系统提供地理数据和多媒体数据。网络
技术和 GIS 技术的迅猛发展使得古树名木的精准管理和保
护成为可能 ,也使得公众全面了解古树名木成为可能。而新
的调查内容提供了这种可能所需要的数据保障。
随着研究的深入 、技术手段的改进和管理模式的改变 ,
古树名木的调查也将越来越广泛和深入 , 全站仪等精密仪器
和交叉定年技术的应用必将在其中发挥重要的作用。这是
实现古树名木空间分布数字化管理的重要基础。
参考文献:
[ 1] 冯仲科 , 韩熙春 , 周科亮等。全站仪固定样地测树原理
及精度分析[ J] 。北京测绘 , 2003(1)
[ 2] 孟宪宇 , 测树学[ M ] .第 2 版.北京:中国林业出版社 ,
1996
[ 3] 葛汉栋 ,湖南古树资源概况及保护对策[ J] 。湖南林业科
技 , 2003 , 30(2):1 ～ 3
[ 4] 杨清云 ,薛春泉 ,江越发等.广东省古树名木资源现状及
保护利用探讨[ J] .广东林业科技 , 2004
[ 5] 李江风 , 袁玉江 , 由希尧等.树木年轮水文学研究应用
[ M] .北京:科学出版社 , 2000
[ 6] 杨淑贞 ,赵明水 ,程爱兴.天目山自然保护区古树资源调
查初报[ J] .浙江林业科技 , 2001 , 21(1)
[ 7] 胡坚强 ,夏有根 , 梅艳等.古树名木研究概述[ J] .福建林
业科技 , 2004 , 31(3):151 ～ 154
[ 8] 欧世芬 ,肖海燕 , 莆田市中心城区古树名木资源现状及
保护对策[ J] 。福建地理 , 2004 , 19(1)
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山东林业科技　2007 年第 6 期