全 文 ：第 44 卷　增 刊 厦门大学学报(自然科学版) Vo l. 44　Sup.
　2005 年 6 月 Journal of Xiamen Universi ty (Natural Science) Jun. 2005　
土壤水分胁迫对圆叶决明叶片含水量
和光合特性的影响
　　
收稿日期:2005-02-28
作者简介:任丽花(1977 -),女 ,硕士研究生.
*通讯作者:boqiw eng@y ah oo. com . cn
任丽花1 ,王义祥2 ,翁伯琦2* ,方金梅2 ,应朝阳2 ,黄毅斌2
(1. 福建农林大学资源与环境学院 , 福建 福州 350002;
2.福建省农业科学院生态农业研究中心 ,福建 福州 350013)
摘要:以豆科牧草圆叶决明(Chamaecrista rotundi f olia)86134与 34721 两个品系为材料 , 通过研究土壤干旱胁迫对其叶
片水分状况和光合特性的影响来判断其抗旱性.结果表明 , 随着土壤干旱胁迫梯度的增加 , 圆叶决明叶片相对含水量 、叶
片失水率 、净光合速率以及叶绿素含量均呈下降趋势. 两品系间的比较显示 , 同一干旱胁迫梯度下圆叶决明 34721 比
86134 品系有较高的叶片相对含水量 、叶绿素含量和净光合速率 , 在一定程度上反映了其抗旱性较强的特点.
关键词:土壤水分胁迫;圆叶决明;叶片相对含水量;光合作用
中图分类号:Q 945. 1　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:0438-0479(2005)Sup-0028-04
　　圆叶决明(Chamaecrista rotundi folia)属匍匐型
多年生热带豆科植物 ,羽状脉序 ,三出复叶 ,具有喜高
温 、耐瘠 、耐旱 、耐酸 、适应性强的优点. 1987 年由福建
省农科院从澳大利亚引种以来 ,现在湖南 、广东 、江西
等省均引种成功 ,并成为当地一种重要豆科牧草资源 ,
近年作为一种优质的丘陵山地红壤改良的绿肥和牧草
品种广泛推广. 福建红壤地区虽然年降水量 1 200 ～
2 500 mm ,但由于时空分配极不均匀 ,干 、湿季节十分
明显 ,常引起季节性干旱[ 1] . 另外 ,丘陵红壤由于质地
贫瘠 ,土壤酸 、板 、粘 ,通气性极差 ,微团聚体发育 ,致使
土壤在高吸力段和低吸力段持水量都较高 ,而有效水
含量少 ,作物也易受干旱危害.
干旱对植物的影响非常广泛而深刻 ,它可以表现
在生长发育的各个阶段 ,如种子萌发 ,营养生长和生殖
生长 ,直到开花结实.同时影响各种生理代谢过程 ,如
光合作用 ,呼吸代谢 ,水分和营养元素的吸收运转 ,各
种酶的活性和有机物质的转化 、运输和积累等[ 2 ～ 5] ,但
目前有关圆叶决明抗旱性的研究很少.本研究选用有
代表性的圆叶决明品系 ,研究土壤水分胁迫对其叶片
相对含水量和光合特性的影响 ,可为圆叶决明抗旱栽
培和抗旱品种选育提供理论依据.
1　材料与方法
1. 1　试验材料
供试材料为圆叶决明品系 86134 和 34721 ,种子
由福建省农科院生态农业研究中心提供.
1. 2　试验设计
2004年 6 月上旬播种 ,为了便于控制水分 ,采用
盆栽试验 ,内装砂壤土 4 kg ,供试土壤的基本性状为:
有机质 11. 0 g /kg , pH5. 04 , 全氮 0. 039%, 碱解氮
35. 01 mg /kg ,速效磷 4. 71 mg /kg ,速效钾69. 86 mg /
kg ,田间持水量为 28. 20%.凋萎含水量为 7. 65%. 播
种时用特定根瘤菌拌种 ,播种深度 2 ～ 3 cm;所有肥料
均在装盆时一次拌匀施入 ,基肥用量为过钙 7. 20 g /
盆 、尿素2. 40 g /盆 、氯化钾 2. 40 g /盆 ,每盆播种30粒
左右.出苗期间 ,定期定量供水 ,隔 3 ～ 4 d浇一次水 ,
浇水量为田间持水量的 75%～ 80%即可以保持盆内
土壤湿度 ,在室外培养 3周以后开始间苗 ,每盆留 10
株 ,各选取 50 盆长势较整齐的植株搬入网室内 ,随机
分为 5组 ,每组 10盆 ,1组为对照 ,土壤相对含水量为
75%～ 80%,其余 4组为胁迫处理 ,采取使其水分自然
下降的方法进行干旱处理 ,土壤相对含水量分别达到
60%～ 65%(轻度干旱胁迫)、45%～ 50%(中度干旱胁
迫)、30%～ 35%(严重干旱胁迫)、15%～ 20%(极度干
旱胁迫)的胁迫范围后 ,用感量 0. 1 g 的电子天平称重
补充水分 ,使其维持在已定的胁迫梯度 ,直至胁迫结
束.缺水程度大致按 Hsiao[ 6]的标准划分:SRWC(土壤
相对含水量)减低 8%～ 10%为轻度缺水 ,减低 10%～
20%为中度缺水 ,减低 20%以上为严重缺水.分别于
胁迫处理第 10天 、第 20天开始测定各项指标.
为使浇水均匀 ,用移液管缓慢将水滴人土壤中. 相
邻栽植盆之间距离为 10 cm ,相邻区组间距离为 30
　图 1　土壤干旱对圆叶决明品系 34721 与 86134 叶片失
水率的影响
　Fig . 1　Effect of wa te r stress on w ater deficiency in the
leaves o f varieties 34721 and 86134 of Chamaec-
rista rotundi f olia
cm ,各区组内的栽植盆每周依次调换一次位置以减小
边缘效应. 试验期间每天记录其最高温度 、最低温度 、
并计算其相对湿度. 同时注意肥料管理与病虫害的防
治.于胁迫第 10 天和 20天按照不同处理随机选取 5
盆测定其净光合速率 ,然后采集新鲜叶片迅速带回实
验室内用于分析测定.
1. 3　测定项目及其测定方法
叶片相对含水量(RWC)、叶片失水率参照张宪政
等(1989)的方法测定[ 7] . 净光合速率采用 ECA-
PB0401光合测定仪在晴天上午 9:00 后测定. 叶绿素
含量用 SPAD-502叶绿素计测定 ,测得的 SPAD 值表
示叶绿素相对含量. 统计分析均采用 SAS 软件处理.
　　图 2　土壤干旱胁迫对 34721叶片相对含量的影响
　　Fig . 2　Effect of wa te r st ress on relatively w ater con-
tent in the leaves of va riety 34721
2　结果与分析
2. 1　土壤干旱胁迫对叶片失水率的影响
叶片失水率反映了叶片的保水能力 ,通常认为是
抗旱性鉴定的较好指标[ 8] .由图 1可以看出 ,随着土壤
相对含水量的减小 , 34721与 86134 的叶片失水率均
减小 ,且变化规律基本相似.轻度 、中度 、重度及极度胁
迫处理分别同对照相比 , 86134 减小了 8. 85%、
8. 95%、11. 89%、22. 30%, 34721 则分别减小了
6. 30%、16. 84%、20. 30%、23. 18%,相比较而言 ,随着
胁迫严重程度的加大 ,86134叶片失水率的变化较小.
总的来说 ,失水率相对较大的品种为 86134 ,表明在干
旱条件下 , 34721叶片保水能力强 ,即 34721抗旱性较
86134强.统计分析结果显示 ,随着土壤相对含水量的
减小 ,对于两个品种而言 ,土壤各干旱处理间差异都不
显著 ,且品种间差异也不明显.
2. 2　土壤干旱胁迫对叶片相对含水量的影响
通常叶片相对含水量反映了叶片或植株在遭受水
分胁迫后的整体水分状况.由图 2 、3可知:土壤相对含
水量降低导致圆叶决明 34721与 86134叶片相对含水
量(RWC)下降 ,土壤干旱程度愈严重 ,其值下降幅度
越大.中度 、轻度干旱处理与对照相比 ,差异均不显著 ,
重度与极度干旱处理极显著低于前面三项处理 ,但这
两项处理间无显著差异.随着胁迫时间的延长 ,其趋势
亦大致相同 ,但 34721 极度干旱胁迫和重度干旱胁迫
分别与对照 、轻度和中度胁迫处理间的差异均达到极
显著水平.重度干旱胁迫与对照相比 ,胁迫第 10天 ,圆
叶决明 34721 和 86134 叶片中的 RWC 分别下降了
51. 04%和 43. 38%, 胁迫第 20 天 , 分别下降了
32. 65%和 58. 98%;在同一胁迫梯度下 ,圆叶决明
34721与 86134间叶片相对含水量差异均达到极显著
水平.由此表明随着胁迫时间的延长 , 34721的叶片相
对含水量下降幅度较 86134小 ,说明它具有较强的耐
旱性.相关分析表明 ,圆叶决明 34721和 86134叶片相
对含水量与土壤相对含水量间均呈正相关 ,其相关系
数分别为 0. 9485和 0. 9744.
　　图 3　土壤干旱胁迫对 86134 叶片相对含水量的影响
　　F ig . 3　Effect of water stre ss on relative ly w ater con-
tent in the leave s o f variety 86134
2. 3　土壤干旱胁迫对叶片叶绿素含量的影响
叶绿素作为光合色素中重要的色素分子 ,参与光
合作用中光能的吸收 、传递和转化 ,在光合作用中占有
重要地位. 由图 4 、5可以看出 ,干旱胁迫下 ,圆叶决明
34721与 86134叶绿素相对含量均随着胁迫强度的增
29 增刊　　　　　　　　　 　　任丽花等:土壤水分胁迫对圆叶决明叶片含水量和光合特性的影响
　图 4　土壤干旱胁迫对 34721叶片叶绿素相对含量影响
　Fig. 4　Effect of w ater stress on rela tive chlo rophy ll con-
tent in the leaves of 34721
加而降低. 统计分析表明 ,在同一胁迫梯度下 ,胁迫第
10天 86134与 34721 两品种间叶片叶绿素 SPAD 值
均无显著性差异 ,极度干旱胁迫下圆叶决明 34721 和
86134叶片叶绿素 SPAD值显著低于对照 、轻度 、中度
和重度胁迫处理的相应值.随着胁迫时间的延长 ,叶绿
素下降幅度加大 ,但两品种间差异也不显著. 另外 ,随
着土壤相对含水量的减小 , 34721叶绿素下降幅度较
86134小 ,说明 86134 对土壤水分的变化反应比较敏
感 ,而 34721的耐旱性较强.
2. 4　土壤干旱胁迫对叶片净光合速率的影响
　图 6　土壤干旱胁迫对 34721叶片净光合速率的影响
　Fig . 6　Effect of water stre ss on net photo synthetic ra te
in the leaves variety o f 34721
从图 6 、7可以看出 ,与对照相比 ,胁迫第 10天轻
度 、中度 、重度及极度干旱胁迫处理圆叶决明 86134和
34721叶片净光合速率均有不同程度的下降;其中
86134叶片净光合速率的下降幅度依次为:27. 18%、
34. 98%、43. 92%、88 , 36%, 34721 依次为 5. 31%、
15. 52%、18. 84%、21. 24%,且 86134 的下降幅度较
34721大 ,说明圆叶决明 86134对土壤干旱比较敏感 ,
而 34721则比较耐旱.由图 6 、7还可以看出 ,随着胁迫
时间的延长 , 86134 与 34721 叶片净光合速率均随土
壤相对含水量的减小而减少;统计分析表明 ,除胁迫处
理第 10天时圆叶决明 34721 叶片净光合速率在中度
和重度处理间的差异达到显著水平外 ,其它各处理间
　图 5　土壤干旱胁迫对 86134 叶片叶绿素相对含量影响
　F ig . 5　Effec t o f wa te r stress on re lativ e chlorophy ll con-
te nt in the leaves o f 86134
的差异均达到极显著水平.关义新等[ 9] 用 LT 来反映
胁迫对光合的总抑制 ,其值等于(PO-PS)/PO , PO 为
正常水分条件下的净光合速率 ,PS 为胁迫水平下的净
光合速率.从本试验的结果可以看出 ,土壤相对含水量
越小 ,其对植株光合作用的总抑制越大.
　图 7　土壤干旱胁迫对 86134 叶片净光合速率的影响
　F ig . 7　Effect o f w ater stress on ne t pho tosynthetic rate
in the leaves o f va riety 86134
3　讨　论
干旱是农牧业生产中常常遇到的问题 ,干旱胁迫
也是植物最常遭受的胁迫形式之一. 植物的光合作用 、
蒸腾作用和水分利用效率均与植物的水分状况密切相
关[ 10] ,水分胁迫引起的光合作用减弱是干旱条件下作
物减产的一个主要原因.在环境因子中 ,土壤含水量在
一定范围内是影响蒸腾速率的重要因子 ,直接影响叶
片的含水量 ,土壤相对含水量越大 ,叶片含水量越大 ,
叶片反射率变小 ,必然影响到叶片的光学特性.本研究
表明 , 随着土壤相对含水量的降低 , 叶片失水率 、
RWC 、叶绿素 SPAD 值均减小;相关分析表明叶片
RWC与叶绿素含量 、叶片失水率及净光合速率间均存
在正相关的关系. 研究还发现 , 34721较 86134维持着
较高的叶片 RWC 、叶绿素含量 、净光合速率以及较低
的叶片失水率 ,说明圆叶决明 34721 较 86134 耐旱 ,
86134对土壤水分的变化比较敏感 ,这为今后圆叶决
30 厦门大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　 　　　　　　　　　2005 年
明抗旱栽培和抗旱品种选育提供了理论依据.
通常认为水分胁迫对光合作用的影响包括气孔限
制与非气孔限制两个方面[ 11] ,二者对光合作用的影响
不仅因植物种类 、水分胁迫强度 、时间和方式而异 ,而
且亦因胁迫时间不同而有较大差异.本研究表明 ,与对
照相比 ,轻度 、中度 、重度及极度干旱胁迫处理圆叶决
明 86134和 34721叶片净光合速率均有不同程度的下
降 ,且随着胁迫梯度的增加其下降幅度也不断增大 ,不
同处理间其叶片净光合速率均存在极显著性的差异 ,
这与孙广玉等[ 10] 的研究结果相一致. 另外 ,随着胁迫
时间的延长 ,圆叶决明 86134 与 34721叶片净光合速
率均随土壤相对含水量的减小而减少.
植物的抗旱性是一个复杂的问题 ,牧草在漫长的
历史进化过程中 ,由于生长环境相对恶劣 ,形成了较强
的抗性[ 12] ,对干旱等胁迫从生理 、生化和分子水平上
产生了适应性变化 ,从而增加逆境存活机会 ,其抗旱性
是一个复杂的问题 ,其中每个与抗旱性有关的因素对
抗旱性都有一定的作用 ,但这都是微弱的 ,大量因素的
综合作用才促成了抗旱性的形成 ,实验获得的结果只
能局部解释试材抗旱性的一些方面. 我们还将继续深
入的研究水分胁迫抑制圆叶决明光合作用机理 ,并同
时开展提高干旱条件下植物光合作用的措施及其机理
的研究 ,为农业生产提供理论依据.
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The Effect of Water Stress on the Water Content and
Photosynthesis of Leaves of Chamaecrista rotundif olia
REN Li-hua1 ,WANG Yi-xiang2 ,WENG Bo-qi2* , FANG Jin-mei2 ,
YING Zhao-yang2 ,HUAN Yi-bin2
(1. College o f Resources and Environment , Agriculture and Fo restty Univer sity , Fuzhou 350002 , China;
2. Eco log ical Ag ricultural Center , Fujian Academy of Ag ricultural Sciences , Fuzhou 350013 , China)
Abstract:Tw o Chamaecrista rotundi f olia varie ties , we re used as experimental ma te rials to judge the effect of wa te r stree on the
water content and pho tosynthesis of leaves. The results show ed tha t the rela tive w ater content , wa te r-deficiency , chlo rophyll content
and pho tosynthetic r ate o f leave s o f varieties 86134 and 34721 decreased as the wa te r stress increase. Compared with the variety
86134 , the va riety 34721 kept higher r elativ e wa te r content , chlo rophy l content and photo synthetic rate under the same water stress ,
which showed that the dr ought-re sitance of v arie ty 34721 w as higher than that of v arie ty 86134.
Key words:wa te r stress;Chamaecrista rotundi f olia ;w ater content of leav es;pho tosynthesis
31 增刊　　　　　　　　　 　　任丽花等:土壤水分胁迫对圆叶决明叶片含水量和光合特性的影响