全 文 ：第 11卷 第 1期 北华大学学报(自然科学版) Vol.11 No.1
2010年 2月 JOURNALOFBEIHUAUNIVERSITY(NaturalScience) Feb.2010
文章编号:1009-4822(2010)01-0069-04
藏川杨与中林 46光合特性比较
刘 洋 1 ,贝 蓓2 ,黄大庄 1 ,崔丽贤3
(1.河北农业大学 林学院 , 河北 保定 071000;2.河北农业大学 图书馆 ,河北 保定 071000;
3.河北省石家庄市赞皇县林业局 ,河北 石家庄 051230)
摘要:使用 Li-6400光合作用测定系统对藏川杨和中林 46的日光合特性进行了测定 , 结果表明:藏川杨和中林 46
的日光合速率变化均呈双峰曲线 ,藏川杨的光合速率日变化峰值在 09:00出现 ,为 17.45μmol/(m2· s),中林 46
的光合速率日变化峰值出现在 10:00,为 18.27μmol/(m2· s);两种杨树的蒸腾速率日变化均呈单峰曲线 , 峰值
均出现在 11:00,其中藏川杨峰值为 4.67mmol/(m2· s), 中林 46峰值是 9.77mmol/(m2· s).由两种树种的光
合速率及其内 、外影响因子的相关分析可知:中林 46的 Pn与 PAR, Tr, Gs3个因子之间呈极显著正相关关系(r
分别为 0.803, 0.818和 0.790),与 Ca呈极显著负相关关系(r为 -0.715).藏川杨 Pn与 Tr, Gs呈显著正相关关
系(r为 0.579和 0.639),与其他因子相关关系不显著.
关键词:藏川杨;中林 46;光合速率;蒸腾速率
中图分类号:S762;TQ038.1 文献标识码:A
收稿日期:2009-10-12
作者简介:刘 洋(1983-),女 ,硕士研究生 ,主要从事林木病虫害综合治理研究;
黄大庄(1963-),男 ,教授 ,博士生导师,主要从事森林保护研究.
ComparisonofPhotosyntheticCharacteristicsbetween
PopulusszechuanicaandFastGrowingPoplar(Zhonglin-46)
LIUYang1 , BEIBei2 , HUANGDa-zhuang1 , CUILi-xian3
(1.ForestryColegeofHebeiAgriculturalUniversity, Baoding071000 , China;
2.LiberaryofHebeiAgriculturalUniversity, Baoding071000 , China;
3.ZhanhuangForestryBureauinShijiazhuangCity, Shijiazhuang051230 , China)
Abstract:ThephotosynthesischaracteristicsofdiurnalofPopulusszechuanicaandFastGrowingPoplar(Zhonglin-
46)weremeasuredbyusingLi-6400 portablephotosynthesissystem.Theresultsshowedthat:diurnalchangesof
photosynthesisratesofPopulusszechuanicaandFastGrowingPoplar(Zhonglin-46)appearabimodalcurve, the
peakvalueofPopulusszechuanicais17.45μmol/(m2·s)at09:00 onadayand18.27μmol/(m2·s)ofFast
GrowingPoplar(Zhonglin-46)at10:00onaday.Diurnalchangesoftranspirationratesoftwopoplarsappeara
singlepeakcurveandpeakvalueofPopulusszechuanicaappearsat11:00onaday, is4.67mmol/(m2·s)and
FastGrowingPoplar(Zhonglin-46)is9.77mmol/(m2· s).ThePnofZhonglin-46 withPAR, Tr, Gsappearsa
muchpositivecorrelation(ris0.803, 0.818, 0.790 respectively), otherfactorsappearnegativecorrelation.The
PnofPopulusszechuanicawithTr, Gsappearsobviouslypositivecorelation(ris0.579, 0.639 respectively), and
otherfactorsappearpositiveornegativecorrelation.
Keywords:Populusszechuanica;fastgrowingpoplar(Zhonglin-46);photosyntheticrate;transpirationrate
藏川杨(PopulusszechuanicaSchneid.var.tibeticaSchneid),杨柳科 ,杨属 ,产于四川 、西藏 ,生于海拔
2 000 ～ 4 000m山区.皮光滑或具纵沟 ,髓心五角状.具顶芽 ,芽有鳞片数枚.单叶互生 ,多为卵圆形 、卵圆
状披针形或三角状卵形.雌 、雄异株.花先叶开放 ,无花被 ,有杯状花盘 ,雄蕊常多数.蒴果 ,种子小 ,具白色
绵毛.树干白 ,端直 ,树冠整齐 ,叶色柔和 ,生长迅速 ,绿荫如盖 ,是优良的行道树 [ 1] .
藏川杨生长在高海拔地区 ,对于藏川杨在低海拔地区生长以及其各方面特性的研究较少.光合作用是
植物体内极为重要的代谢过程 ,它的强弱对于植物生长 、产量及其抗逆性都具有十分重要的影响 ,因而可
将光合作用作为判断植物生长和抗逆性强弱的指标 [ 2] .本文以速生杨中林 46为对照 ,对两树种的日光合
特性进行了比较分析 ,旨在为藏川杨的引种栽培提供初步的理论依据.
1 试验区概况
试验区设在河北农业大学林学院苗圃内 ,东经 113°40′～ 116°20′,北纬 38°10′～ 40°00′,海拔 18m,属
暖温带亚湿润气候区 ,春季干旱多风 ,夏季炎热多雨 ,秋季气候凉爽 ,冬季寒冷少雪 ,四季分明.年平均气温
12.7℃, 7月份平均最高气温 27℃,年均降雨量 575.4mm,无霜期 165 ～ 210d.
2 材料与方法
2.1 实验材料
试验材料为藏川杨 2a生苗木 ,种源来自西藏;中林 46为 2a生苗木 ,来自河北农业大学林学院苗圃.
2.2 测定方法
分别选取生长发育正常的藏川杨和中林 46各 3株 ,在每株的阳面中上部选择 3片功能叶进行光合速
率及其相关生理生态指标测定.所用仪器为美国产 Li-6400便携式光合作用测定系统 ,仪器进气管口置于
CO2浓度较稳定的 3m高处 ,并设进气缓冲瓶.
光合速率(Pn):Pn日变化在 2008年 5月下旬晴天测定 , 07:00 ～ 19:00每隔 1h测定 1次 ,同时记录
与光合作用相关的气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间 CO2浓度(Ci)、气温(Ta)、叶温(Tl)、环境相对湿度
(Hr)、环境 CO2浓度(Ca)等生理生态指标.
对所测定的 8项因子进行分析与相关分析 ,各测定值均以平均值表示 ,利用 MicrosoftExcel软件和
SPSS15.0统计分析软件进行数据分析.
3 结果与分析
3.1 环境因子的日变化
环境因子日变化情况见图 1.
图 1 环境因子日变化
Fig.1 Thediurnalchangesofenvironmentalfactors
从图 1a可以看出 ,从 07:00开始温度逐渐升高 ,在 14:00左右达到最大值 39.95℃,之后逐渐减低 ,
变化幅度比较大;空气相对湿度早 、晚较高 ,中午最低至 15.59%,属于干热晴好天气;图 1b显示 ,大气中
CO2浓度经过夜间的富集 ,在早晨较高 ,日出后 ,随着植物光合作用的进行 , CO2浓度逐步降低 ,在 13:00
达到最小 ,为 3.251 7×10-4.之后大气中 CO2浓度开始回升 ,傍晚又达到较高的水平.
3.2 生理因子的日变化
3.2.1 净光合速率
由图 2可以看出 ,藏川杨与中林 46在一天光合作用过程中 Pn的日变化状况.两树种 Pn日变化曲线
70 北华大学学报(自然科学版) 第 11卷
图 2 两种杨树光合速率日变化
Fig.2 Diurnalvariationofphotosynthesisratein
PopulusszechuanicaandZhonglin-46
随着温度的上升均呈上升趋势 ,到 09:00藏川杨的 Pn出
现一天中的高峰值 , 为 17.45 μmol/(m2 · s), 而中林
46Pn的日高峰值出现在 10:00, 峰值高于藏川杨 , 为
18.27μmol/(m2·s).经过峰值以后 ,两树种的 Pn均开
始下降 ,藏川杨的 Pn在 14:00 ～ 15:00呈上升趋势 ,在
15:00出现次高峰 , 16:00开始回落;中林 46的次高峰比
藏川杨出现得早 ,在 13:00 ,随后即开始回落.两树种 Pn
的日变化均为典型的双峰曲线 , 有明显的 “午休 ”现
象 [ 3-5] ,同时两树种 Pn均是第 1个峰值高于第 2峰值 ,从
这一点可以看出两树种受到了光抑制的影响 ,出现这种
结果可能是由于时近中午太阳辐射变强引起温度升高 ,
同时空气湿度随之下降 ,引起水分代谢失调 ,气孔缩小 、阻力增加 ,使净光合速率锐减造成的.两树种高峰
发生的时间不同步 ,反映出两种树种的光合作用对随时间变化的光照强度存在差异 ,同时生长发育阶段的
差异也有一定影响.
图 3 两种杨树蒸腾速率日变化
Fig.3 Diurnalvariationoftranspirationratein
PopulusszechuanicaandZhonglin-46
3.2.2 蒸腾速率
蒸腾作用是植物体内水分代谢的重要生理过程 ,既
受植物形态结构的控制 ,又受外界诸多因素的影响.蒸腾
速率既可表示植物的耗水状况 ,又可表示被动吸水的原
动力.蒸腾速率大 ,往往吸水也多 ,水分代谢速度也较快.
因此 ,通过测定蒸腾速率可以了解其耗水状况及对环境
的适应特性 [ 6] .图 3是两树种蒸腾速率日变化曲线 ,两者
均为单峰曲线.中林 46的蒸腾速率日变化幅度较藏川杨
大.上午 07:00开始两种杨树的蒸腾速率随时间呈上升
的趋势 ,到 11:00时中林 46为 9.77mmol/(m2·s),藏川
杨为 4.67mmol/(m2 · s),均出现了蒸腾速率日变化的
图 4 两种杨树气孔导度日变化
Fig.4 DiurnalvariationofcondinPopulus
szechuanicaandZhonglin-46
峰值 ,随后开始下降.由于树种的遗传特性不同 ,致使藏
川杨与中林 46的蒸腾速率差别很大 [ 7] .
3.2.3 气孔导度
气孔在植物水分散失和 CO2气体交换过程中具有显
著的调控作用[ 8] .图 4为两树种气孔导度的日变化曲线.
通过与图 1对比可以看出:中林 46的气孔导度曲线与光合
速率曲线变化趋于一致(双峰型),两个峰值分别出现在
10:00和 12:00左右 ,分别为 0.75, 0.58mol/(m2·s),这说
明气孔导度与光合速率具有一定的相关性 [ 9-11] ;藏川杨
的气孔导度与光合速率曲线变化并不同步 ,这可能与藏
川杨内部细胞活性有关.这两种植物的气孔导度 、光合速
率和蒸腾速率的变化 ,能够通过气孔运动调节光合作用对 CO2吸收和利用.调节蒸腾作用对水分散失的
矛盾 ,在一定程度上提高了水分利用效率.
3.3 光合速率及其影响因子的相关分析
为了了解两树种的光合作用受哪些主要因子的影响 ,并证实以上的分析和判断 ,将测定的光合速率及其
同步测定的生理生态因子进行相关分析 ,结果见表 1、表 2(＊表示在0.05水平差异显著 , ＊＊表示在0.01水平
差异显著).从表 1、表 2可以看出 ,藏川杨和中林 46的 Pn与 Ta, PAR, Tr, Gs呈正相关关系 ,与 Hr, Ca, Ci呈负
相关关系 ,说明当 PAR增强时 , Ta上升 , Pn随之升高.但是 ,中林 46的 Pn与 PAR, Tr, Gs呈极显著正相关 ,与
Ca呈极显著负相关;而藏川杨仅与 Tr, Gs呈显著正相关.表中还可以看出 ,两树种的蒸腾速率日变化与环境
因子和生理因子呈显著相关 ,藏川杨 Tr与 Ta呈显著正相关 ,与 PAR呈极显著正相关 ,与 Hr, Ci呈显著负相
关 ,与 Ca呈极显著负相关;中林 46蒸腾速率 Tr与 Ta, PAR呈极显著正相关 ,与 Hr, Ci, Ca呈极显著负相关.
71第 1期 刘 洋 ,等:藏川杨与中林 46光合特性比较
4 结论与讨论
1)藏川杨和中林 46的日光合速率变化都为双峰曲线 ,第 1个峰值分别出现在 09:00和 10:00,分别
为 17.45, 18.27μmol/(m2·s).第 2峰值均较第 1峰值低 ,午后强光 、高温的条件提高了叶片光呼吸消耗 ,
影响叶肉细胞中与光合作用有关的酶活性.叶温过高甚至灼伤叶片 ,影响到叶肉部的光合机能 ,导致光合
速率降低 ,出现光合 “午休”现象 [ 12-14] ,说明两树种在不同程度上均受到了光抑制的影响.两树种高峰发生
的时间各不相同 ,反映出不同树木的光合作用对光照强度日变化的响应存在差异 ,不同的生长发育阶段具
有较大影响.
2)两树种的蒸腾速率日变化曲线均为单峰型 , 11:00时同时出现峰值 ,中林 46为 9.77mmol/(m2·s),藏川
杨为 4.67mmol/(m2·s).中林 46蒸腾速率较藏川杨高 ,说明中林 46对环境因子的利用能力高于藏川
杨.中林 46的气孔导度日变化呈双峰曲线 ,明显高于呈单峰曲线的藏川杨的气孔导度日变化 ,说明中林
46的细胞活性高于藏川杨.
3)通过对藏川杨与中林 46两树种光合速率及其同步测得的 7项内 、外影响因子(胞间 CO2浓度 、气
孔导度 、蒸腾速率 、气温 、叶温 、环境相对湿度 、环境 CO2浓度)指标进行相关分析可知:环境因子和生理因
子与中林 46的 Pn相关性较藏川杨 Pn相关性强 ,说明藏川杨作为高海拔地区树种 ,对本地环境因子的变
化表现得没有中林 46敏感 ,同时自身生理因子的波动也趋于平缓.
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