全 文 :西北农业学报 2015,24(2):142-145
Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2015.02.023
网络出版日期:2015-02-07
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20150207.1205.023.html
白鹤芋的光合特性和水分利用效率
收稿日期:2014-06-17 修回日期:2014-08-10
基金项目:广东省科技计划项目(2011A020202008,2012B020302008)。
第一作者:刘晓荣,女,副研究员,主要从事观赏植物生理生态研究。E-mail:lxr9250@163.com
刘晓荣1,2,廖飞雄1,2,王建新3,刘小飞1,2,刘金梅1,2
(1.广东省农业科学院 环境园艺研究所,广州 510640;2.广东省园林花卉种质创新综合利用重点实验室,
广州 510640;3.广州花卉博览园有限公司,广州 510380)
摘 要 研究白鹤芋5个品种的光合特性和水分利用效率。结果显示,不同品种间光合、蒸腾的日变化不同,
水分利用效率也不同,其水分利用效率日变化均值依次为Coddy color> Tyler Green>Parrish>S.flori-
bundum>S.cannifolium,前3个品种较其他2个品种水分利用率高,这为日常栽培中的水分管理提供了
依据。
关键词 白鹤芋;光合特性;水分利用效率
中图分类号 Q945.79 文献标志码 A 文章编号 1004-1389(2015)02-0142-04
Photosynthetic Character and Water
Use Efficiency in Spathiphyllum
LIU Xiaorong1,2,LIAO Feixiong1,2,WANG Jianxin3,LIU Xiaofei 1,2 and LIU Jinmei 1,2
(1.Environmental Horticulture Research Institute,Guangdong Academy of Agricultural Sciences,Guangzhou
510640,China;2.Guangdong Key Lab of Ornamental Plant Germplasm Innovation and Utilization,Guangzhou 510640,China;
3.Guangzhou Flower Expo Park Limited Company,Guangzhou 510380,China)
Abstract The photosynthetic traits and WUE of five Spathiphyllumvarieties were studied.The re-
sults showed that there were differences among Spathiphyllumvarieties in photosynthesis and WUE.
The daily average WUE sequence was as folows:Coddy color>Tyler Green>Parrish>S.floribun-
dum>S.cannifolium.These provide theoretical basis for daily cultivation water management.
Key words Spathiphyllum ;Photosynthetic character;Water use efficiency(WUE)
水分是植物生长发育的主要因素,随着水资
源日益短缺,对水分利用效率研究越来越得到重
视。农田作物如小麦、水稻和棉花等研究已经十
分深入,而观赏植物由于研究的较晚,在此方面尚
处于起步阶段,近年来,在木本观赏植物[1]、大花黄
牡丹[2]光合及水分利用效率方面开展了一些研究。
白鹤芋 (Spathiphyllum floribundum)又名
白掌、银苞芋,属天南星科白鹤芋属多年生草本植
物。原产南美热带雨林地区,喜高温多湿和半荫
环境。其翠绿的叶片,洁白的佛焰苞,清新优雅,
是世界重要的室内观叶观花植物,还是过滤室内
废气的能手,对NH3、丙酮、苯和甲醛都有一定功
效。随着人们生活水平的不断提高,绿色植物装
饰室内环境,不仅起到美化作用,还可调节室内小
环境,因而广受欢迎。白鹤芋是众多观叶植物中
较为突出的一种,栽培应用很广,目前,对其研究
主要集中在组织培养、植物生长调节剂诱导及杂
交育种方面,关于光合特性的报道极少[3-4],水分
利用方面尚未见有报道。生产中日常水分管理比
较盲目,全凭经验,为此,本试验对白鹤芋5个品
种的光合特性和水分利用效率进行了研究,旨在
为白鹤芋栽培过程中水分管理提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试材Coddy color,Tyler Green,Parrish,S.
floribundum和S.cannifolium 均为白鹤芋属,
前4个为不同栽培品种,S.cannifolium 为一野
生种;选择生长良好、无病虫害植株,每个品种各
5株,选择叶位相近的成熟饱满的叶片进行挂牌
标记。
1.2 试验方法
选择3个连续晴天,用Yaxin-1102便携式
光合蒸腾仪在荫棚里测定白鹤芋5个品种净光合
速率及环境因子的日变化,开放气路测定。从8:
00-18:00,每2h测定1次,共测3d,每品种测
定5株,重复3次。测定指标包括净光合速率
(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2
摩尔分数(Ci)和叶片温度,同时测定大气温度和
相对湿度(RH)等环境参数,以3d测定的平均值进
行分析。叶片瞬时水分利用效率(WUE)=Pn/Tr。
1.3 数据分析
采用SAS 8.1软件[5]和 Microsoft Excel对
数据统计分析和绘图。
2 结果与分析
2.1 环境因子的日变化
2.1.1 大气温度与叶面温度的日变化 从图1
可以看出,大气温度和白鹤芋叶片温度均呈单峰
型变化,叶面温度略高于大气温度,两者相差0.42
~0.96℃,最高温均出现在14:00,大气温度峰
图1 大气温度与叶面温度日变化
Fig.1 Daily changes of air temperature
and leaf temperature
值为35.5℃,叶面温度峰值为36.5℃,早晨叶面
温度、大气温度相对较低,两者相差相对较小。
2.1.2 光合有效辐射(PAR)和大气CO2 摩尔分
数日变化 测试时间内,PAR日变化呈单峰型曲
线 (图 2),在 14:00 达 最 高,为 95.77
μmol·m
-2·s-1;大气 CO2 摩尔分数日变化呈
“W ”型,分 别 在 10:00 降 到 361.60
μmol·mol
-1,14:00降到362.36μmol·mol
-1。
2.2 白鹤芋品种间Gs和Ci日变化
由图3-A可见,白掌S.cannifolium 叶片
Gs日变化呈双峰曲线,在10:00时形成第1次峰
值37.2μmol·m
-2·s-1,之后下降,第2次峰值
36.3μmol·m
-2·s-1出现在14:00;其他4个品
种Gs日变化呈单峰型,均在14:00达到峰值。图
3-B显示,白鹤芋5个品种叶片Ci日变化均呈
单峰型变化,其中S.floribundum在12:00出现
峰值,其他4个品种峰值均出现在14:00。
2.3 白鹤芋品种间Pn、Tr、WUE的日变化
2.3.1 Pn 日变化 从图4可以看出,白鹤芋
Coddy color、Tyler Green Pn日变化规律相似,分
别在8:00、14:00出现峰值;Parrish、S.flori-
bundum,S.cannifolium Pn 日变化均呈单峰型
曲线,Parrish 在 10:00 出 现 峰 值,为 0.53
μmol·m
-2·s-1,之后一直处于下降状态;14:00
时,S. floribundum 达 到 峰 值 0.37
μmol·m
-2·s-1;而S.cannifolium 在16:00出
现峰值,为0.45μmol·m
-2·s-1。白鹤芋5个
品种Coddy color、Tyler Green、Parrish、S.flor-
ibundum、S.cannifolium 的Pn 日均值分别为
0.27、0.22、0.26、0.17和0.30μmol·m
-2·s-1。
图2 光合有效辐射与大气CO2 摩尔分数日变化
Fig.2 Daily changes of photosynthetic active radiation
and mole fraction of air CO2
·341·2期 刘晓荣等:白鹤芋的光合特性和水分利用效率
图3 白鹤芋不同品种间Gs、Ci的日变化
Fig.3 Daily changes of stomatal conductance and stomatal CO2
mole fraction in 5 Spathiphyllumvarieties
图4 白鹤芋不同品种Pn 日变化
Fig.4 Daily changes of net photosynthetic rate of
5 Spathiphyllumvarieties
图5 白鹤芋不同品种Tr日变化
Fig.5 Daily changes of transportation rate
of 5 Spathiphyllumvarieties
2.3.2 Tr日变化 由图5可见,5个品种Tr日
均值分别为Coddy color 0.40mmol·m-2·s-1,
Tyler green 0.35 mmol·m-2·s-1,Parrish
0.40mmol·m-2·s-1,S.floribundum0.34
mmol·m-2·s-1,S.cannifolium0.45mmol
·m-2·s-1。品种间Tr 日变化均呈单峰曲线,
自清晨开始,光线较弱,Tr比较低,随着气温的升
高和有效辐射的增强,Tr 也不断升高,在14:00
出现峰值且达到最大日值,5个品种比较,Coddy
color Tr最大,其值为0.97mmol·m-2·s-1,Tr
最小 品 种 是 S.floribundum,其 值 为 0.75
mmol·m-2·s-1。14:00之后开始快速下降。
2.3.3 WUE日变化 由图6可知,在测定时间
8:00-18:00,白鹤芋5个品种WUE均从8:00
图6 白鹤芋不同品种 WUE的日变化
Fig.6 Daily changes of instantaneous WUE
of 5 Spathiphyllumvarieties
·441· 西 北 农 业 学 报 24卷
开始呈直线型快速上升,至10:00出现峰值,达到
最 大,其 中 S.cannifolium 最 低 (1.20
mmol·mol-1),Coddy color 最 高 (10.18
mmol·mol-1 ), Parrish 居 中 (3. 72
mmol·mol-1);10:00-14:00,呈直线快速下降
趋势;至16:00后又缓慢上升。
3 讨论与结论
植物的光合特性与其生长的环境密不可分,
在进化过程中,植物逐渐形成适应它们生长环境
的光合特性,以保证其正常生长、发育、繁衍。植
物光合作用的日变化曲线通常呈双峰型或单峰
型[6]。对白鹤芋5个品种光合特性研究结果显
示,品种 Coddy color、Tyler Green净光合速率
(Pn)日变化呈双峰型,其余3个品种Parrish、S.
floribundum和S.cannifolium 呈单峰型曲线,
这与牛立元等[7]和熊彩云等[8]对小麦和木荷研究
结果相似,在相同高温、强辐射天气及自然条件
下,品种间净光合作用日变化差异较大。品种
Coddy color、Tyler Green分别在8:00出现第1
峰值,在14:00出现第2峰值。Coddy color在
10:00出现光合午休,Tyler Green在12:00出现
光合午休,其他3个品种光合午休现象不明显。
蒸腾作用是植物对水分吸收和运输的主要动
力,在水形成水蒸气过程中,吸收热量,可降低植
物体叶面温度,从而降低对叶片伤害。从图5可
以看出,不同品种白鹤芋叶片蒸腾速率(Tr)变化
的总体趋势都是先升高后降低,这与陈兆波等[9]
对香紫苏蒸腾特性研究结果一致。
植物的水分利用效率(WUE)大小取决于光
合效率(Pn)与蒸腾效率(Tr),受植物根、茎、叶组
织结构的影响,也与光强、大气温度、叶温、湿度、
气压、气孔导度以及土壤水分等环境因子密切相
关[10]。WUE反映了植物生长过程中能量转化效
率及植物的耗水性和水分利用效率。本研究中白
鹤芋5个品种的瞬时 WUE均在10:00达到最
高,这是否表明白鹤芋在夏天种植时,应在8:00
-10:00间浇水,可达到有效利用水分的目的,还
有待于进一步探讨。
Reference(参考文献):
[1] ZHUANG Meng(庄 猛).Study on the photosynthesis and
related physiological characters of red-leaf peach and pur-
ple-leaf plum in different seasons[D].Nangjing:Nanjing
Agricultural University(南京农业大学),2005(in Chinese
with English abstract).
[2] QUAN Hong(权 红),LAN Xiaozhong(兰小中).Study on
photosynthetic characteristics and diurnal course of the en-
dangered spcies Paeonia ludlowii[J].Seed(种子),2013
(5):29-32,38(in Chinese with English abstract).
[3] Murali N S,Henrik Saxe.Effects of ultraviolet‐C radia-
tion on net photosynthesis,transpiration and dark respira-
tion of Spathiphyllum wallisii[J].Physiologia Plantarum,
1984,60(2):192-196.
[4] JIANG Rulan(江如蓝),LIU Wei(刘 伟).Studies on the
photosynthetic characteristics of Spathiphyllum [J].
Guangdong Agricultural Sciences(广东农业科学),2001
(5):25-27(in Chinese).
[5] HUANG Yan(黄 燕),WU Ping(吴 平).Statistical
Analysis System(SAS统计分析及应用)[M].Beijing:Chi-
na Machine Press,2006(in Chinese).
[6] ZOU Qi(邹 琦).Studies Eco-physiological of Crops at
Drought Conditions(作物抗旱生理生态研究)[M].Jinan:
Shandong Sci-technology Press,1994:155-163(in Chi-
nese).
[7] NIU Liyuan(牛立元),RU Zhengang(茹振刚),LIU Mingjiu
(刘明久).Studies on the diurnal variation of photosynthesis
of flag leaf and evaluation method of photosynthetic poten-
tiality in winter wheat[J].Journal of Triticeae Crops(麦类
作物学报),2002,22(2):51-54(in Chinese with English
abstract).
[8] XIONG Caiyun(熊彩云),ZENG Wei(曾 伟),XIAO Fu-
ming(肖复明).An analysis of photosynthetic parameters
among Schima superb provenances[J].Acta Ecologica Sini-
ca(生态学报),2012,32(11):3628-3631(in Chinese with
English abstract).
[9] CHEN Zhaobo(陈兆波),ZHANG Yi(张 翼).The tran-
spiration rate and net photosynthesis changes in the flower-
ing stages of Salvia sclarea and their effected factors[J].
Acta Bot Boreal-occident Sin(西北植物学报),2007,
27(6):1202-1208(in Chinese with English abstract).
[10] WANG Huixiao(王会肖),LIU Changming(刘昌明).Ad-
vances in crop water use efficiency research[J].Advances
in Water Science(水科学进展),2000(1):99-104(in Chi-
nese with English abstract).
·541·2期 刘晓荣等:白鹤芋的光合特性和水分利用效率