全 文 ：　第 33 卷　第 2期
　2004年 6 月 西　部　林　业　科　学Journal of West China Forestry Science Vol.33　No.2　June.2004　
红花木莲苗期光合特性研究
黎　明 , 马焕成 , 李福秀
(西南林学院 , 云南　昆明 650224)
摘要:通过对濒危植物红花木莲苗期光合生理特性的研究。 结果表明 , 红花木莲苗期的光合日进程呈明显的双
峰曲线 , 峰值分别出现在上午 9∶00和下午15∶00左右。在中午 13∶00左右出现光合作用明显下降的光午休现
象。光午休现象的出现可能与当时气温的升高和湿度饱和差的增加有关 , 因此使叶保卫细胞失水增多导致气孔
导度减小以致引起光合速率下降。此外 , 也可能与二氧化碳羧化酶的活性降低有关。 分析红花木莲苗期的水分
利用效率 , 发现苗木的水分利用效率与其光合速率的日变化趋势有较大的一致性。对红花木莲的叶片的光响应
曲线进行分析 , 得到红花木莲苗期的光补偿点和光饱和点。其光饱和点和光补偿点分别为 1 200～ 1 300μmolCO2·
m-2·s-1和 23.487μmol·m-2·s-1。
关键词:红花木莲;苗期;光合生理特性
中图分类号:Q 949.747.1　　文献标识码:A　　文章编号:1672-8246 (2004)02-0042-04
　　红花木莲 (Manglietia insignis)是木兰科木莲
属中较原始的种类 , 为国家三级重点保护植物 , 属
于渐危树种[ 1] 。自然分布于我国云南 、 广西 、贵州
等地 。在尼泊尔 、印度东北部 、缅甸北部也有零星
分布。红花木莲树态优美 , 叶形秀丽 , 花大呈红
色 , 花期 5 ～ 6 月 , 是优良的城市园林绿化树种 。
对红花木莲的光合生理生态特性进行研究 , 可为该
植物的保护与持续利用提供一定的理论依据 。
1　材料和方法
以在大棚内培养的红花木莲 1年生幼苗为实验
材料 , 每天傍晚浇水保证其水分供应充足。选择 5
～ 7月晴朗无云的天气对红花木莲的幼苗进行光合
特性测定。选取上部枝条已完全伸展的第 3 ～ 5片
功能叶用于光合作用测定 , 重复测试 5 ～ 6个叶片 ,
每片叶测试 5次 。采用美国 LI-Cor 公司生产的 LI-
6400便携式光合测定仪 , 系统测定叶片的光合速
率(Pn ,μmolCO2·m-2·s-1)、气孔导度(Gs ,molH2O·m-2·
s-1)、蒸腾速率(Tr ,mmolH2O·m-2·s-1), 气温 (Ta , ℃)
和空气相对湿度 (RH , %)以及胞间的 CO2 浓度
(Ci , μmolCO2·mol-1)等指标 , 测得的气温和空气
湿度用北京产WS508A型温湿度计校正。上午 9∶
00时采用纱布为叶室遮光 , 逐渐减小外界光强 ,
测定从高到低系列光强下叶片的光合速率 , 经对光
响应曲线直线部分的数据进行直线回归 , 得出红花
木莲的光补偿点[ 2] , 红花木莲的光饱和点由实测得
到 。
图 1　红花木莲的光合日变化曲线与蒸腾日变化曲线
Fig.1　Phytosynthesis daily change curve and evaporation daily
change curve of Manglietia insignis
2　结果与分析
2.1　净光合速率与蒸腾日进程
在 5 ～ 7月中旬晴朗天气下 , 红花木莲苗期叶
收稿日期:2003-12-23
　　　第一作者简介:黎　明 (1974-), 男 , 四川广元人 , 硕士研究员 , 主要从事植物生理生态研究。
DOI :10.16473/j.cnki.xblykx1972.2004.02.008
片的光合日变化曲线和蒸腾日变化曲线为明显的双
峰曲线(图 1)。其中 , 光合速率的最高峰出现在上
午9∶00左右 , 为 5.058 ±0.410μmolCO2·m-2·s-1;第
二高峰出现在下午 15 ∶00 左右 , 为 3.361 ±
0.367μmolCO2·m-2·s-1。在中午 13∶00 左右 , 净
光合速率明显下降 , 呈现光午休现象。其光合速率
约为最高光合速率的 6.67%。红花木莲全天的光
合速率为 2.439±1.316μmolCO2·m-2·s-1 , 全天的蒸腾
速率为 1.031 ±0.535 mmolH2O·m-2·s-1。
2.2　光合速率与外界环境的关系
2.2.1　光合速率与气温的关系
红花木莲的光合速率日变化与气温的关系如图
2所示。在 13∶00前 , 气温对红花木莲的光合速率
没有显著的影响 , 在 13∶00时 , 达到一天的气温最
高点为36℃, 由于气温的升高 , 使红花木莲叶片的
细胞失水增加 , 引起气孔导度降低 , 为一天中的最
低值 , 从而产生明显的光午休现象。前人的研究成
果表明 , 光午休现象的产生不仅与气温的升高有一
定关系 , 还与叶肉细胞 Rubisco 的活性下降有关[ 3] 。
对红花木莲蒸腾速率的分析表明 , 在 13∶00时 , 蒸
腾速率为一天中的最低值 。而且此时的胞间二氧化
碳浓度仍然维持在较高的水平 。因此 , 红花木莲光
合速率下降可能是高温引起 Rubisco 活性降低的内
因造成的 。对此 , 将在以后的研究工作中作进一步
的探讨。
图 2　红花木莲的日光合速率与日气温变化的关系
Fig.2　Relationship between daily photosynthetic rate and
daily temperature change
2.2.2　光合速率与相对湿度的关系
相对湿度对红花木莲的日光合速率的影响与气
温对光合速率的影响相反 , 在 10∶00之前 , 光合
速率随湿度的增大而增加 , 在 10∶00之后 , 随着
湿度的降低 , 光合速率也呈现出下降的趋势(图
3)。在13∶00时 , 一天的气温达到最高点 , 此时的
饱和水汽压差也达到最高点。按照常理 , 湿度饱和
差的增加会加速蒸腾作用引起叶片失水 , 影响气孔
开度和光合速率。测定结果表明 , 气温的升高和湿
度的降低引起气孔导度的降低 , 光合速率也随之下
降 , 故蒸腾速率也达到了一天中的最低值 。笔者认
为 , 气温升高和湿度降低会引起植物的自我保卫机
制的开启。气孔开度的降低 , 叶片水势的降低 , 都
是植物对高温天气的一种保护性的适应行为。当光
合速率下降时 , 而胞间二氧化碳并未减少 , 且是一
天中的最高点。说明红花木莲光合速率的下降与二
氧化碳浓度的改变并无明显的相关。由此可见 , 叶
片水分含量的变化是影响光合速率变化的重要因素。
图 3　红花木莲光合速率日变化与相对湿度日变化的关系
Fig.3　Relationship between the daily changes of photosynthetic
and relative humidity
2.2.3　光合速率与外界光强的关系
图 4表明 , 全天外界有效光合辐射呈单峰曲线
变化 , 13 ∶00 时达到全天的最大值 , 为 2 200
μmol·m-2·s-1 , 在 10∶00之前 , 红花木莲叶片的
光合速率随外界光强的增强而增加。在 10∶00以
后 , 由于气温的升高和相对湿度的降低 , 引起叶片
气孔开度减小 , 其光合速率随着有效光合辐射
(PAR)的增加而减小。在 13∶00时达到全天最低值 ,
13∶00以后 , 红花木莲的光合速率的变化受外界光
强变化的影响相应地减小。12∶00 ～ 14∶00时光照
强度差别并不大 , 因此 , 外界的光强并不是导致此
时光合速率降低的直接因素 , 但是 , 它却是引起一
天中气温和湿度等环境因子变化的主要因素。
43　第 2期　　　　　　　　　　　黎　明等:红花木莲苗期光合特性研究
图 4　红花木莲光合速率日变化与有效光合辐射日变化的关系
Fig.4　Relationship between the daily changes of photosynthetic
and effective photosynthetic radiation
2.3　光能利用效率和水分利用效率的日变化
从图 5可以看出 , 红花木莲的光能利用效率以
7∶00时最高 , 以后开始下降 , 到 13∶00时降至最
低。13∶00 ～ 15∶00时又呈上升趋势 , 15∶00 后
又开始下降 。这与全天的有效光合辐射 (PAR)日
变化呈典型负相关。红花木莲的水分利用效率在 9
∶00时达到最高值 , 在14∶00时 , 水分利用效率又
开始升高 , 但在光合速率出现第二峰的 15∶00时 ,
水分利用效率反而下降 。这充分说明随着高温低湿
等外界条件的持续 , 影响植物光合速率的因素为非
气孔限制因素.光合速率的降低主要与叶肉光合活
性的降低有关。
图 5　红花木莲的光能利用效率和水分利用效率的日变化
Fig.5　Daily changes of light utilization efficiency and
water utilization efficiency
2.4　光合作用的光响应
在红花木莲的生长季节 , 选择晴朗无云的天
气 , 于上午 9∶00 ～ 10∶00时 , 用纱布对叶室进行
遮光处理 , 同时控制叶室温度为 20℃, 控制叶室
湿度为 50 %, 逐渐减小外界光强 , 得到红花木莲
的光响应曲线(图 6), 发现红花木莲的光响应曲线
变化呈对数方程:y =2.028 1 Ln (x)-6.355 6 ,
r=0.988 , 随着外界有效光合辐射 (PAR)的增强 ,
红花木莲叶片的光合速率增长的速度开始减慢 。当
有效光合辐射 (PAR)提高到 1 200 ～ 1 300
μmolCO2·m-2·s-1时 , 光合速率不再增加 , 此时的
外界光强即为红花木莲的光饱和点。对红花木莲的
光响应曲线的直线部分进行直线回归 , 得到 (y =
13.807 x +23.487 , r=0.996)的回归方程 , 当光
合 速 率 为 0 时 , 外 界 的 有 效 光 辐 射
23.487μmol·m-2·s-1 ,即为红花木莲的光补偿点 。
图 6　红花木莲的光响应曲线
Fig.6　Light response curve of Manglietia insignis
2.5　净光合速率日变化与各影响因子间的相关分析
通过对红花木莲净光合速率和各环境因子对光
合速率的日变化影响进行相关性分析和多元回归分
析 , 得到如下模型方程 。
y=-23.109+80.045x1 -0.0185x2 -2.402x3+
0.644x4+0.656x5-0.000 858x6 , 其中 x1 为气孔导
度 , x2 为胞间二氧化碳浓度 , x3 为蒸腾速率 , x4
为气温 , x5 为相对湿度 , x6 为有效光合辐射。 r1=
-0.126 , r2 = -0.753＊＊ , r3 = -0.031 , r4 =
-0.142 , r5=0.309 , r6=0.112 , r=0.987＊＊。
结果表明 , 胞间二氧化碳浓度变化与光合速率
日变化有显著的相关性 , 为 0.753。其次是相对湿
度 , 为 0.309。这与金爱武和蒋高明等人的研究结
果相似[ 4～ 5] 。
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3　结语
(1)就红花木莲的生长旺季的光合速率日变化
看 , 红花木莲的净光合速率最高峰出现在上午 9∶
00左右 , 全天呈现典型的双峰曲线 , 在中午13∶00
左右 , 其光合速率降到最低值 , 出现明显的 “午休
现象” 。在下午 15∶00左右时 , 光合速率呈回升势
态。
(2)据前人的研究结果 , 引起中午光合速率降
低的外界原因是中午的光照强度大 , 气温高而引起
蒸腾速率增大 , 导致气孔保卫细胞失水引起气孔关
闭 , 使其光合速率降低。当然 , 光合速率的降低还
与叶肉细胞的光合活性 (Rubisco)的降低以及光合
量子效率的变化有关[ 2～ 6] 。红花木莲的净光合速率
在13∶00时 , 呈现明显的下降 , 只有最高光合速
率的10 %, 而且蒸腾速率也呈明显的下降趋势 。
笔者认为 , 引起红花木莲光合速率下降的因素主要
是高温 、低湿引起红花木莲叶片中的 Rubisco 的活
性显著降低 , 同时 , 气孔导度也呈现下降 , 为全天
的最低点 , 但外界的二氧化碳浓度变化不大 , 因此
光合速率的降低与外界二氧化碳浓度的变化没有较
大的关系 。
(3)从红花木莲的光饱和点以及其光补偿点来
看 , 红花木莲的光补偿点较低 , 其耐荫性较强 , 因
此 , 在自然条件下可以较为容易地完成红花木莲林
下自然更新 , 只要加强对红花木莲的资源的保护 ,
有计划地对红花木莲的资源进行开采和利用 , 其资
源可以恢复到原有水平 。
(4)在实验过程中 , 发现控制温度及湿度后 ,
红花木莲的最大净光合速率高于田间测定的最大净
光合速率。因此 , 可以作出这样的假设 , 即温度对
红花木莲的光合速率有较大的影响。较高的温度引
起叶肉细胞光合活性降低是红花木莲光合速率降低
的主要原因 。关于 Rubisco 活性的日变化情况 , 将
在以后的工作中作深入的研究。
参考文献:
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Study of Phytosynthesis Characteristics of Manglietia insignis at Seedling Stage
LI Ming , Ma Huan-cheng , LI Fu-xiu
(Southwest Forestry College , Kunming Yunnan 650224 , China)
Abstract:Study was conducted on the phytosynthesis characteristics Manglietia insignis at seedling stage.The results
indicated that the daily progress of phytosynthesis was a obvious double-peak curve.The peak values were at 9:00 am
and 3∶00 pm respectively.Light noon break occurs at about 1∶00 pm , the phytosynthesis declines a lot.The phe-
nomenon of light noon break might be related with the increase of temperature and the increase of humidity saturation
deficit , since the water loss of guard cells in leaves induce the shrinking of stoma.Besides , the activity of CO2 carboxy-
lase might be somewhat responsible for the decrease of phytosynthesis.It was also found that the water utilization of
seedling stage was consistent with daily change of phytosynthesis ratio to a big extend.Through analyzing the light re-
sponse curve of the leaves of Manglietia insignis , the light compensation point and light saturation point of Manglietia in-
signis at seedling stage were deduced.The light compensation point and light saturation point of were 1 200 ～ 1
300μmolCO2·m-2·s-1和 23.487μmol·m-2·s-1 respectively.
Key words:Manglietia insignis;seedling stage;physiological characteristics of phytosynthesis
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