全 文 ：湖南林业科技　2009年第 36卷第 5期 研究报告
收稿日期:2009 — 09— 11
修订日期:2009 — 10— 17
作者简介:王旭军 (1971-), 男, 博士 , 助理研究员 , 主要
从事工业用材林树种选育及城市林业研究。
乳源木莲光合特性研究
王旭军 , 吴际友 , 廖德志 , 程　勇
(湖南省林业科学院 , 湖南长沙　 410004)
摘　要:运用 Li— 6400便携式光合作用测定系统对自然条件下乳源木莲的光响应特性 、 CO2响应特性及光合作用日
变化进行了研究。结果表明:乳源木莲的光补偿点为 98 μmol· m-2· s-1 , 光饱和点为 1 123μmol· m-2· s-1 , 表
观量子效率为 0.021 μmol· m-2· s-1;乳源木莲的 CO2补偿点为 108 μmol· mol-1 , CO2饱和点为 2 132μmol·
mol-1 , 羧化速率为 0.022 μmol· mol-1;乳源木莲的光合作用的日变化为双峰曲线 , 有明显的光合 “午休” 现象 ,
其峰值出现在 10∶00和 14∶00。主要的生理生态影响因子为气孔导度 、 大气温度和光合有效辐射等。
关键词:乳源木莲;光合特性;光响应;CO2响应;光合日变化
中图分类号:Q949.747.1　　　文献标识码:A　　　文章编号:1003— 5710 (2009) 05— 0001— 04
ResearchonphotosyntheticcharacteristicsofManglietiayuyuanensis
WANGXujun, WUJiyou, LIAODezhi, CHENGYong
(HunanForestryAcademy, Changsha410004, China)
Abstract:Thelightresponsecharacteristic, carbondioxideresponsecharacteristicandphotosynthesisdiurnalvariationofM.
yuyuanensiswerestudiedunderthenaturalconditionsbyusingLi-6400 portablephotosynthesismeasurementsystem.Theresults
showed, lightcompensationpointofM.yuyuanensiswas98 μmol· m-2· s-1 , lightsaturationpointwas1 123 μmol· m-2· s-1 ,
apparentquantumefficiencywas0.021 μmol· m-2· s-1.CarbondioxidecompensationpointofM.yuyuanensiswas108 μmol·
mol-1 , carbondioxidesaturationpointwas2 132 μmol· mol-1 , carboxylationratewas0.022 μmol· mol-1.Thecurveofdiurnal
variationofphotosynthesisdemonstratedtwopeaksinclearday, whichappearedat10∶00and14∶00respectively, therewasaclearde-
pressionatnoon.Thestomatalconductance, atmospherictemperatureandphotosyntheticactiveradiationwerethekeyphysiologicaland
ecologicalfactorsthatinfluencedthephotosyntheticcharacteristicsofM.yuyuanensis.
Keywords:Manglietiayuyuanensis;photosyntheticcharacteristics;lightresponse;carbondioxideresponse;diurnalvariationofpho-
tosynthesis
　　乳源木莲 (ManglietiayuyuanensisLaw)系木兰科
木莲属树种 , 属古老孑遗树种 , 是中亚热带常绿阔叶
林的主要优势树种之一 , 也是珍贵高级用材树种和优
良的乡土园林绿化观赏树种。分布于广东北部 、 湖
南 、 安徽 、 浙江 、江西 、 福建等地。乳源木莲具有生
长快 、 育苗成活率高 、 早期速生等优点 , 且其木材纹
理均匀 、 结构致密 、杏黄色 、 美观耐腐 , 是高级家具
的上等用材 [ 1] ;又因其花大芳香 , 叶色浓绿 , 花果艳
丽 , 树形优美 , 也是颇具潜力的优良乡土园林绿化观
赏树种。由于长期以来掠夺性采伐阔叶树资源乳源木
莲天然资源越来越少 , 亟待保护与发展 [ 2] 。目前 , 乳
源木莲在种群特征 、生长特性 、 造林技术等方面已有
不少研究报道 [ 3 ～ 10] 。但在自然状态下 , 对乳源木莲光
合特性的研究则未见报道。为此 , 我们利用 Li-6400
便携式光合测定系统对乳源木莲叶片的光响应特性 、
CO2响应特性及光合日变化进行了研究 , 旨在揭示其
光合作用的基本规律 , 以期为乳源木莲栽培措施的改
善及良种选育提供参考。
1　试验地概况
试验于 2007年 9月中旬在湖南省林业科学院长
沙市杜家冲实验林场 (东经 112°59′, 北纬 28°05′)
进行。该处年平均气温 16.8 ℃, 平均日照时数 1 496
～ 1 850 h, 年降水 量 1 400 ～ 1 900 mm, 无霜 期
王旭军 , 等:乳源木莲光合特性研究
264 d, 属中亚热带季风湿润气候区 , 光照充足 , 雨
量丰沛;海拔高度为 110 m, 土壤为砂岩发育的红
壤 , 土层厚达 60 cm以上 , 肥力中等 , pH值 6.2。
2　材料与方法
2.1　材料与测试方法
选择同一地块内生长基本一致的乳源木莲为试验
材料。光合作用测定采用 Li— 6400便携式光合作用测
定系统 , 测定时选择树冠南向中上部外围的当年生成
熟叶片进行活体测定 , 并尽量保持测量部位一致。用
Li— 6400 — 01液化 CO2 钢瓶提供不同的 CO2浓度 , 用
Li— 6400 — 02B红蓝光光源提供不同的光合有效辐射强
度 , 不同 CO2浓度下光合速率测定时控制光合有效辐
射为 1 000 μmol· m-2 · s-1;不同光强下光合速率测
定时控制叶室 CO2浓度为 400 μmol· mol-1 。日变化
测定选择晴朗无云天气 , 从 08∶00到 18∶00, 每隔 2 h
测定光合速率 , 每片叶读取数据 5次 , 取其平均值进
行分析。各测试均重复 3次。
2.2　数据处理方法
应用 Excel2003、 SPSS13.0等统计分析软件对数
据进行作图 、 相关分析等。
3　结果与分析
3.1　乳源木莲的光响应特性
通过配置红蓝光源设定的不同光合有效辐射强度
下测定净光合速率 , 绘制光响应曲线图图 1。由图 1
知 , 当光合有效辐射 (PAR)在 0 ～ 200 μmol· m-2
· s-1左右时 , 乳源木莲叶片的净光合速率 (Pn)几
乎呈直线上升 , 当 PAR超过 400 μmol· m-2 · s-1 ,
Pn上升幅度减少 , 渐渐趋于平稳。
图 1　乳源木莲的光响应曲线
光补偿点 、 光饱和点和表观量子效率是指示植物
光响应的重要指标。由表 1可知 , 乳源木莲的光补偿
点为 98μmol· m-2 · s-1 ,远远高于一般的阳生植物
表 1　乳源木莲光合特征参数
树种
光响应曲线 CO2 响应曲线
表观量子
效率
光补偿点
(μmol· m-2· s-1)
光饱和点
(μmol· m-2· s-1) 羧化效率
CO2 补偿点
(μmol· mol-1)
CO2饱和点
(μmol·mol-1)
乳源木莲 0.021 98 1 123 0.022 108 2 132
的光补偿点 (9 ～ 18 μmol· m-2 · s-1)[ 11] , 说明乳源
木莲利用弱光的能力较弱;光饱和点为 1 123 μmol·
m-2· s-1 , 说明乳源木莲有较大幅度的光适应能力 ,
利用强光的能力较强;但表观量子效率为 0.021 μmol
· m-2· s-1 , 低于自然条件下一般植物的表观量子效
率 (0.03 ～ 0.06 μmol· m-2 · s-1)[ 11] , 这也进一步
说明乳源木莲利用弱光的能力较弱。因为表观量子效
率是植物对 CO2同化的表观光量子效率 , 反映了植物
光合作用的光能利用效率 , 尤其是对弱光的利用能力。
3.2　乳源木莲的 CO2响应特性
CO2是林木进行光合作用的重要原料 , 其浓度与
光合作用的关系非常密切。图 2表明 , 乳源木莲的
CO2响应曲线基本呈抛物线形。当 CO2浓度在 0 ～ 200
μmol· mol-1范围内时 , 乳源木莲叶片净光合速率
(Pn)随 CO2浓度的增加而呈直线上升;此后 , 光合
速率的增加趋于缓慢 , 直到 CO2浓度达 1 600 μmol·
mol-1后 , 叶片光合速率仍然呈缓慢增长趋势。
CO2补偿点是区分 C3 和 C4植物的重要参数 , 且
CO2补偿点低的植物常常具有净光合速率高 、产量高的
特点。由表 1可知 , 乳源木莲叶片的羧化速率较低 , 为
图 2　乳源木莲的 CO2响应曲线
0.022 μmol· mol-1 , 与鹅掌楸 、 银杏等羧化速率相
近 , 说明乳源木莲利用低浓度 CO2的能力较弱;CO2
补偿点为 108 μmol· mol-1 , 说明乳源木莲为 C3 植
物 , 且与木兰科玉兰属的望春玉兰和腋花玉兰的 CO2
补偿点比较接近 , 但比紫玉兰 、 玉兰 、 鹅掌楸等的
CO2补偿点要高 [ 12-13] , 也远远大于一般的 C3植物的
CO2补偿点 (30 ～ 70 μmol· mol-1), 这可能与树种
特性有关 , 同时也进一步说明乳源木莲利用低浓度
CO2的能力不强 , 且净光合速率相对较低;CO2饱和
点为 2 132 μmol· mol-1 , 同样也高于木兰科的其它
一些树种的 CO2饱和点。在当今大气 CO2浓度不断增
·2·
研究报告　　　
长的条件下 , 较高的 CO
2
补偿点对乳源木莲的生长是
非常有利的。
3.3　乳源木莲净光合速率日变化特性
在晴朗天气 , 自然条件下乳源木莲光合作用日变
化呈 “双峰型 ” , 光合午休现象比较明显 (图 3)。从
上午 08 ∶00开始随着光合有效辐射 (PAR)的增加
和气温 (Ta)的上升 , Pn逐渐上升 , 并在 10:00左
右出现第 1次光合峰值 , 为 6.56 μmol· m-2 · s-1;
10∶00以后 , 当 PAR和 Ta继续上升 , 乳源木莲 Pn呈
下降趋势;在 12∶00, PAR、 气温达到一天中最高值 ,
Pn也达到谷值;12∶00后 , 乳源木莲的 Pn值又逐渐
上升 , 在 14∶00左右出现第 2次峰值 , 但低于第 1次
峰值 , 为 5.46 μmol· m-2 · s-1;16∶00以后 , Pn随
PAR的降低而降到最低。
光合作用的 “午休 ” 现象是自然界普遍存在的
现象。研究表明: “午休 ” 现象的产生与环境因子
(如光强 、 温度等)变化的日进程有密切关系。由图
3看到 , 乳源木莲光合 “午休 ” 时 , 大气相对湿度达
到一天中的最低值 , 而叶面水汽压亏缺达到峰值 ,
PAR超过乳源木莲的光饱和点 , 这暗示着光抑制的发
生;与此同时 , 叶片气孔导度减少 , 但此时胞间 CO2
(Ci)浓度并不随之降低 , 而保持在一个相对稳定的
水平。依据 Farquhar和 Sharkeryer的观点 [ 14] , Ci供应
不是导致 Pn下降的直接原因 , 这段时间 Pn的变化主
要是由非气孔因素 , 如 1, 5 -二磷酸羧化酶 (Rubi-
sco)活性与含量等因素控制。
为了了解乳源木莲的光合作用受哪些主要因子的
影响 , 并证实以上的分析和判断 , 将测定的光合速率
及其同步测定的生理生态因子进行相关分析。其相关
系数如表 2。 图 3　乳源木莲净光合速率等生理生态因子日变化
表 2　乳源木莲光合速率与各生理生态因子的相关系数
PAR Ta Cond RH Vpdl Ca Ci
Pn 0.521＊＊ 0.587＊＊ 0. 597＊＊ -0.006 0.062 0.058 0.166
　　注:＊和＊＊表示显著相关和极显著相关。
　　从表 2可知 , 乳源木莲的 Pn除与 RH呈负相关
外 , 与其他因子均呈正相关 , 且与 PAR、 Ta及 Cond
呈极显著正相关。
4　结论和讨论
(1)光合作用是十分复杂的植物生理过程 , 叶片
光合速率与自身因素如叶绿素含量 、 叶片厚度 、 叶片
成熟度等密切相关 , 也受光照强度 、 气温 、 空气相对
湿度 、 土壤含水量等外界因子影响。自然条件下 , 乳
源木莲光合速率日变化表现为双峰曲线 , 其峰值出现
在 10:00和 14:00。相关分析表明 , 影响乳源木莲
叶片净光合速率的主要因子为气孔导度 、 光合有效辐
射及大气温度 , 因此应注重植株的修剪 , 保证光照充
足 , 并注意通风透气 , 以充分发挥乳源木莲的光合能
力。
(2)光饱和点和光补偿点分别代表光照强度与光
合作用关系的上限和下限临界指标 , 是判断植物耐荫
性的一个重要指标。光补偿点低且光饱和点也低的植
物具有很强的耐荫性;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 , 应栽植于侧方遮荫或部分时段荫蔽
的环境;光饱和点和光补偿点均较高的植物则为喜光
·3·
王旭军 , 等:乳源木莲光合特性研究
的阳生植物。乳源木莲光补偿点 (98 μmol· m-2 ·
s-1)、 光饱和点 (1 123 μmol· m-2 · s-1)都较高 ,
说明乳源木莲属于强阳性树种 , 对光照要求较高 , 应
栽植在光照条件较好的地方。
(3)CO2补偿点是区分 C3 和 C4植物的重要参
数 , 前者 CO2补偿点较高 , 常大于 30 μmol· mol-1;
后者很低 , 总是在 10 μmol· mol-1以下;C3 —C4中间
型植物则居于两者之间。乳源木莲的 CO2 补偿点
(108 μmol· mol-1)较高 , 属于典型的 C3 植物 , 栽
植时要注意多施有机肥并适当稀植 , 保持林内通风透
光 , 这样可有利于乳源木莲的光合作用。
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