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收稿日期: 2012-02-28
基金项目: 国家林业局公益性科研专项（201004055）资助。
作者简介: 骆绪美，女，助理研究员。E-mial：luoxumei78@163.com
安徽农业大学学报, 2012, 39(5): 821-824
Journal of Anhui Agricultural University
网络出版时间：2012-8-27 12:01:33
[URL] http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20120827.1201.020.html
安徽 3 种黄精植物光合生理生态特性分析
骆绪美，郭婉琳，韩文妍
(安徽省林业科学研究院，合肥 230031)
摘 要：利用 LI-6400 便携式光合仪对多花黄精、长梗黄精、黄精的光合生理特性进行系统对比研究，结果表
明：（1）3 种黄精植物净光合速率（Pn）日变化均呈明显的单峰曲线；气孔导度、蒸腾速率与光合速率呈正相关，
胞间 CO2 浓度与光合速率呈负相关；（2）光合有效辐射是影响 3 种黄精植物生长的最主要因子，其次是蒸腾速率
和胞间 CO2浓度；（3）多花黄精为中性草本植物，长梗黄精、黄精为中偏阳性草本植物。
关键词：黄精；净光合速率；光饱和点；耐阴性
中图分类号：Q945 文献标识码：A 文章编号：1672352X (2012)05082104
Analysis of photosynthetic and physiological characteristics of three species
of Polygonatum in Anhui Province
LUO Xu-mei, GUO Wan-lin, HAN Wen-yan
(Anhui Academy of Forestry Sciences, Hefei 230031)
Abstract: The photosynthetic physiological characteristics of Polygonatum cyrtonema, P. filipes and P.
sibiricum were studied by using the LI-6400 portable photosynthesis system. The results are as follows: (1) The
net photosynthetic rate (Pn) of the three Polygonatum changed in the daytime, showing a single peak curve.
Stomatal conductance, and transpiration rate were positively correlated with photosynthetic rate, while
intercellular CO2 concentration and photosynthetic rate were negatively correlated. (2) Photosynthetically active
radiation was the most important factor affecting the growth of three Polygonatum, followed by transpiration rate
and intercellular CO2 concentration. (3) P. cyrtonema is day neutral plant herbs, while P. filipes and P. sibiricum
are heliophytes.
Key words: Polygonatum; net photosynthetic rate; light saturation point; shade tolerance
黄精为百合科(Liliaceae)黄精属(Polygonatum)
多种植物根茎的总称，我国有 30 多种[1]，广布于全
国，尤以西南部最多。安徽省境内天然分布的有 5
种 [2]。该属植物为多年生宿根草本，肉质根状茎，
横生，呈圆柱状、连珠状或不规则姜块状。黄精具
有滋补强身和治疗肾虚精亏、肺虚燥咳之功效，还
有增强免疫力、降低血脂和血糖、延缓衰老等多种
药理作用[3]。随着市场需求的不断增加，野生资源
急剧减少，黄精人工栽培已成为大势所趋。近几年，
关于黄精的研究多见于药理和栽培方面，对黄精类
植物的光合生理生态特征研究却鲜有报道。作者对
产于安徽本土最主要的 3 种黄精植物的光合特性进
行了较为系统的对比观测研究，旨在对黄精的生理
生态习性有着更为精准的把握，从而为黄精的扩大
和高效栽培提供理论依据。
1 研究地概况
本试验地选址在省林科院院内，具体东经
117o03′44〞，北纬 31 o 41′54〞。为模拟黄精的原生
态环境，试验地选在高大阔叶树的林冠下、郁闭度
在 0.6～0.7 之间，使其与 3 个黄精种的原生环境基
本相似。土质类型为粘盘黄棕壤，质地粘重，呈微
酸性；为模拟黄精原生态的自然土质，掺了泥炭土
和河沙，使其保持良好的排水透气性。
试验地所处环境四季分明，雨量适中，梅雨显
著，夏雨丰沛，年均温度为 15.7℃，极端最高气温
DOI:10.13610/j.cnki.1672-352x.2012.05.023
822 安 徽 农 业 大 学 学 报 2012 年
达 41.0℃，极端最低气温达－20.6℃，1 月份平均气
温为 2.1℃，7 月份平均气温为 28.3℃，无霜期 227 d，
年平均降雨量为 988.4 mm。
2 材料与方法
2.1 试验材料
试验材料来源于 2010 年底从九华山地区采挖块
茎所得的 3 个黄精属植物，分别为长梗黄精
(Polygonatum filipes)、多花黄精(P. cyrtonema)、黄精
(P. sibiricum)，统一标准栽种于林冠下人工圃地内。
2.2 研究方法
2.2.1 光合日变化的测定 2011 年 8 月，选取晴好
天气，在自然环境中，采用 LI-6400 光合测定仪，
选取3种黄精属植物中上部第4～6片完好无损的叶
片进行光合日变化测定，测定时每个品种固定 3 株
3 个叶片，取平均值，具体时间为 7:00、9:00、11:00、
13:00、15:00、17:00 和 18:00。测定时采用透明叶
室，利用林冠下自然光照。主要测定指标有：净光
合速率（Pn，µmol·m-2·s-1）、相对湿度(RH，%)、气
孔导度(Gs, µmol·m-2·s-1)、蒸腾速率(Tr, mmol·m-2·s-1)、
胞间 CO2（Ci, µmol·mol-1）、光合有效辐射(PAR,
µmol·m-2·s-1)等等。对数据采用 Excel 进行图表处理，
用 SPSS10.5 统计软件进行相关性分析。
2.2.2 净光合速率与环境因子的相关性分析及显著
性检验 采用 SPSS 10.5 软件，对各数据进行正态
分布检验，采用皮尔逊 (Pearson)法分别分析净光合
速率与相对湿度、光合有效辐射、气孔导度、胞间
CO2 浓度和蒸腾速率的相关性系数，相关系数的显
著性分析采用 Two-tailed 法计算，研究各环境因子
对净光合速率的影响。
2.2.3 光响应曲线的测定 2011 年 8 月，选取晴好
天气，采用 LI-6400 光合测定仪，将红蓝光源（LED）
设定一系列光合通量密度：1 200、1 000、700、500、
300、200、150、120、90、60、40、20、0 µmol·m-2·s-1,
CO2 选取大气 CO2 浓度，对 3 个黄精属植物进行光
合速率测定，根据光响应曲线的经典 Farquhar 模型
[4]进行拟合光补偿点（Lcp）、光饱和点（Lsp）、最大
净光合速率（Amax）等相关参数。根据低光照强度
测得的光合速率值建立直线回归方程，直线与横坐
标轴的交点即为光补偿点（LCP），直线斜率即为光
合量子效率（AQY）[5]。
3 结果与分析
3.1 光合速率（Pn）日变化
从图 1 可以看出，3 种黄精在 8 月份净光合速
率日变化（Pn）均呈明显的单峰曲线。上午随着光
强的增加，Pn 逐渐上升，3 种黄精 Pn 出现的峰值
时间基本一致，均在 13:00 左右出现峰值，最大值
为多花黄精，7.8 µmol·m-2·s-1，最小为长梗黄精，5.9
µmol·m-2·s-1。其中，多花黄精在早晚的光合速率较
低，但在 9:00 至 15:00 一直保持较高的光合利用率，
均高于其他 2 个物种，13:00 左右出现急剧下降，至
15：00 后下降趋于平缓。从图 1 还可以看出，3 个
种早晚对弱光的光合利用率相差不大，但在中午强
光时差距明显，光合速率表现为：多花黄精＞长梗
黄精＞黄精。3 种黄精光合利用率整体上是下午高
于上午。
图 1 3 种黄精光合速率日变化
Figure 1 Diurnal variation of the net photosynthetic rates (Pn)
of three Polygonatum
图 2 3 种黄精气孔导度日变化
Figure 2 Diurnal variation of stomatal conductance of three
Polygonatum
3.2 气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率日变化曲线
气孔导度和胞间CO2浓度是影响植物净光合速
率的重要因子之一。气孔在植物水分散失和 CO2 气
体交换过程中具有显著的调控作用[6]。由图 2 和图 4
可知，3 种黄精气孔导度、蒸腾速率曲线日变化与
光合速率大体一致，均呈单峰曲线，上午，随着光
照增强，气孔导度和蒸腾速率均缓慢上升，3 个种
气孔导度在中午 11:00 时便达到日高峰，最高为多
花黄精，0.103 µmol·m-2·s-1，最低为长梗黄精，0.053
µmol·m-2·s-1。而蒸腾速率高峰值与光合速率基本一
39 卷 5 期 骆绪美等: 安徽 3种黄精植物光合生理生态特性分析 823
致，均在 13:00 左右，最高为黄精，2.33 mmol·m-2·s-1，
最低为长梗黄精，0.75 mmol·m-2·s-1，3 个种气孔导
度和蒸腾速率均在 13:00 后呈急剧下降。由图 3 可
知，3 个种胞间 CO2 浓度日变化呈明显的低谷曲线，
早晚 CO2 浓度均较高，随着光强增大，光合速率的
增加，叶片内 CO2 由于 Rubisco 活化酶的作用而被
同化利用[7]，胞间 CO2 浓度呈下降趋势，至 13:00
最低。
3.3 净光合速率的影响因子分析
在 SPSS10.5 软件中，计算 3 种黄精净光合速
率与各影响因子的皮尔逊相关系数及相关系数的显
著性水平(2-tailed)，结果见表 1。从表 1 可以看出，
3 种黄精的净光合速率与光合有效辐射均有显著相
关性（p<0.05），表明光合有效辐射是影响 3 种黄精
净光合速率的最主要因子。长梗黄精对气孔导度和
胞间 CO2 浓度比较敏感，相对湿度和蒸腾速率等因
素影响不明显；多花黄精受蒸腾速率和胞间 CO2 浓
度的影响明显；黄精受蒸腾速率的影响显著，但受
胞间 CO2 浓度和气孔导度的影响不明显。
图 3 3 种黄精胞间 CO2浓度日变化
Figure 3 Diurnal variation of intercellular CO2 concentrations
of three Polygonatum
图 4 3 种黄精蒸腾速率日变化
Figure 4 Diurnal variation of transpiration rates of three
Polygonatum
表 1 3 种黄精净光合速率与其影响因子的 Pearson 相关系数的显著性检验
Table 1 Significance test of the Pearson correlation coefficient of three Polygonatum net photosynthetic rate and its influencing factor
长梗黄精 P. filipes 多花黄精 P. cyrtonema 黄精 P. sibiricum 影响因子
Influencing factor 相关系数 r 显著性 P 相关系数 r 显著性 P 相关系数 r 显著性 P
相对湿度 RH 0.030 0.949 0.421 0.347 -0.481 0.275
光合有效辐射 PAR 0.818* 0.024 0.914* 0.004 0.926* 0.003
气孔导度 Cs 0.769* 0.043 0.726 0.065 0.678 0.094
胞间 CO2浓度 Ci -0.887* 0.008 -0.761* 0.047 -0.641 0.121
蒸腾速率 Tr 0.561 0.190 0.802* 0.030 0.779* 0.039
* P<0.05.
图 5 3 种黄精光响应曲线
Figure 5 Light response curve of three Polygonatum
3.4 光响应曲线
光响应曲线反映了植物光合速率随着光合辐射
改变的变化规律[7]。由图 5 可看出，多花黄精光合
速率远高于其他 2 种，当光照强度在 0～20
µmol·m-2·s-1时，3 种黄精光照强度（x）与净光合速
率（y）变化之间的线性方程为：长梗黄精： y=
0.061x－0.53；当 y=0 时，x=8.69；多花黄精：
y=0.0645x－0.52；当 y=0 时，x=8.06；黄精：y=
0.044x－0.31；当 y=0 时，x=7.05。
当 y=0 时，各线性方程与 x 轴的交点即为各品
种的光补偿点，3 种黄精光补偿点相差不大，长梗
黄精、多花黄精、黄精的光补偿点依次为 8.69
µmol·m-2·s-1、8.06 µmol·m-2·s-1 和 7.05 µmol·m-2·s-1。
随着光合有效辐射的提高，初始阶段 3 种黄精光合
速率上升较快，后逐渐变缓，当超过一定限度时，
即使再增加光照强度，净光合速率也不再增加，这
824 安 徽 农 业 大 学 学 报 2012 年
种现象称光饱和现象，光饱和时的光照强度称为光
饱和点[8]。多花黄精的光饱和点为 700 µmol·m-2·s-1，
长梗黄精、黄精均为 1 000 µmol·m-2·s-1。达到光饱
和点时，3 种黄精最大光合速率排序为多花黄精>
黄精>长梗黄精。
4 小结与讨论
4.1 净光合速率日变化
3 个黄精种净光合速率（Pn）日变化均呈明显
的单峰曲线，最大值均出现在 13:00 左右，表现为
多花黄精＞长梗黄精＞黄精。说明多花黄精对强光
的利用率比其他 2 个种高，3 种黄精早晚对弱光的
利用率相差不大。气孔导度、蒸腾速率与光合速率
日变化趋势基本一致，说明其与光合速率呈明显正
相关。胞间CO2浓度日变化曲线呈明显的低谷曲线，
说明其与光合速率呈负相关。
4.2 光合速率与影响因子相关性分析
相关性分析结果表明，3 种黄精的光合速率均
受光合有效辐射的影响较大，说明光合有效辐射是
影响黄精生长的最主要因子，其次是蒸腾速率和胞
间 CO2 浓度，相对湿度对 3 种黄精的生长影响不大。
4.3 光饱和点与光补偿点
植物的光饱和点和光补偿点反映了植物对光的
利用能力[9]。多花黄精的光饱和点远大于其他 2 个
种，且光合速率较其他 2 个种高。说明光饱和点的
上升提高了植物对光能的利用[10]。
多花黄精的光饱和点为 700 µmol·m-2·s-1，与中
性树种杉木（751.5 µmol·m-2·s-1）、青檀（881.76
µmol·m-2·s-1）接近，长梗黄精、黄精为 1 000
µmol·m-2·s-1，高于中性树种，与阳性树种马尾松（1
382.76 µmol·m-2·s-1）、栓皮栎（1 182.36 µmol·m-2·s-1）
稍接近。据此推断：多花黄精为中性草本植物，其
他 2 个种为中偏阳性草本植物。
4.4 黄精耐阴性
光补偿点光饱和点都低的植物具有很强的耐阴
性；光补偿点低，光饱和点较高的植物，能适应多
种光照环境；光补偿点较高，而光饱和点较低的植
物，应栽植于侧方遮阴或部分时段荫蔽的环境[11]。
根据黄精的光合生理特性，多花黄精较其他 2 个种
耐阴，可选在较耐阴的环境，黄精和长梗黄精则可
适应不同的光照环境。加之多花黄精的光合速率一
直处于最高，该种结实率也较其他 2 个种多，故该
种较其他 2 个种更适宜在林下栽培推广种植。
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