免费文献传递   相关文献

不同光照条件下两种卷柏光合特征日变化研究



全 文 :·园林花卉·植物 北方园艺2012(05):74~77
第一作者简介:李慧英(1984-),女,在读硕士,研究方向为园林植
物生理生态与栽培。E-mail:ying88888.ok@163.com。
责任作者:周广柱(1964-),男,硕士,教授,硕士生导师,现主要从
事园林植物生理生态及栽培教学与研究工作。E-mail:zhouguan-
gzhu@sina.com。
基金项目:辽宁省交通厅资助项目(200612)。
收稿日期:2011-11-29
不同光照条件下两种卷柏光合特征日变化研究
李 慧 英1,周 广 柱1,李 智 辉1,刘 东 琳1,李 林 蔓2
(1.沈阳农业大学 林学院,辽宁 沈阳110866;2.朝阳市双塔区农村经济局,辽宁 朝阳122000)
  摘 要:以卷柏和圆枝卷柏为试材,研究其叶片在不同光照强度下(不遮光(对照CK:透光率
100%)、单层遮光(透光率70%)、双层遮光(透光率50%)、三层遮光(透光率20%))的光合特性。结
果表明:2种卷柏在不遮光与单层遮光条件下,净光合速率高于其它2种处理;卷柏净光合速率日变
化为双峰曲线,具有明显的午休现象,而圆枝卷柏的午休现象不明显。从午休恢复程度看,卷柏对光
照的适应性要广于圆枝卷柏。叶片叶绿素总含量及比叶质量的变化进一步证明了此论点。
关键词:卷柏;圆枝卷柏;净光合速率;光合特征
中图分类号:S 791.44 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2012)05-0074-04
  卷柏属植物是蕨类植物门石松亚门中最大的一属。
全世界约有700种,我国约有60种。卷柏属植物广泛分
布于世界各地,主要分布在热带及亚热带地区,多生长
于林中潮湿的地方;但有些种能耐干旱,有些可生长于
寒冷气候地区,有些甚至可以生长在裸岩边缘,生长习
性具有极大的差异[1]。卷柏和圆枝卷柏为卷柏科
(Selaginelaceae)卷柏属(Selaginela)的多年生草本植
物。通常生于山谷或溪边向阳的岩石上,是比较耐旱的
植物[2]。目前国内对卷柏属植物的研究大多集中在药
用价值、分类学、大孢子和小孢子的形态等方面,国外的
研究大多集中于基因等方面,但对卷柏植物光合生理方
面的研究很少。现通过对遮光条件下2种卷柏叶绿素、
比叶质量、叶片含水量及光合特征日变化进行研究,探
讨光照强度对2种卷柏光合特征的影响,为了解卷柏植
物的光合特征及适宜的光生长环境提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为卷柏(Selaginela tamariscina)和圆枝卷
柏(Selaginela sanguinolenta),2011年3月取自辽宁省
本镇县,栽培土壤按园土、细沙=3∶1进行配比,将植株
种植在直径为12cm的花盆中。
1.2 试验方法
试验在沈阳农业大学植物园温室内进行,5月1日
起选择生长良好、长势基本一致的植株进行处理。设不
遮光(对照CK:透光率100%)、单层遮光(透光率70%)、
双层遮光(透光率50%)、三层遮光(透光率20%)4个光
照处理。3次重复,每重复6株。
1.3 项目测定
1.3.1 叶绿素含量 叶绿素含量参照李合生等[3]的乙
醇提取法测定。
1.3.2 比叶质量 随机取10枚叶片,用扫描仪扫描为
数字图片,采用Image J软件计算出叶面积,再测定叶片
烘干质量,比叶质量=烘干质量/叶面积[4]。用一定面
积的打孔器,在成熟叶片上避开主叶脉,打下10个叶圆
片,先称鲜重,然后在105℃下杀青,80℃烘至恒重,电子
天平称重,即可计算出比叶质量(SLFW,单位面积干重)
和叶片含水量[5]。
1.3.3 光合指标的测定 采用美国Li-6400的标准叶
室测定光合作用日变化。于2011年9月11~13日晴天
时进行,测定时间为7:00~17:00,每隔2h测定叶片的
净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间
CO2浓度(Ci)。取3d的测定值的平均值。
2 结果与分析
2.1 不同光照强度对叶片光合色素及比叶质量的影响
由表1可知,在遮光条件下,卷柏与圆枝卷柏的叶
绿素总含量(Chl)是随着透光率的降低而上升的。2种
试验材料的叶绿素a/b变化是一致的,均随透光率的降
低而降低。卷柏与圆枝卷柏的叶片含水量随透光率的
降低而增加,且圆枝卷柏的叶片含水量随透光率变化不
明显。2种卷柏的比叶质量均随着透光率的降低而降
低,这是叶片对弱光照在形态上的典型反应,它可以提
高叶片中同化组织的比例,有助于通过降低暗呼吸而提
47
北方园艺2012(05):74~77 植物·园林花卉·
   表1 不同光照强度下2种卷柏总叶绿素含量、
   a/b含量比值、比叶质量
  Table 1  Total chlorophyl content,specific leaf fresh weight in
    diferent light intensity leaves of 2species of Selaginellaplants
试验材料
Plants
透光率
Light
transmittance/%
总叶绿素含量
Total chl
/mg·g-1FW
Chl a/b
叶片含水量
Water
content/%
比叶质量
SLFW
/g·cm-2
卷柏
Selaginella
tamariscina
100
70
50
20
1.63
1.68
1.74
1.77
2.31
2.26
2.23
2.21
52
58
59
66
0.078
0.063
0.059
0.055
圆枝卷柏
Selaginella
sanguinolenta
100
70
50
20
1.42
1.43
1.48
1.53
1.60
1.54
1.54
1.37
50
53
57
59
0.068
0.062
0.065
0.061
高净碳同化量,以适应低光照[3]。
2.2 不同光照条件下卷柏与圆枝卷柏光合特征日变化
2.2.1 卷柏光合特征日变化 由图1-A可知,卷柏在不
遮光条件下净光合速率(Pn)日变化为单峰曲线,高峰值
出现在9:00、13:00时净光合速率最低,有一定的午休现
象,且13:00以后净光合速率恢复比较快。单层遮光条
       
件下,净光合速率日变化为双峰曲线,第1个峰值出现
在9:00,第2个峰值出现在15:00,且第1个峰值比第2
个峰值要高。9:00时净光合速率比不遮光下大,有一定
的午休现象,午休程度浅于不遮光;双层遮光条件下,净
光合速率(Pn)日变化为单峰曲线,净光合速率比不遮光
下低。三层遮光下的净光合速率日变化与双层遮光的
变化趋势基本一致,只是净光合速率明显比较低。由此
可见,限制卷柏净光合速率的因子是光照强度。由图1-
B可知,不遮光条件下,蒸腾速率(Tr)在9:00达到最大,
之后一直呈现下降趋势;而在单层和三层遮光条件下,
蒸腾速率变化趋势基本保持一致;双层遮光下,蒸腾速
率在11:00达到最大,且在15:00时高于其它遮光条件。
遮光条件下,蒸腾速率均在13:00时比较低,此时可能是
部分气孔关闭。由图1-C可知,胞间CO2浓度(Ci)在
9:00时下降比较多,之后基本呈缓慢上升趋势,与气孔
导度的变化趋势相反;在不遮光条件下,Ci在光合午休
时(13:00)达到最高值。从总体来看,卷柏的胞间CO2浓
度没有随气孔导度的降低(图1-D)而减少,该点与
Franqhar等[4]研究结果基本一致。
图1 不同光照强度下卷柏光合特征日变化
Fig.1 Diurnal photosynthetic changes in Selaginella tamariscina at diferent light densities
2.2.2 圆枝卷柏光合特征日变化 由图2-A可知,不遮
光条件下圆枝卷柏净光合速率日变化呈先上升后下降
的趋势。上午9:00达到最大值,之后一直下降,直至下
午15:00后才开始有所回升,回升比较缓慢;没有明显的
午休现象。单层遮光下,圆枝卷柏午间净光合速率下降
幅度最小。双层、三层遮光下,净光合速率明显低于不
遮光与单层遮光,而且变化幅度较小。由图2-B可知,蒸
腾速率(Tr)均是在上午9:00达到最大,之后开始下降。
在单层和双层遮光下,蒸腾速率变化基本保持一致,而
在15:00时,双层遮光下的蒸腾速率(Tr)高于其它处理,
与气孔导度(图2-D)的变化趋势相同。由图2-C可知,
不遮光条件下,圆枝卷柏的胞间CO2浓度变化幅度较
大,而在遮光条件下从9:00~15:00基本达到平稳的状
态。净光合速率Pn在9:00~15:00逐渐降低,而胞间
CO2浓度(Ci)却升高。
3 讨论与结论
植物对光照的适应性,也可以反映在叶片叶绿素的
变化上。通常情况下,遮光下生长的叶片与不遮光条件
下相比,叶绿素Chl(a+b)总含量、Chl a/b、叶片含水量、
57
·园林花卉·植物 北方园艺2012(05):74~77
   
图2 不同光照强度下圆枝卷柏光合特征日变化
Fig.2 Diurnal photosynthetic changes in Selaginella sanguinolenta at diferent light densities
比叶质量都有一定的差异。适当的遮光使2种卷柏叶
绿素含量增加,其中,卷柏的叶绿素含量变化幅度较圆
枝卷柏大,也可以说明卷柏适应光照强度范围要比圆枝
卷柏广。卷柏与圆枝卷柏叶绿素Chl a/b随着遮光程度
的加深而降低,一般情况下,比较耐荫的植物在适度遮
荫条件下,通过降低Chl a/b来提高捕获光照的能力,从
而适应低光照或者较弱光照[6]。卷柏与圆枝卷柏随光
照强度的增加叶片含水量逐渐降低,而圆枝卷柏叶片含
水量降低幅度较卷柏小,由此可以推测圆枝卷柏的保水
能力强于卷柏。随着遮光程度的加深,卷柏与圆枝卷柏
的比叶质量逐渐降低,说明一定程度的遮光会影响卷柏
与圆枝卷柏干物质的积累,从而影响其生长。
在不遮光条件下,卷柏光合日变化曲线为单峰曲
线,且峰值出现在9:00。相比较而言,上午净光合速率
为卷柏高于圆枝卷柏。在单层遮光下,卷柏的光合日变
化曲线为双峰曲线,第1个峰值出现在9:00,第2个峰
值出现在15:00,且第1个峰值比第2个峰值高近50%,
最低值出现在13:00。而圆枝卷柏的光合日变化呈先上
升后下降的趋势,净光合速率最高值出现在9:00,最低
值出现在15:00。在双层及三层遮光条件下,卷柏与圆
枝卷柏光合曲线为单峰曲线,净光合速率明显低于不遮
光与单层遮光下的。
从不遮光下光合日变化来看,卷柏的净光合速率比
同时刻圆枝卷柏的要大。从光合午休程度来看,不遮光
条件下,卷柏出现了明显的午休现象,圆枝卷柏的午休
现象不太明显。且卷柏的恢复程度较快,以上几点可以
推测卷柏的光合能力要比圆枝卷柏的好。因此在以后
应用园林植物进行配置过程中,应考虑其光合能力的差
异,进行合理配置。卷柏适应光照能力的范围更广些,
可以配置于光线强处,也可以在荫蔽处生长。
参考文献
[1] 赵迎春,刘全儒,张宪春.中国卷柏科植物的研究-卷柏属孢子囊排
布规律的初步观察[J].北京师范大学学报(自然科学版),2001,17(1):
105-110.
[2] 中国科学院中国植物志编委会.中国植物志[M].北京:科学出版
社,2004.
[3] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版
社,2000.
[4] 李蟠,孙玉芳,王三根,等.贡嘎山地区不同海拔冷杉比叶质量和非
结构性碳水化合物含量变化[J].应用生态学报,2008,19(1):8-12.
[5] Franquar G D,Sharkey T D.Stomatal conductance and photosynthesis
[J].Ann.Rev.Plant Physiol,1982,33:317-345.
[6] Murchie E H,Horton P.Acclimation of photosythesis to irradiance and
spectral quality in British plant species:chlorophyl content,photosynthetic
capacity and habitat preference[J].Plant,Cel and Environment,1997,20:
438-448. 
Diurnal Photosynthetic Changes of Two SelaginelaSpecies
Under Different Light Circumstances
LI Hui-ying1,ZHOU Guang-zhu1,LI Zhi-hui 1,LIU Dong-lin1,LI Lin-man2
(1.Colege of Forestry,Shenyang Agricultural University,Shenyang,Liaoning 110866;2.Chaoyang City Twin Towers Area Rural Economy
Bureau,Chaoyang,Liaoning 122000)
67
北方园艺2012(05):77~80 植物·园林花卉·
第一作者简介:张新学(1985-),男,宁夏隆德人,在读硕士,现主要
从事作物栽培与耕作学研究工作。
责任作者:许兴(1959-),男,博士,教授,研究方向为作物耐逆生
理。E-mail:xuxingscience@126.com。
基金项目:宁夏科技攻关资助项目;宁夏自然科学基金资助项目
(NZ1132)。
收稿日期:2011-12-20
NaHCO3胁迫对两种滨藜叶解剖结构的影响
张 新 学1,毛 桂 莲2,许   兴1
(1.宁夏大学 农学院,宁夏 银川750021;2.宁夏大学 生命科学学院,宁夏 银川750021)
  摘 要:以四翅滨藜、大洋洲滨藜为试材,研究不同浓度NaHCO3胁迫下2种滨藜叶解剖结构
的变化。结果表明:随着碱浓度的增大,2种滨藜叶片的表皮被覆物厚度、表皮厚度和晶体数目有
明显的变化,2种滨藜叶片表皮被覆物厚度、表皮厚度和晶体数目在低浓度150mmol/L NaHCO3
胁迫处理下相对于CK有增加趋势,差异显著,从300mmol/L的NaHCO3胁迫处理开始,2种滨
藜表皮被覆物厚度和晶体数目相对于150mmol/L有了明显减少趋势,差异显著,说明2种滨藜
是通过改变其结构来适应碱胁迫。
关键词:NaHCO3胁迫;晶体;结构;滨藜
中图分类号:Q 945.78 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2012)05-0077-04
  盐害是世界上最严重的环境问题之一,它已经成为
未来农业发展和环境治理所要面临的重要课题。全世
界可耕地面积的20%和灌溉面积的50%受到不同程度
土壤次生盐渍化的影响。许多干旱、半干旱地区脆弱
的、不稳定的农业生产体系由于盐害而面临崩溃[1]。中
国盐碱土约3.33×107hm2。另外,还有次生盐渍化土壤
6.60×106hm2[2]。它已成为制约我国许多地区农业生产
发展的主要因素,每年造成的损失难以估计。宁夏地区
约有128.5万hm2盐渍土壤,它是宁夏作物生产的大
害[3]。宁夏银北地区盐碱化程度高,生态环境十分脆
弱,以往对盐渍土的治理多采取工程措施,如淡水压碱、
   
挖沟排碱、修筑台田等方法[4]。上述方法不符合盐渍土
可持续发展观[5]。在盐碱地种植耐盐碱植物不但可以
使土壤含盐量降低,还可以使土壤肥力和土壤中微生物
的含量增加,从而改良和利用盐渍土[6]。采用工程、生
物、农耕等治理措施的基础和重点是种植材料的选择,
灌木树种属低位芽植物,较乔木树种具更强的抗逆性,
在改善生态环境方面有特殊的意义[7]。
滨藜属(AtriplexL.)隶属藜科(Chenopodeaceae),全
世界约有250种,中国有17种2变种[8]。滨藜是一种生长
适应性强的耐盐碱植物,具有降低生境盐分和改良盐碱地
的巨大潜力,茎叶还是一种高品质的动物饲料。近年来,
滨藜属植物被广泛引种并用于牧草生产和植被恢复。现
对大洋洲滨藜、四翅滨藜2种从国外引种栽培的典型耐盐
碱滨藜属植物进行叶解剖结构的研究,为研究盐生植物抗
盐力的途径,以及改良和利用盐渍土提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试材为大洋洲滨藜(Atriplex nummularia),由澳大
   
Abstract:Taking Selaginela tamariscina and Selaginela sanguinolenta as experimental materials,the photosynthetic
characteristics of the leaves under diferent light intensity(no shading(control CK:light transmittance 100%),single
shading(light transmittance 70%),double shading(light transmittance 50%),three layer of shading(light transmittance
20%))were studied.The results showed that the 2species of Selaginelain no shading and single shading conditions,net
photosynthetic rate was higher than the other two treatment of Selaginela;Selaginela tamariscina diurnal variation of
net photosynthetic rate curve for Shuangfeng,had obvious midday depression,but Selaginela sanguinolenta midday
depression was not obvious.The degree of recovery from midday depression,Selaginela tamariscina ilumination
adaptability was wider than Selaginela sanguinolenta.Chlorophyl content and specific leaf weight changed further
proved the point.
Key words:Selaginela tamariscina;Selaginela sanguinolenta;net photosynthetic rate;photosynthetic characteristics
77