全 文 ：广西热带岩溶区苹婆幼树光合蒸腾特性研究
朱宏光 1 ,农友 1 ,苏建苗 2 ,王家妍1 ,李燕群 1 ,刘正富 1 ,赵金龙1 ,林建勇 1 ,温远光 1＊　
(1.广西大学林学院 ,广西南宁 530004;2.中国林业科学研究院热带林业实验中心 ,广西凭祥 532600)
摘要　[目的 ]探讨北热带岩溶区主要树种苹婆幼树的光合蒸腾特性。 [方法 ]利用 1年生苹婆实生苗 ,经盆栽和控水试验 ,研究其净光
合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2 浓度、水分利用效率等的变化。 [结果]长期干旱胁迫和正常供水的苹婆幼树 , 其净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率有极显著差异 ,干旱胁迫将导致净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著降低 ,而水分利用效率有所提
高。 [结论]苹婆属于光合速率、蒸腾速率和水分利用效率较低的树种。
关键词　苹婆;净光合速率;蒸腾速率;气孔导度;水分利用效率;岩溶地区
中图分类号　S718.45　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2011)13-07751-02
PhotosynthesisandTranspirationCharacteristicsofSterculianobililisSeedlingsinGuangxiTropicalKarstArea
ZHUHong-guangetal　(ForestryColege, GuangxiUniversity, Nanning, Guangxi530004)
Abstract　[ Objective] TheaimofthispaperwastostudythephotosynthesisandtranspirationcharacteristicsofS.nobililisseedlingsunder
diferentwaterconditions.[ Method] Theefectofwaterstressonthenetphotosynthesisrate, transpirationrate, stomataconduct, intercelular
carbondioxideconcentrationandwateruseeficiencyof1-yearoldseedlingsofS.nobililiswasstudiedbypotexperiment.[ Result] There
weresignificantdiferenceinnetphotosynthesisrate, transpirationrate, stomataconductandwateruseeficiencyoftheS.nobililisseedlings
underpotexperimentofdiferentwaterconditions.Theconditionoflong-termwaterstressgeneratedthedecreasingofthenetphotosynthesis
rate, transpirationrate, stomataconductofseedlingsobviously, whereasincreasingthewateruseefficiency.[ Conclusion] TheS.nobililisbe-
longtoatreeoflowerphotosynthesisrate, transpirationrateandwateruseeficiency.
Keywords　Sterculianobililis;Netphotosynthesisrate;Transpirationrate;Stomataconduct;Wateruseeficiency;Karstareas
基金项目　广西自然科学基金项目(桂科基 0639006);中南速生材繁育
重点实验室开放基金项目(KF[ 2004] -002);“十一五 ”广西
林业科技项目(林科字 [ 2008]第 08号)。
作者简介　朱宏光(1962-),男 ,广西平南人 , 副研究员 ,硕士 , 从事森
林生态学和森林培育学研究。 ＊通讯作者 , 教授 ,研究员 ,
博士 ,博士生导师 ,从事森林生态学和森林培育学研究。
收稿日期　 2011-03-07
　　岩溶山地 ,石多土少 、土层瘠薄 、保水能力差 ,是环境极
其脆弱的生态系统 [ 1] ,因而耐旱 、耐热 、喜钙是该区域树木生
存与分布的先决条件。苹婆(Sterculianobililis)属梧桐科
(Sterculiaceae)常绿乔木 ,树干通直 ,高可达 20 m,具有耐干
旱 、贫瘠的持性 ,在钙质土和酸性土上均能生长 ,是广西北热
带岩溶区速生乡土树种之一。苹婆无论在石山或土山的谷
地甚至山坡上的石穴土上都能生长良好 ,其果 、材 、皮具有较
高的经济利用价值 ,在广西石灰岩山区有 “木本粮食 ”之
称 [ 2] 。长期以来 ,由于对其资源的过度利用 ,使其种群数量
显著减少。笔者对苹婆光合蒸腾特性进行研究 ,探讨其抗旱
机理 ,对岩溶地区苹婆资源的保护 、植被恢复和重建具有重
要意义。
1　材料与方法
1.1　试验设计　将苗圃内长势基本一致的 1年生实生苗移
栽于高 22cm、直径 26cm的塑料盆中 ,盆内预先装入 8kg混
合土(其中 1/3为石灰岩山地土壤 , 1/3为苗圃土壤 , 1/3为
河沙),每盆植苗 1株 ,置于苗圃塑料大棚中(遮光率 40%),
用常规育苗方法进行管理 ,待苗木生长稳定后 ,挑选其中大
小基本一致且无病虫害的 4株作为光合蒸腾特性的测定对
象 。于 2010年 12月 25日开始对试验对象进行为期连续 30
d的不浇水控水处理 ,以测定长期干旱胁迫下其光合蒸腾速
率等指标。之后恢复正常浇水并保持土壤最大田间持水量 ,
10d后 ,对其正常供水条件下光合蒸腾速率等响应特性进行
测定。
1.2　净光合蒸腾速率 、蒸腾速率等的测定　利用美国 CID
公司的 340光合作用测定系统及 CI-301LA人工 LED光源控
件 ,于 2011年 1月底 2月初测定苹婆的净光合速率 [ Pn,
μmol/(m2·s)] 、蒸腾速率 [ Tr, mmol/(m2· s)] 、叶片水分利
用效率 [ WUE, mol/(m2 · s)] 以及叶片气孔导度 [ Gs,
mmol/(m2 ·s)] 、叶片胞间 CO2浓度(Gi, mg/kg)等与光合作
用相关的生理指标 ,测定对象均为植株顶部 3片已定形的功
能叶。 CO2来源于试验场所的自然环境 [含量为(400±10)
mg/L] ,环境温度为 16 ～ 23 ℃。光响应的测定于 10:00 ～
12:00进行 ,采用 CI-301LA人工 LED光源 ,光响应步长设定
为 50μmol/(m2·s)。光合蒸腾速率等日变化的测定采用 CI-
301LA人工光源将光合有效辐射(PAR)设定为(1 000±5)
μmol/(m2·s),以消除自然光大幅度波动变化的影响 ,测定时
间为 7:00 ～19:00,每隔 1h测定 1次。
1.3　数据分析　差异性分析与检验采用 SPSS(V16.0)软件
进行。
2　结果与分析
2.1　光合速率与蒸腾速率的日变化进程　正常供水条件
下 ,苹婆净光合速率 、蒸腾速率 、气孔导度和胞间 CO2浓度的
日变化见图 1。由图 1中可知 ,苹婆的净光合速率和叶片气
孔导度日变化均呈较明显的 “双峰曲线 ”,第 1峰值两者均出
现在 11:00,分别为 4.52 μmol/(m2·s)和 33.33 mmol/(m2·s);
第 2 个峰值两者也 均出现在 15:00, 分别为 4.95
μmol/(m2·s)和 38.53mmol/(m2·s)。蒸腾速率的日变化表
现为从 7:00开始逐步上升 , 到 13:00达最高值 0.75
mmol/(m2 ·s), 14:00稍有回落 , 15:00又回升至最高值 ,之
后开始快速下降 ,到 19:00降至 0.20 mmol/(m2·s)。叶片胞
间 CO2 浓度的日变化则呈 “盆状曲线 ”,其浓度在 7:00、
18:00、19:00时明显高于其他时间段 , 8:00 ～ 17:00基本维持
在同一水平上。
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2011, 39(13):7751-7752, 7806 责任编辑　李占东　责任校对　李岩
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.13.227
图 1　苹婆幼树净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间 CO2浓度的日变化
Fig.1　Diurnalvariationofnetphotosynthesisrate, transpirationrate, stomataconductandintercelularCO2concentrationofS.nobililisseed-
lings
2.2　干旱胁迫对苹婆净光合速率 、蒸腾速率 、叶片气孔导度
和水分利用效率的影响
2.2.1　干旱胁迫和正常供水条件下净光合速率 、蒸腾速率 、
叶片气孔导度和水分利用效率的光响应特性。由图 2可知 ,
长期干旱胁迫条件下 ,苹婆幼树光合有效辐射强度在 0 ～ 150
μmol/(m2·s)时净光合速率表现为逐步上升的趋势 ,达 300
μmol/(m2·s)以后基本保持在同一水平 ,而正常供水条件下
的净光合速率随着光合有效辐射强度的增加则呈稳步上升
的趋势;光合有效辐射为 0时 ,两者的平均净光合速率分别
为 -0.03和 -0.46 μmol/(m2·s)。 2种条件下的光补偿点
在 10 μmol/(m2·s)以内。蒸腾速率方面 ,光合有效辐射强
度在 0 ～450 μmol/(m2·s)时 ,两者的蒸腾速率基本相同 , 0 ～
150 μmol/(m2·s)时表现为逐渐下降趋势 ,之后基本稳定在
同一水平上;从 450 μmol/(m2·s)开始 ,两者的差别开始逐渐
拉大 ,正常供水下的蒸腾速率上升速度远远大于干旱胁迫下
的上升速度。叶片气孔导度的光响应趋势与蒸腾速率的表
现基本相同 ,但从一开始正常供水条件的气孔导度就比干旱
胁迫的高。水分利用效率方面 ,正常供水条件下苹婆幼树的
水分利用效率维持在 0.33 mol/(m2·s),而长期干旱胁迫条
件下的水分利用效率则维持在 0.34～ 0.35 mol/(m2·s)。
2.2.2　干旱胁迫和正常供水条件下净光合速率 、蒸腾速率 、
叶片气孔导度和水分利用效率的差异性比较。由图 2可知 ,
干旱胁迫和正常供水条件下的苹婆幼树 ,其净光合速率 、蒸
腾速率 、叶片气孔导度和水分利用效率均有较明显的差异 。
光合有效辐射强度在 0 ～ 1 400 μmol/(m2·s)时 ,正常供水条
件下的平均净光合速率 、平均蒸腾速率和平均叶片气孔导度
分别为 2.58 μmol/(m2·s)、0.32 mmol/(m2·s)和 18.90
mmol/(m2·s),明显高于长期干旱胁迫条件下的 0.78
μmol/(m2·s)、0.23 mmol/(m2·s)和 13.31 mmol/(m2·s),而
长期干旱胁迫的水分利用效率则明显高于正常供水条件的
水分利用效率。非参数 Mann-Whitney秩和检验分析表明 ,干
旱胁迫和正常供水条件下的平均净光合速率 、平均蒸腾速
率 、平均叶片气孔导度和平均水分利用效率均达极显著
差异。
3　结论与讨论
光合蒸腾特性是树种重要的生理生态特性之一 ,受到学
者的广泛关注 [ 3-5] 。该研究表明 ,苹婆的净光合速率最高值
为 4.95 μmol/(m2·s),明显低于鸡冠刺桐(Erythrinacrista-
galiLinn.)的平均值 11.2 μmol/(m2·s)、水翁(Cleistocalyx
operculataRoxb.)的平均值 9.7 μmol/(m2·s)、印度紫檀
(PterocarpusindicusWild.)的平均值 8.6μmol/(m2·s)、柳叶
垂榕(FicuscelebensisCorner)平均值的 8.5 μmol/(m2·s)、假
苹婆(SterculialanceolataCav.)的平均值 6.3μmol/(m2·s)、
水瓜栗(PachiraaquaticaAubl.)的平均值 5.8 μmol/(m2·s)、
南洋樱花 (JatrophapandurifoliaAndr.)的平均值 5.6
μmol/(m2·s),而稍高于热带岩溶优势树种中国无忧树(Sa-
racadivesPiere.)的平均值 3.4 μmol/(m2·s)[ 5] 。苹婆的蒸
腾速率最高为 0.75mmol/(m2·s),明显低于上述树种(平均
值 1.57～ 3.40 μmol/(m2·s));苹婆的水分利用效率也较低 ,
为 0.33～ 0.34 mol/(m2·s),只有上述树种的 8%～ 13%。由
此可知 ,苹婆固定 CO2的能力和水分利用效率均较低 ,这可
能是对岩溶生境长期适应的结果。
苹婆的净光合速率 、蒸腾速率和气孔导度存在明显的日
变化 ,呈双峰模型 。光合辐射强度的变化对苹婆的光合速
率 、蒸腾速率和水分利用效率都有显著影响。随着光辐射强
度的增加 , Pn与 Tr均有增大的趋势 ,但在不同水分条件下 ,
Pn与Tr的增加趋势有所不同 。供水正常的幼树其Pn和Tr
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趋势均通过 P=0.01的显著性检验;各地夏季增温幅度每 10
年最小 0.27 ～ 0.65 ℃,冬季则增温明显每 10年达到 1.27 ～
1.98 ℃。其中 ,富蕴各时段较其他站点气温升高的倾向率最
大 ,其次为吉木乃地区 。阿勒泰地区总体年均温升温速率每
10年为 0.54 ℃,夏季升温速率较小每 10年为 0.26 ℃,冬季
每 10年达 1.44 ℃,显示阿勒泰地区将逐渐出现暖冬的
现象。
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(上接第 7752页)
图 2　干旱胁迫与正常供水条件下苹婆幼树净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度和水分利用效率的光响应
Fig.2　Responsesofnetphotosynthesisrate, transpirationrate, stomataconductandwateruseeficiencyofS.nobililisseedlingstodifferent
lightintensityundertheconditionoflong-termwaterstressandnormalwatersupply
的增速明显 ,受长期干旱胁迫幼树的 Pn和 Tr的增速很小 。
苹婆对水分比较敏感 ,在长期干旱条件下 ,其平均净光合速
率 、蒸腾速率 、叶片气孔导度均显著下降 ,物质生产能力减
弱 。因此 ,在苹婆育苗或人工造林初期生产中应特别注意土
壤水分的管理 ,保持充足的土壤水分 ,以提高苗木的生长速
度和质量。
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