全 文 ：收稿日期:2007-04-12
作者简介:肖生鸿(1979—),男 ,广东惠来人 , 湛江师范学院助理实验师 ,从事植物生理生态研究.
　　 2007年 6月第 28卷 第 3期
湛江师范学院学报
JO URNAL OF ZHANJIANG NORMA L CO LLEGE
Jun., 2007
Vol.28　No.3
热研 3号俯仰臂形草光合日动态的研究
肖生鸿1 ,刘金祥1 ,林保花2
(1.湛江师范学院 热带草业科学研究所 , 广东 湛江 524048;2.广东药学院 药科学院 , 广东 广州 510006)
　　摘　要:使用 LI-6 400 便携式光合分析仪对热研 3 号俯仰臂形草的光合日动态进行了测定.结果表明 ,热研
3 号俯仰臂形草的净光合速率(Pn )日变化呈双峰型 , 蒸腾速率(T r)和气孔导度(Gs)变化趋势与 Pn 相似.Pn 与
光合有效辐射(PAR)和 Gs 的相关程度均达到了极显著水平(P <0.01).PA R是影响光合作用最为强烈的环境因
子 ,而 T r 是受环境因子控制最为显著的生理参数.数据显示 , 热研 3 号俯仰臂形草是一种高光效植物.
关键词:热研 3 号俯仰臂形草;净光合速率;蒸腾速率;气孔导度
中图分类号:Q945.11　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1006-4702(2007)03-0100-04
热研 3号俯仰臂形草(Brachiaria decumbens cv.Reyan No.3),又名旗草 ,1982年由中国热带农业科学
院从哥伦比亚国际热带农业中心引进 ,1991经全国牧草品种审定委员会审定通过并定名[ 1] .该品种为臂形
草属多年生匍匐性牧草 ,株高 l m ～ 1.2 m ,年产鲜草达 63 847 kg/hm2 ;具粗生耐旱 、耐践踏 、耐焚烧 、再生竞
争力强等多方面的优良特性 ,宜作饲用栽培和生态恢复种植.关于臂形草的品质 、产量 、饲用价值及种子质
量 、产量 、发芽率等研究已有报道[ 2-6] ,但对其光合特性的研究尚未见报道.本试验旨在通过对热研 3号俯仰
臂形草光合日动态的研究 ,为其进一步推广和应用提供理论依据.
1　材料与方法
1.1　试验地概况
试验在广东省湛江师范学院热带草业试验地进行;地理位置为我国大陆南端 ,广东省西南部 ,东经 110°
24′,北纬 21°12′.终年受海洋气候调节 ,空气湿度大 ,春季潮湿温暖 ,夏季酷热多雨 ,冬无严寒 ,属热带和亚热
带海洋季风气候.降雨量年变化呈双峰型 ,最高峰出现在 8月或 9月 ,年均降雨量 1 417 mm ～ 1 802 mm 左
右.全年平均气温 23 ℃,年积温为 8 309 ℃～ 8 519 ℃[ 7] .
1.2　试验材料
供试热研 3号俯仰臂形草来源于湛江师范学院草业试验地 ,于 2005年 3月种植 ,生长良好 ,无遮荫.
1.3　试验方法
在 2006年 9月上旬连续晴朗的几天 ,用 LI-6 400便携式光合分析仪对热研 3号俯仰臂形草相同叶位
的 3片叶子测定其光合日变化.从 6:00到 18:00每隔 1 h测一次净光合速率(Pn ,μmo l·m-2 · s-1)、气孔
导度(Gs , mol·m-2 · s-1)、蒸腾速率(Tr ,μmol·m-2 · s-1)、胞间 CO 2 浓度(Ci ,μmo l·mo l-1)、叶面饱
和蒸气压亏缺(VPD , Pa )、瞬时光合有效辐射强度(PA R ,μmo l·m-2 ·s -1)、大气相对湿度(RH , %)、空气
温度(T a , ℃)等指标.水分利用效率(WUE)的计算公式为:WUE=Pn/ Tr .
试验数据的统计处理由 Excel及 SPSS 完成.对每片叶子每时段的数据取平均值作为每次的测量结果 ,
各个光合特征由相关曲线的特征值来表示.
肖生鸿等:热研 3号俯仰臂形草光合日动态的研究
2　结果与分析
2.1　环境因子的日变化
热研 3号俯仰臂形草光合作用的主要外部影响因子有 PAR 、 Ta 和 RH ,其日变化见图 1 ～ 3.PA R的日
变化趋势是:从 7:00开始 , PA R迅速增大 ,10:00 ～ 13:00 , PAR在 2000 μmo ·m-2 · s-1左右;此后 , PA R逐
渐下降 ,18:00时下降到 100 μmo l·m-2 · s-1 .T a随 PAR的增强而上升 ,峰值滞后于 PAR , 13:00时达到
最高 35.8 ℃;此后 ,尽管 PAR下降迅速 ,温度仍维持较高至 18:00仍高达 29.2 ℃以上.RH 的变化趋势是
随 Ta 的升高而迅速降低 ,12:00 ～ 15:00处于低谷 ,在 35%左右;而后随着 PAR及 Ta 的下降而稍有上升 ,
18:00时达到 52%.
图 1　光合有效辐射强度的日变化 　 图 2　大气相对湿度的日变化 　 图 3　大气温度的日变化
2.2　热研 3号俯仰臂形草光合生理参数的日变化
2.2.1　净光合速率(Pn )与蒸腾速率(T r )
晴朗天气下 ,热研 3号俯仰臂形草 Pn日变化呈双峰曲线 , “午休”现象明显(图 4).6:00时 Pn 为-0.02
μmol·m-2 · s-1 , PA R仅 31.77 μmo l·m-2 · s-1(图 1),说明此时 PAR接近热研 3号俯仰臂形草的光补
偿点;随着 PAR的迅速增强 , Pn 迅速升高 ,在 11:00左右达到最高峰 ,峰值为 40.93 μmol·m-2 · s-1 ;随着
PA R进一步增强以及 Ta的升高和 RH 的不断降低 , Pn逐渐降低 ,在13:00左右呈现“午休”现象;随着 PA R
的降低 , Pn 又有所上升 ,在 14:00左右形成第 2个高峰 ,峰值为 17.02 μmol·m-2 ·s -1 ,17:00后再次降低
直至为零.次峰值仅为主峰值的 41.6%,相差达 23.91 μmo l·m-2 ·s-1 ,比香根草 、芦苇等相差更大[ 8-9] ,这
可能是午间水分亏缺较为严重 ,导致午后恢复缓慢[ 10] .
热研 3号俯仰臂形草的叶面饱和蒸气压亏缺(VPD)的变化趋势为单峰型(图 5),与 RH(图2)的日变化
完全相反 ,在 13:00达到最大值(5.56 Pa ),而后缓慢下降 ,18:00 时降至 2.70 Pa .VPD是水蒸气从叶片蒸
散到空气中的动力 ,受叶面小环境水蒸气压变动的影响 ,与 T r 和 RH 关系密切[ 11-12] .
Tr 的强弱是表明植物水分代谢的一个重要生理指标.热研 3号俯仰臂形草 Tr 的日变化曲线与 P n 日变
化同步(图 4),呈双峰曲线 ,主峰(11.49 μmo l·m -2 · s-1)、次峰(7.59 μmol ·m-2 · s-1)分别在出现于
11:00和 14:00左右 ,相差 4.10 μmo l·m-2 · s-1 .T r 主峰与次峰的相对差值比 P n 的小 ,因此上午的WUE
(图 6)要高于下午.WUE由植物的 Pn 和T r 两方面决定 ,即消耗单位重量水的植物所固定的营养物质量.热
研 3号俯仰臂形草的WUE上午随 Pn的升高而增强 ,10:00达到最高峰 ,以后呈下降趋势 ,午后13:00因 Pn
的回升而上升;除 6:00时因 Pn 为负值时较低外 ,全天 WUE 处在 1.87 ～ 3.68之间.较低的光补偿点 、较高
的水分利用率和较高的光合速率说明热研 3号俯仰臂形草是一种高光效植物.
2.2.2　气孔导度(Gs )
热研 3号俯仰臂形草叶片的 Gs 日变化与P n 的变化趋势基本相一致 ,呈双峰曲线.在 11:00和 14:00出
现高峰 ,峰值分别为 0.333 1和 0.149 6 mol·m-2 · s-1(图 7).一般气孔导度(Gs )大 ,说明气孔开度大 ,则
水分传输的阻力小 ,植物能够顺利地进行水 、气交换;反之表明气孔开度小 ,对水分传输的阻力大 ,抑制水分
的流失.9:00以后 , Gs迅速上升 ,此时PAR迅速增强 ,空气温度(Ta )升高 ,大气相对湿度(RH)降低(图 2).
针对外界环境条件变化与植株自身状况 ,热研 3号俯仰臂形草通过调节气孔的开闭程度 ,在保持植株正常生
理活动的前提下 ,可达到最大 CO 2 固定量与最小水分散失量 ,提高水分利用效率[ 11-12] .胞间二氧化碳浓度
(Ci)与大气 CO 2 浓度 、Pn 和Gs 密切相关 ,随 Pn 的变化而反方向变化(图 8),一天的变化趋势呈凹峰形.
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湛江师范学院学报(自然科学) 第 28卷
图 4　净光合速率和蒸腾速率的日变化 　　　 图 5　叶面饱和蒸气压亏缺的日变化
图 6　水分利用效率的日变化 　 图 7　气孔导度的日变化 　 图 8　胞间二氧化碳浓度的日变化
2.3　Pn 及主要生理 、环境因子的相关分析
Pn 的变化是由各生理因子和环境因子综合作用的结果 ,而不同阶段各因子的影响存在差异 ,甚至效应
相反[ 13] .通过 Pn 与各因子间的相关分析(表1)得知:Pn与 T a相关显著 ,与 PAR相关极显著 ,与 RH 则呈显
著负相关;T r与 T a和 RH 的相关显著 ,与 PA R相关程度达到了极显著水平.植物的生长受多个环境因子的
综合影响 ,各环境因子间相互制约 ,不同时期起主导作用的环境因子有所差异 ,实验期间 PA R对 P n 、T r 和
Gs的影响最大 ,而 T r 与环境因子的关系最为密切 ,表明这种环境下 T r 最易受环境因子的影响.结合图 1 ～
3 ,P n随着 PAR 、 Ta 、RH 的升高而变化;Pn与 T r及Gs相关极显著 ,与 Ci 呈显著负相关 ,可见热研3号俯仰
臂形草的光合作用是植物体本身的生理因子和环境因子共同作用的的结果.
表 1　 Pn 与主要影响因子的相关性
因子 Pn Gs Ci T r VPD Ta PAR RH
Pn 1
Gs 0.791＊＊ 1
Ci -0.673＊ -0.141 1
T r 0.947＊＊ 0.769＊＊ -0.676＊ 1
VPD 0.441 0.005 -0.865＊＊ 0.597＊ 1
Ta 0.582＊ 0.102 -0.946＊＊ 0.679＊ 0.970＊＊ 1
PAR 0.810＊＊ 0.513 -0.797＊＊ 0.912＊＊ 0.821＊＊ 0.861＊＊ 1
RH -0.568＊ -0.086 0.953＊＊ -0.660＊ -0.965＊＊ -0.993＊＊ -0.827＊＊ 1
　　注:＊ P <0.05;＊＊ P <0.01
以 Pn 为因变量 ,Gs 、Ci 、Tr 、VDP 、T a 、PA R和 RH 等生理及环境因子为自变量建立多元回归方程:
y=0.426+13.339x1 -0.078x2 +2.490x3 -4.236x4 +0.463x5 +0.001x6 +0.257x 7 　R=0.997
逐步回归方程为:y=-5.388+68.617x1 +0.8×10-2 x6 　R=0.921
式中 y 代表 P n , x1 、x2 、x 3 、x4 、x5 、x6 、x7 分别代表 Gs 、Ci 、T r 、VDP 、T a 、PAR和 RH.
逐步回归结果表明 ,热研 3号俯仰臂形草净光合速率受光合有效辐射及气孔导度的影响较大.
3　讨　论
热研 3号俯仰臂形草叶片 Pn 日变化呈双峰型 ,上午的峰值高于下午.对于植物光合“午休”现象 ,一般认
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肖生鸿等:热研 3号俯仰臂形草光合日动态的研究
为强光不是引起“午休”的直接原因 ,它是通过影响温度及湿度等环境因子而进一步影响植物的气孔导度 、胞
间CO 2 浓度等生理因子而引起的.Pn 与 T a 和 RH 的相关显著 ,与 PA R 、T r 及 Gs 相关极显著 ,PAR是影响
光合作用最为强烈的环境因子 ,而 T r 则受环境因子影响最为显著.植物的生长受多个环境因子的综合影
响 ,各环境因子间相互制约 ,不同时期起主导作用的环境因子有所差异 ,同一环境因子对 Pn 、T r 和Gs 的影
响也不同.热研 3号俯仰臂形草的光合作用是植物体本身的生理因子和环境因子共同作用的的结果.较低的
光补偿点 、较高水分利用率和较高的光合速率表明 ,热研 3号俯仰臂形草是一种高光效植物 ,作为饲用栽培
和生态恢复种植意义重大.
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Diurnal Photosynthetic Changes of
Brachiaria decumbens cv.Reyan No.3
X IAO S heng-hong1 ,LIU J in-xiang1 ,L IN Bao-hua2
(1.Institute of Tropical Patacultural Science ,Zhanjiang Normal College ,Zhanjiang ,Guangdong 524048 ,China;
2.College of Pharmacy ,Guangdong Pharmaceutical University ,Guangzhou ,Guangdong 510006 ,China)
Abstract:Po rtable pho to synthe tic sy stem w as employed to determinate the photosynthetics of B ra-
chiaria decumbens cv.Reyan No.3.The resul ts show ed that the net photosynthetic rate (Pn )of B.de-
cumbens cv.Reyan No.3 had a diurnal change w ith tw o peaks.Transpiration rate(T r )and stoma tal con-
ductance (Gs )were simi lar w ith Pn .There w as a significant posit ive co rrelat ion between Pn and pho to-
synthetic active radiation(PA R)(P <0.01),Gs(P <0.01).PA R had most intensive ef fect on the Pn ,
while T r was most sensit ive to the environmental facto rs.The data show ed that B .decumbens cv.Reyan
No.3 is a plant w ith high ligh t use ef ficiency .
Key words:Brachiaria decumbens cv.Reyan No.3;net pho to synthetic rate;t ranspiration rate;stom-
a tal conductance
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