全 文 ：2010年 9月 防 护 林 科 技 Sept., 2010
第 5期(总 98期) ProtectionForestScienceandTechnology No.5(SumNo.98)
文章编号:1005-5215(2010)05-0035-03
收稿日期:2010-05-21
基金项目:福建省重大公益类项目(2009R10008-1)
作者简介:何春高(1973 -), 男 , 云南施甸人 , 大学 , 经
济师 , 现从事森林公园管理工作 .
蓝果树光合特性对倍增 CO2 生长浓度的短期响应
何春高
(福州国家森林公园 ,福建福州 350012)
摘 要:选取蓝果树为研究对象 , 利用 Li-6400 -01注入系统的外置 CO2钢瓶提供生长浓度(体积分数 4.0 ×
10-4)和倍增生长浓度(体积分数 8.0×10-4)测定蓝果树的光合特性 , 探讨倍增生长浓度后蓝果树光合特性的短
期响应状况。结果表明 , 倍增生长浓度对净光合速率的日变化趋势影响不明显 , 它们都表现出相似的日变化格局 ,
均为单峰曲线且有明显峰值 ,无 “午休”现象。倍增生长浓度明显促进净光合速率的增加 , 平均增加了 47.22%。倍
增生长浓度 , 气孔导度和蒸腾速率均表现为减少的趋势;而水分利用率和气孔限制值则表现为增加的趋势。
关键词:蓝果树;CO2生长浓度;光合特性
中图分类号:S686 文献标识码:A
TemporaryResponseofPhotosyntheticCharacteristicofNyssasinensis
onDoubledCO2 Concentration
HEChun-gao
(FuzhouNationalForestPark, Fuzhou350012, China)
Abstract:ThephotosyntheticcharacteristicsofNyssasinensisweredeterminedwithLi-6400 portablesystembyusingLi-
6400-01CO2 cartridgetoprovideCO2(massfractionbeing4.0×10-4)＆doubledCO2 concentration(massfractionbeing
8.0×10-4), thetemporaryresponseonphotosyntheticcharacteristicwerediscussed.Researchshowsthatnetphotosyn-
theticratedepictsdiurnalpaternsofsinglepeakswithobviousmaximum, whichhavenoobviousinfluencebydoubledCO
2
concentration, andthereisnoobviousdeclineatnoon.DoubledCO2 concentrationwhichobviouslyimprovenetphotosyn-
theticrateisaveragelyincreasedby47.22%.ThedoubledCO2 concentration, stomatalconductance＆transpirationrate
showadecreasingtrend;wateruseefficiency＆stomatallimitationvalueshowanincreasingtrendafterdoubledCO2 concen-
tration.
Keywords:Nyssasinensis;ambientCO2 concentration;photosyntheticcharacteristic
植物的光合作用是陆地生态系统碳循环中最大
的碳通量 ,它受环境因素(如 CO2浓度升高)影响导
致的微小变化都会改变对气候变暖的响应进程 。因
此 ,植物在高 CO2浓度环境下其固碳机制及其光合
特性的变化成为当前生态学领域研究的一个热点问
题 [ 1-4] 。彩叶植物是指在整个生长季节或生长季节
某一阶段全部或部分叶片可以较稳定地呈现非绿色
的植物 [ 5] 。随着人们生活水平和审美观的提高 ,单
一的绿色景观已不能满足人们愉悦心情的需求 ,人
们逐渐要求城市森林景观的 “多彩化 ”,因此 ,彩叶
植物在城市绿化建设中得到越来越广泛的应用 。然
而 ,目前对彩叶植物的生理生态学特性 ,尤其是光合
特性的报道较少 [ 6-7] ,这不利于彩叶植物品种的筛
选和优化配置布局工作的开展 。因此 ,笔者以彩叶
植物蓝果树 (Nysasinensis)为研究对象 ,测定生长
浓度和倍增生长浓度下其光合特性 ,分析比较其差
异 ,同时探讨倍增生长浓度蓝果树光合特性短期的
响应状况 ,弄清彩叶植物蓝果树的光合特性 ,旨在为
其栽培生产以及在城市绿化建设中合理的配置提供
数据支撑 。
1 试验地概况
试验地设在福州国家森林公园(26°07′N, 119°
61′E),全园总面积约 859 hm2 ,海拔多在 300 ～ 600
m,坡度 16°左右。公园属典型的中亚热带季风气
候 ,气候温和 ,雨量充沛 。年均气温 19.4℃,最冷月
(1月)平均气温 10.4 ℃,极端最低气温 -2.6 ℃,
最热月平均气温 28.5℃,极端最高气温 40 ℃;年降
水量 1 413.7mm,多集中于春夏 ,秋冬较少 ,年均相
对湿度 75%。年均无霜期为 328 d。
本研究选择蓝果树作为研究对象 ,其位于福州
国家森林公园范围 ,为 2004年春采用 1年生的实生
苗进行栽植 ,光合作用测定时调查蓝果树的平均树
高为 6.2 m,平均胸径为 6.9 cm,冠幅平均为 2.2 m
×2.5 m,平均枝下高为 2.3m
2 研究方法
2.1 光合作用的测定
光合作用采用美国产的 Li-6400便携式光合
作用测定系统测定。通过 Li-6400-01注入系统
外置液化 CO2 钢瓶提供植物的生长浓度和倍增生
长浓度 ,探讨 CO2浓度倍增植物光合特性短期的响
应状况 。本研究于 2008年 5月中旬 ,选择晴朗无风
的天气 ,选取 3株平均木 ,每株树在其生长枝的中上
部位置选取 3片健康的完整叶片 ,从早晨 8:00开始
到下午 16:00,每间隔 2 h进行 1次光合作用的测
定 ,每次测定重复 3次 。测定时由 Li-6400-01注
入系统进行调控 CO2浓度 ,分别进行体积分数为
4.0×10-4(生长浓度)和体积分数为 8.0×10-4(倍
增生长浓度)条件下的观测 。
2.2 数据分析和统计
每个测定数值用测定时刻的平均值来表示 ,所
有的统计分析都在 SPSS17.0软件中进行 ,用 Excel
2003软件作图。
3 结果与分析
3.1 倍增生长浓度净光合速率(Pn)的响应
如图 1所示 ,倍增生长浓度对净光合速率的日
变化的趋势影响不明显 ,生长浓度和倍增生长浓度
的净光合速率表现出相似的日变化格局 ,均为单峰
曲线且有明显峰值 , 无 “午休 ”现象。在 10:00左
右 ,生长浓度和倍增生长浓度的 Pn值均达到最大
值 ,分别为 5.32 μmol· m-2· s-1和 7.56 μmol·
m-2· s-1。生长浓度和倍增生长浓度日平均 Pn值
分别为 2.34 μmol·m-2·s-1和 3.45 μmol·m-2·
s-1。如图 1所示 ,倍增生长浓度明显促进进净光合
速率值的增加 ,倍增生长浓度后 ,其 Pn值增加幅度
为 38.35% ～ 92.35%,平均增加了 47.22 %。
图 1 净光合速率的日变化
3.2 倍增生长浓度气孔导度和蒸腾速率的响应
气孔是叶片与大气进行 CO2和水汽交换的重
要通道 ,气孔的关闭程度会显著影响这个过程 ,气孔
导度则是反映 CO2和水汽交换能力的一个重要参
数[ 3-4] 。如图 2所示 ,倍增生长浓度 ,叶片气孔导度
的日变化格局无明显改变 ,均表现为早晨 8:00有最
大的气孔导度 ,而后呈逐渐减少的趋势 。倍增生长
浓度后 ,蓝果树的气孔导度表现为不同程度的降低 ,
其降低幅度为 18.55 % ～ 36.78 %, 平均降幅为
21.44 %。蒸腾速率是反映树木耗水状况的一个重
要指标。蒸腾速率的日变化格局与气孔导度类似 ,
均表现为逐渐减少的趋势 。倍增生长浓度后 ,蒸腾
速率表现为减少的趋势 ,平均减少了 24.53%。
图 2 气孔导高深莫测和蒸腾速率的日变化
3.3 倍增生长浓度水分利用率和气孔限制值的响
应
光合速率和蒸腾速率的比值即为水分利用率
(WUE)。如上所述 ,倍增生长浓度后 ,叶片的净光
合速率提高 ,而蒸腾速率下降 ,蓝果树的水分利用率
较生长环境浓度有较大幅度的增加。如图 3所示 ,
36 防 护 林 科 技 2010年
倍增生长浓度后 , 蓝果树水分利用率的增幅为
66.25% ～ 137.47%,平均增加了 101.77%。在生
长环境浓度和倍增生长浓度下 ,蓝果树水分利用率
的日变化格局均表现为单峰曲线 ,其峰值均出现在
早晨 10:00,分别为 5.28和 11.15,与 Pn值的日变
化格局相似 。气孔限制值(Ls, Ls=1 -Ci/Ca, Ci和
Ca分别为胞间 CO2浓度和叶外 CO2浓度),反映植
物进行光合作时气孔所受阻力状况。如图 3所示 ,
在倍增生长浓度的条件下 ,气孔限制值表现为不同
程度的增加 ,增幅范围为 14.73 % ～ 99.99 %,平均
增加了 40.82%。
图 3 水分利用率(WUE)和气孔限制值(LS)的日变化
4 小结
大多数报道认为 CO2浓度升高对树木光合作
用过程产生促进作用 [ 1-4] ,如杨金艳等研究红松认
为随着 CO2浓度的增大 ,净光合速率增大且差异显
著 [ 2] ;张启昌等研究东北红豆杉也得到类似的结
果 [ 8] 。本研究的结果与他们的结论吻合 ,倍增生长
浓度明显促进净光合速率的增加 , 平均增加了
47.22%。倍增生长浓度对净光合速率的日变化趋
势影响不明显 ,它们都表现出相似的日变化格局 ,均
为单峰曲线且有明显峰值 ,无 “午休 ”现象。倍增生
长浓度 ,气孔导度和蒸腾速率均表现为减少的趋势 ,
平均分别减少了 21.44%和 24.53 %;而水分利用
率和气孔限制值则表现为增加的趋势 ,平均分别增
加了 101.77%和 40.82%。
综上所述 ,本研究反映了倍增生长浓度对蓝果
树光合特性的短期响应状况 ,然若长期处于倍增生
长浓度下 ,其光合特性的变化是否与本研究结果一
致 ,或是植物自身会产生光合作用的自适应机制
(Photosynthesisacclimation)[ 9-10] 。同时许多专家学
者认为植物的生理节律(包含季节变化和日变化)
也是影响光合特性对 CO2浓度升高短期响应的重
要因素 [ 1] ,然本研究仅能反映春季蓝果树光合特性
对 CO2浓度倍增的响应情况 ,显然并不足以显示全
年蓝果树对倍增 CO2浓度的响应情况。因此 , CO2
浓度倍增对蓝果树光合生理生态特性的长期影响 ,
需通过给整株植物体模拟 CO2浓度倍增环境并进
行长期的定位观测 ,植物对未来 CO2浓度升高场景
作用的响应机制有待于进一步揭示。
参考文献:
[ 1] 施建敏 ,郭起荣 ,杨光耀.CO2浓度倍增下毛竹光合作用对光照
强度的季节响应 [ J] .江西农业大学学报 , 2007, 29(2):215-
219.
[ 2] 杨金艳 ,范晶.红松光合特性对 CO2 浓度升高的响应 [ J] .东北
林业大学学报 , 2004, 32(6):16-18.
[ 3] 张小全 ,徐德应 ,赵茂盛 ,等.CO2增长对杉木中龄林针叶光合生
理生态的影响 [ J] .生态学报 , 2000, 20(3):390-396.
[ 4] 陈德祥 ,李意德 ,骆土寿 ,等.短期 CO2浓度升高对雨林树种盘
壳栎光合特性的影响 [ J] .生态学报 , 2004, 24(8):1622-1628.
[ 5] 于晓南 ,张启翔.彩叶植物多彩形成的研究进展 [ J] .园艺学报 ,
2000, 27(增刊):533-538.
[ 6] 甘德欣 ,王明群 ,龙岳林 ,等.3种彩叶植物的光合特性研究 [ J].
湖南农业大学学报, 2006, 32(6):607-610.
[ 7] 李映雪 ,谢晓金 ,李永秀 ,等.3种彩叶植物光合生理特性的差异
[ J].东北林业大学学报 , 2009, 37(5):64-66.
[ 8] 张启昌 ,赵影 ,其其格 ,等.东北红豆杉枝叶对不同 CO2 浓度的
光合生理响应 [ J] .北华大学学报 , 2006, 7(1):66-70.
[ 9] WangM, LiQ, DaiL, etal.Responseofseedlingsofdiferenttree
speciestoelevatedCO2 inChangbaiMountain[J] .JournalofForest-
ryResearch, 2003, 14(2):112-116.
[ 10] 王淼 ,代力发,韩士杰 ,等.高 CO2 浓度对长白山阔叶红松林主
要树种的影响 [ J] .应用生态学报 , 2000, 11(5):675-679.
37 第 5期 何春高 蓝果树光合特性对倍增 CO2生长浓度的短期响应