全 文 ：南天竹光合日变化规律与环境因子的相关性
陈跃华 ,刘友全
(中南林业科技大学生命科学与技术学院 ,湖南长沙 410004)
摘　要: 为了了解南天竹光合作用日变化规律与环境因子之间的相关性 ,为南天竹的资源利用、栽培、保育
工作提供试验依据 ,采用 Li-6400便携式光合作用测定仪测定了南天竹净光合速率、蒸腾速率、气孔导度的日
变化以及光合有效辐射、空气相对湿度、胞间 CO2浓度等环境因子的日变化。 结果表明:自然光照条件下 ,南
天竹净光合速率与光合有效辐射、蒸腾速率呈正相关 ,相关系数分别为 0. 849、 0. 869,与胞间 CO2浓度呈负相
关 ,相关系数为 - 0. 879,与气孔导度、相对湿度的相关性不显著 ;蒸腾速率与气孔导度也呈显著正相关 ,相关
系数为 0. 904;胞间 CO2浓度与光合有效辐射也呈负相关 ,相关系数为 - 0. 896。
关键词: 植物生理学 ;南天竹 ;光合作用 ;环境因子 ;相关性
中图分类号: S687; Q945. 11　　文献标识码: A　　文章编号: 1003- 8981( 2008) 02- 0053- 03
Relationships between Environment Factors and Diurnal variation
of Photosynthesis in Nandina Domestica Thunb.
CHEN Yue-hua, LIU You-quan
( Colleg e of Life Science and Tech no lo gy , Centr al South Univ e rsity of
Fo restr y& Tech no lo gy , Changsha 410004, Hunan, China )
Abstract: In o rder to pr ovidea basis fo r utilization, cultiv ation and conserv ation inN . domestica
Thunb. , diurnal v ariations of net pho tosynthetic ra te, transpir ation r ate, stoma ta conduc tance,
pho to synth etically activ e radiation, air r ela tiv e humidity and inter cellular CO2 concentr ation
w ere determined by Li-6400 por table pho tosynthesis system. The results show ed tha t ther e
w ere positiv e r elationships betw een net tr anspiration ra te, pho to synthetically ac tive radiation
and ph oto synthetic ra te, and the cor relation coefficients w ere 0. 849 and 0. 869 respectiv ely;
ther e was negativ e relationship betw een inter cellular CO2 concentra tion and pho tosynthe tic rate,
and the co r relation coefficient was - 0. 879; there w ere no t significant r ela tionships betw een
stoma ta conductance, air relativ e humidity and pho to synthetic rate; ther e wa s significant
po sitiv e relationships betw een tr anspiration r ate and stomata conductance, and the cor relation
coefficient wa s 0. 904; there w ere nega tiv e rela tionships be tween inter cellular CO2 concentr ation
and photo synthetically activ e radia tion, and the coefficients was - 0. 896.
Key words: plant ph ysio log y; Nandina domestica Thunb. ; photo synthesis; environment
facto r; relationship
南天竹 Nandina domest ica Thunb.为小檗科南天竹属植物 ,是一种具有观赏、生态、药用等多种价值的树
种 [1 ]。 南天竹枝干挺拔如竹 ,羽叶开展而秀美 ,秋冬时节转为红色 ,异常绚丽 ,穗状果序上红果累累 ,且经久不
落 ,鲜艳夺目 ,为园林绿化中观叶观果的优良树种。 南天竹在绿化环境、美化园林、净化空气、涵养水源、防风固
沙、保持水土、改善生态环境等方面都起着非常重要的作用。尤其在南方丘陵地区 ,南天竹能适应弱碱性的石灰
岩土质 ,为维持生态环境恶劣的石灰岩地区的生态平衡作出较大的贡献。本研究旨在了解南天竹光合作用日变
化规律与环境因子之间的相关性 ,为南天竹的资源利用、栽培、保育工作提供试验依据。
1　材料与方法
1. 1　试验地概况
试验地位于中南林业科技大学长沙校区引种圃绿化带 ,地处东经 111°53′～ 114°50′,北纬 27°51′～ 28°40′,
经济林研究　 2008, 26( 2): 53-55
Nonwood　 Forest　Research 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
收稿日期: 2008-01-07
作者简介: 陈跃华 ( 1978- ) ,男 ,湖南郴州人。 助理工程师 ,硕士研究生 ,主要从事园林植物方面的研究。
通讯作者: 刘友全 ( 1944- ) ,男 ,四川营山人。 教授 ,博士生导师 ,主要从事林木育种和生物技术方面的教学和科研工作。
E-mail: Liuyouquan@ yah oo. cn。
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1003 -8981. 2008. 02. 021
气候春湿多变 ,夏秋多晴 ,严寒期短 ,暑热期长。年平均气温 16. 8～ 17. 2℃ , 1月平均气温 4. 6℃ , 7月平均气温
28. 6℃。 年降水量 1 442. 4 mm。
1. 2　试验材料
供试植物为校区绿化带中的多年生彩叶南天竹 ,样株生长状况基本一致。
1. 3　试验方法
在 7月上、下旬的晴朗天气 , 8: 00～ 18: 00每隔 2 h用 Li-6400便携式光合测定仪测定南天竹各光合项目 1
次 ,测定项目包括净光合速率、气孔导度、胞间 CO2浓度、光合有效辐射、蒸腾速率、空气相对湿度等。测定叶片
选择:随机选择 3棵健壮植株中部侧枝的中上部健康成熟功能叶片 3片 ,每片叶分别挂牌标记 ,测定时保持叶片
自然生长角度不变 ,进行活体测量。测量每个叶片时待数据稳定后读取 5～ 6个数据 ,取平均值。测定数据利用
SPSS软件进行分析。
图 1　南天竹净光合速率和光合有效辐射的日变化
Fig. 1　 Diurnal variation of net photosynthetic rate and
photosynthetically act ive radiation in N . domestica
Thunb.
2　结果与分析
2. 1　南天竹光合速率的日变化
在自然光照条件下南天竹净光合速率日变化呈
双峰曲线 (见图 1):上午 10点净光合速率达到最高
值 ,为 8. 55μmo l· m- 2· s- 1 ,此后随光合有效辐射
的增强而回落 ;到下午 2点时 ,净光合速率达到第 2
峰 ,为 8. 40μmo l· m- 2· s- 1。有明显的光合“午休”
现象。
2. 2　南天竹蒸腾速率的日变化
与净光合速率变化规律相似 ,南天竹蒸腾速率
日变化呈双峰曲线 (见图 2)。 在上午 10点达到最大
值 ,为 3. 76 mmol· m- 2· s- 1 ,之后随着光照的增
强 ,蒸腾速率有所回落 ,到 16时达到第 2峰值 ,为 3.
21 mmol· m- 2· s- 1。
2. 3　南天竹气孔导度的日变化
与蒸腾速率变化规律相似 ,气孔导度的日变化呈双峰曲线 (见图 3)。在上午 10点达到最大值 ,为 0. 115 mol
· m- 2· s- 1 ,之后慢慢下降 ;到 16时达到第 2个峰值 ,为 0. 093 mo l· m- 2· s- 1。
图 2　南天竹蒸腾速率和空气相对湿度的日变化
Fig. 2　 Diurnal variation of transpirat ion rate and air
relative humidity in N . domestica Thunb.
图 3　南天竹气孔导度和胞间 CO2浓度的日变化
Fig. 3　 Diurnal variat ion of stomata conductance and
Intercellular CO2 concentrat ion in N . domestica
Thunb.
2. 4　南天竹光合日变化与环境因子的相关性
在对南天竹光合速率日变化测定的同时 ,也观测了环境因子的变化并进行了相关性分析 (见表 1)。光合有
效辐射的日变化为单峰曲线 ,下午 2点达1 451μmol· m- 2· s- 1 ,为最高值。南天竹净光合速率与光合有效辐射
呈显著正相关 ,相关系数达 0. 849( P= 0. 032)。尽管南天竹有光合“午休”现象 ,降低了净光合速率与光合有效
54 经　　济　　林　　研　　究 第 26卷　
辐射的相关性 ,但是总体上光合有效辐射仍是影响净光合速率的主要因子。
蒸腾速率在一天中随着净光合速率和光合有效辐射的升高而逐步上升 ,达到 3. 76 mmol· m- 2· s- 1 (光合
有效辐射小于 118 mo l· m- 2· s- 1 ) ,之后随着光合有效辐射进一步增强 ,蒸腾速率降低 ,在下午出现第 2峰值 ,
为 3. 21 mmo l· m- 2· s- 1。经相关分析可知 ,蒸腾速率与净光合速率呈显著正相关 ,相关系数达 0. 869
(P= 0. 025)。由此可知:蒸腾速率也是影响净光合速率的主要因子之一。
南天竹气孔导度的日变化与蒸腾速率日变化规律相似 ,均呈双峰曲线 ,两者呈正相关 ,相关系数达 0. 904
(P= 0. 013)。气孔导度受环境因子的影响较大 ,适宜的光强有利于气孔开张 ,气孔阻力降低 ,气孔导度增大 ,上
午最高值为 0. 099 mo l· m- 2· s- 1。此后由于强光、高温和低湿的作用 ,叶片失水过多 ,促使气孔部分关闭 ,气孔
阻力逐渐增大 ,气孔导度降低 ,净光合速率也随之下降。但相关性分析结果表明 ,净光合速率与气孔导度的相关
性不显著 ,相关系数只有 0. 640( P= 0. 171,大于 0. 05)。
表 1　光合日变化与环境因子的相关分析†
Table 1　 Correlation analysis of photosynthetically diurnal variation and environmental factors
因素 Factors 净光合速率
Net photosynthetic rate
气孔导度
Stomata
conductance
胞间 CO2浓度
Intercel lular CO2
concent ration
蒸腾速率
Transpi ration
rate
相对湿度
Air relative
h umidi ty
光合有效辐射
Ph otos ynthetical ly
active radiation
净光合速率
Net pho tosyn th etic rate
1
气孔导度
Stomata conductance
0. 640 1
胞间 CO2浓度
In tercellular CO2
concent ration
- 0. 879* - 0. 400 1
蒸腾速率
Transpi rat ion rate
0. 869* 0. 904* - 0. 739 1
相对湿度
Air relativ e humidi ty
0. 177 0. 527 - 0. 043 0. 331 1
光合有效辐射
Photosynthetically
active radiation
0. 849* 0. 516 - 0. 896* 0. 749 0. 465 1
　　　　† * 表示 0. 05水平相关性显著。 * shows t ha t co rrelation is significant a t 0. 05 lev el.
　　胞间 CO2浓度日变化为早上和傍晚最高 ,变化曲线呈漏斗形 ,基本与净光合速率变化相反。当净光合速率
较高时 ,固定较多的 CO2 ,引起胞间 CO2浓度下降。当胞间 CO2浓度过低时 ,会造成 CO2的亏缺 ,使净光合速率
难以进一步提高。南天竹胞间 CO2浓度与净光合速率呈显著负相关 ,相关系数为 - 0. 879( P= 0. 021)。光合有
效辐射与胞间 CO2浓度也呈显著负相关 ,相关系数为 - 0. 896( P= 0. 016)。虽然受光合“午休”影响 ,光合有效
辐射增强时净光合速率总体还是呈上升趋势 ,光合作用增强 ,使得胞间 CO2浓度下降。
相对湿度的日变化幅度不大 ,主要是随着光合有效辐射的增强和空气温度升高而下降 ,相关性分析结果表
明 ,空气相对湿度与净光合速率的相关性不显著 ,相关系数为 0. 177(P= 0. 737,大于 0. 05)。
3　结　论
( 1)关于产生光合“午休”现象的原因 ,有研究者认为 ,在中午时分 ,气温高、蒸腾速率强 ,叶片水分减少 ,气
孔关闭 ,造成光合作用原料即胞间 CO2浓度降低 ,净光合速率下降 [2 ];也有认为 ,可能是在睛天长时间高光强
下 ,发生光抑制 [ 3]和光呼吸加强 [4 ] ,从而导致净光合速率下降。通过对南天竹的净光合速率以及各因子的相关
性进行分析得知 ,南天竹出现光合“午休”现象是生态、环境因子综合作用的结果。
( 2)光合作用是一个复杂的生物物理化学过程 ,受到诸多内外因素的限制。在自然条件下 ,这些因素是相互
联系的 [3 ]。自然光照条件下 ,南天竹净光合速率与光合有效辐射、蒸腾速率呈显著正相关 ,与胞间 CO2浓度呈显
著负相关 ,与气孔导度、空气相对湿度的相关性不显著 ;蒸腾速率除了与净光合速率呈正相关外 ,与气孔导度也
呈显著正相关 ;胞间 CO2浓度除与净光合速率呈负相关外 ,与光合有效辐射也呈显著负相关。
参考文献:
[1 ]　张万佛 .红果粒粒南天竹 [ J].江苏绿化 , 2001, ( 3): 29- 30.
[2 ]　蒋高明 ,何维明 .毛乌素沙地若干植物光合作用、蒸腾作用和水分利用效率种间及生境间差异 [ J].植物学报 , 1999, 41( 10): 1 114- 1 124.
[3 ]　余叔文 ,汤章城 .植物生理学和分子生物学: 第 2版 [M ].北京:科学出版社 , 1999: 262- 276, 259- 274.
[4 ]　宋建民 ,田纪春 .中午强光胁迫下高蛋白小麦旗叶的光合特性 [ J].植物生理学报 , 1999, 25( 3): 209- 213.
[本文编校:闻　丽 ]
55第 2期 陈跃华等: 南天竹光合日变化规律与环境因子的相关性