全 文 ：糖蜜草的光合特性研究
肖生鸿 ,刘金祥 ,邓　晓
(湛江师范学院 热带草业科学研究所 ,广东 湛江　524048)
　　摘要:糖蜜草为禾本科牧草 ,是复垦和水土保持的良好植物。5月份选取晴天用 LI-6400便携式光
合仪测定糖蜜草的光合特性。结果表明 ,糖蜜草的光合日变化呈双峰型 ,有明显的“午休”现象且受气孔
调节 。10∶00出现第 1个峰值 , P n为 18. 8 μmol /(m2 s),14∶00 左右出现第 2 个峰值 , Pn 为 14. 4
μmol /(m2 s),变化趋势与蒸腾速率(T r)、气孔导度(Gs)等因子相同。糖蜜草叶片的光饱和点(LSP)
为 1800 μmo l/(m2 s),光补偿点(LCP)为 44 μmol /(m2 s),表观量子效率(AQY)为 0. 066 molCO 2
mol ,CO 2饱和点(CSP)为 699 μmol /CO 2 /mol , CO 2补偿点(CCP)为 4. 31 μmolCO 2 /mol ,羧化效率
(CE)为 0. 0183 μmol /(m2 s),表明糖蜜草是一种喜光的 C4型阳性植物。
　　关键词:糖蜜草;光合日变化;光合特征;表观量子效率;羧化效率;C4阳性植物
　　中图分类号:Q 945. 11;S 543　　文献标识码:A　　文章编号:1009-5500(2007)03-0001-04
　　糖蜜草(Melinis m inut i f lora)是禾本科一年生或
多年生草本植物 ,原产热带南美洲 、非洲 。广东省于
1981年作为牧草开始引种 , 1988年用作治理水土流失
的优良牧草 ,目前已在广东水土流失地区大面积推广
种植 ,反映良好 。因其喜温热 ,不耐霜冻 ,极耐干旱和
酸性瘦瘠土壤 ,侵占性强 ,在我国南方水土流失严重的
红黄壤上种植 ,能生长良好 ,所以它是治理水土流失和
改良草地的先锋植物 ,亦是优良的热带牧草[ 1] 。关于
糖蜜草的生长特性 ,根 、茎 、叶的形态[ 2] ,幼穗分化发育
及花 、果形态的研究[ 3] 已有报道 ,但对糖蜜草光合特性
的研究很少。试验旨在通过对糖蜜草的光合日变化及
基本光合特征的研究 ,为糖蜜草的推广和应用提供理
论指导。
1　材料和方法
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 ,地处广东省西南部 , E 110°24′, N 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。降水
　　收稿日期:2006-09-26;修回日期:2006-11-28
　　作者简介:肖生鸿(1979-), 男 , 广东惠来人 , 助理实验师 ,
学士 ,从事植物生理生态方面的研究 。
量年变化呈双峰型 ,主峰出现在 9 月 , 年均降水量
1 417 ～ 1 802 mm 。年平均气温 23 ℃,年积温8 309 ～
8 519 ℃[ 4] 。
1. 2　试验材料
　　供试糖蜜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
　　在糖蜜草旺盛生长期(2006年 5月下旬)连续晴
朗的几天 ,用 LI-6400 便携式光合分析仪对糖蜜草相
同叶位的 3 叶片测定其光合日变化 。从 8 ∶00 ～
18∶00每隔 2 h测 1次净光合速率(Pn)、胞间 CO 2浓
度(Ci)、气孔导度(Gs)、大气相对湿度(RH)、蒸腾速率
(T r)、叶室内的光合有效辐射(PARi)、气温(Ta)等相
关参数的值 。测定光响应曲线时 , CO 2浓度为大气
CO 2浓度 ,光照强度为 0 、50 、100 、300 、600 、900 、1 200 、
1 500 、1 800 、2 100 μmol /(m2 s)。测定 CO2响应曲
线时 ,光合有效辐射控制在 1 400 μmo l/(m2 s),CO 2
浓度为 0 、 50 、 100 、 200 、 350 、 700 、 1 050 、 1 400
μmolCO 2 /mol。
　　试验数据处理由 Excel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 。表观量子效率由光响应
曲线直线部分的斜率来表示。羧化效率则由低胞间
1草原与草坪　　2007年　　第 3期　　总第 122期DOI牶牨牥牣牨牫牳牨牱牤j牣cnki牣cyycp牣牪牥牥牱牣牥牫牣牥牥牨
CO 2浓度所对应曲线的直线部分的斜率来表示 。
2　结果与分析
2. 1　糖蜜草的光合作用日变化
　　从图 1 ～ 4 可以看出 ,糖蜜草具有明显的光合“午
休”现象 ,光合曲线呈双峰型。主峰值出现在 10∶00 ,
并为全天净光合速率最高峰 , 净光合速率为 18. 8
μmol /(m2 s),次峰值出现在 14∶00 左右 ,净光合速
率为 14. 4 μmol /(m2 s),中午 12∶00 左右出现低
谷。净光合速率在一天中的变化趋势与蒸腾速率 、气
孔导度变化相一致 。一天中 , 8∶00PARi 、Ta 都比较
低 , PARi 在 310 μmol /(m2 s)以下 , Ta 不超过 33
℃。Ci 、R H 则最高 ,分别达 243. 4 μmo l/(m2 s)和
61. 5%。Tr 和G s也很低 ,此时气孔已部分开放 。到
10∶00 , Ci 、RH 都降低 , T r 、Gs及净光合速率则为全
天最高值 , T r 为 3. 1 mmo l /(m2 s), Gs 为 0. 14
mmo l /(m2 s),P n高达 18. 8 μmo l/(m2 s)。
图 1　糖蜜草叶片 Pn和 Tr的日变化
Fig. 1　Diurnal Pn and Tr of the leaves of M. minuti f lora
图 2　糖蜜草叶片 Ci和 Gs的日变化
Fig. 2　Diurnal Ci and Gs of the leaves of M. minuti f lora
　　P ARi 、Ta 在 12 ∶00 时上升到了全天最高值 ,
PARi为 1562 μmo l/(m2 s), Ta则高达 36. 5 ℃。而
此时的 P n 、T r 、Gs 和 Ci都降到低谷 。说明由于光强
和气温的持续增大 ,空气相对湿度的降低 ,导致了气孔
导度下降 ,气孔已部分关闭 ,净光合速率降到低谷;同
时净光合速率和胞间 CO 2浓度的变化趋势相同。由植
物光合作用的气孔限制与非气孔限制的判断[ 5] 可知 ,
它的光合作用在这段时间是受气孔因素限制的。
图 3　测定期间 Ta、RH的日变化
Fig. 3　Diurnal Ta and RH of during measurement peroid
图 4　糖蜜草光合有效辐射的日变化
Fig. 4　Diurnal PARi of the leaves of M. minuti f lora
2. 2　糖蜜草光合作用的光响应曲线
　　由糖蜜草的光响应曲线(图 5)可知 ,糖蜜草叶片
光合作用的光饱和点(LSP)为 1 800 μmol /(m2 s),
最大净光合速率达 26. 35 μmo l/(m2 s)。在 1 000
μmol /(m2 s)光照强度以内 ,光强增加光合速率迅速
升高;光照强度从 1 000 μmo l/(m2 s)增加到1 800
μmol /(m2 s)时 ,光强增加光合速率仍不断缓慢增
加;从 1 800μmo l /(m2 s)到 2 100μmol /(m2 s),光
强增加光合速率不再增加 ,但也没有明显减少的趋势 ,
而趋于平稳 ,没有强光抑制现象。这表明糖蜜草具有
典型阳性植物的特征。植物对 CO 2同化的表观光量子
效率(AQY)反映了植物对光能的利用情况 。由图 6可
2 Grassland and Turf　　(Bimonthly)　　2007　　No. 3　　(Sum 　No. 122)
知 ,糖蜜草的表观光量子效率为 0. 066 mol ,略高于自
然条件下一般植物的表观光量子效率 0. 03 ～ 0. 05
mol[ 6] ,比典型的阳性耐荫植物地毯草 0. 059 mo l[ 7] 及
鹅掌楸幼苗0. 050 mo l[ 8] 还高 ,说明糖蜜草能够在较弱
的光照环境下充分利用光能 ,具有较强的弱光适应能
力。同时当 Pn 为 0 所对应的 PARi 即光补偿点
(LCP)为 44. 1 μmo l/(m2 s),而耐荫植物地毯草的
LCP 为 22. 2 μmo l /(m2 s)[ 7] , 鹅掌楸为 16 ～ 20
μmol /(m2 s)[ 8] 、藜为 22. 5 μmo l/(m2 s)[ 9] 。
图 5　糖蜜草的光响应曲线
Fig. 5　Light responses of the leaves of M. minutif lora
图 6　糖蜜草的表观光量子速率
Fig. 6　CO2 responses of the leaves of M. minuti f lora
2. 3　糖蜜草光合作用的羧化效率
　　由糖蜜草光合作用的 CO 2响应曲线(图 7)可知 ,
当 CO 2浓度低于 4. 31 μmol CO 2 /mo l时 ,净光合速率
为负值;当 CO 2浓度在 200 μmo l CO 2 /mol以下时 ,净
光合速率随浓度增加而剧增;CO 2浓度在 200 ～ 699
μmol CO 2 /mol时净光合速率随浓度升高而缓慢上升;
CO 2浓度在 699 μmol CO 2 /mol以上时 ,净光合速率不
再增加 ,甚至下降。因此 ,糖蜜草光合作用的 CO 2饱和
点(CSP)为 699 μmol CO 2 /mol , CO 2补偿点(CCP)为
4. 31 μmo l CO 2 /mol ,是典型的 C4植物[ 10] 。羧化效率
反映了植物在给定条件下对 CO2的同化能力。根据光
合作用 CO 2响应的数据 ,在空气 CO 2浓度较低时(0 ～
300 μmo lCO 2 /mol ,糖蜜草的碳同化效率与胞间 CO 2
的浓 度呈 显著 的线 性相 关 , 直线 斜率 0. 018 3
μmol /(m2 s)为羧化效率(CE)(图 8), 比地毯草
0. 253 9 μmol /(m2 s)[ 7] , 鹅掌楸幼苗 0. 02 μmo l /
(m2 s)[ 8] ,C3植物天门冬 0. 036 μmol /(m2 s)[ 11] 等
都要低 ,说明糖蜜草的 CO2同化能力不及它们。
图 7　糖蜜草的 CO2 响应曲线
Fig. 7　Apparent quantum yield(AQY) of the
leaves of M. minuti f lora
图 8　糖蜜草的羧化效率
Fig. 8　Carboxylation efficency of the leaves of M. minutif lora
3　讨论
　　糖蜜草光合曲线呈双峰型 ,具有光合午休现象 。
10∶00出现第 1个峰值 , Pn=18. 8 μmol /(m2 s),
14∶00出现第 2 个峰值 , (Pn=14. 4 μmol /(m2 s),
中午 12∶00净光合速率降到低谷 ,这时气孔导度也很
小 ,净光合速率的降低伴随着胞间浓度的降低 ,初步认
为光合“午休”现象受气孔调节。糖蜜草的光饱和点
(LSP)为 1 800 μmol /(m2 s), 最大净光合速率达
26. 35 μmo l/(m 2 s),是典型的阳性植物。同时糖蜜
草有较高的 AQY ,为 0. 066 molCO 2 /mol ,具有较强的
适应弱光的能力。但是糖蜜草的光补偿点(LCP)为
3草原与草坪　　2007年　　第 3期　　总第 122期
44. 1 μmo l/(m2 s)也较高 ,不如地毯草等耐荫 ,喜温
热的气候 ,这也是糖蜜草适于在低纬度的热带和亚热
带的一些光照充足的地带生长的原因。糖蜜草光合作
用的 CO 2饱和点(CSP)为 699 μmo l CO 2 /mol , CO 2补
偿点(CCP)为 4. 31μmol CO 2 /mol ,说明糖蜜草是一种
典型的 C4植物 ,与一般的 C4植物的 CO 2补偿点在 0 ～
10 μmol CO 2 /mol相比糖蜜草的 CCP 较低 ,更有利于
光合产物的积累 。同时糖蜜草的 CE 为 0. 0183 μmo l/
(m2 s),具有一定的 CO 2同化能力。
　　作为一种喜光的 C4型阳性植物 ,糖蜜草不但具有
较高的光合能力 ,而且能忍受极其干旱和酸性瘦瘠土
壤的环境 ,在一些水土流失严重的热带和亚热带地区
有着广泛的应用。同时 ,糖蜜草植物体具有粘液的绒
毛 ,新鲜时有极重要的糖蜜气味 ,是优良的热带牧草 ,
具有较高的研究价值 。
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Study on the photosynthetic characteristics of
Melinis minuti f lora
XIAO Sheng-hong ,LIU Jin-xiang ,DENG Xiao
(I nst ituteo f Tropical P ratacultural S cience ,Zhanj iang Normal Col lege ,Zhanj iang 524048 , China)
　　Abstract:Melinis minuti f lora was suitable fo r w ate r and soil conservation. A field study on its pho to syn-
thetic characte ristics w as carried out by using LI-6400 po rtable pho to synthesis sy stem in M ay. The results
show ed that the pho tosynthesis of Melinis minuti f lora varied in a double-peak pat tern wi th a remarkable noon
inhibit ion and being contro lled by stoma. The fi rst peak appeared a round 10∶00 am whi le the Pn reached 18. 8
molCO 2 /(m2 s)and the second peak appeared around 14∶00 pm while the Pn reached 14. 4 molCO2 /
(m2 s), and changed posi tively w ith the variation of t ranspi rat ion rate and stomatal conductance. The light sat-
uration and compensation points w ere around 1800 mol /(m2 s )and 44 mol /(m 2 s) respectively. T he ap-
parent quantum y ield , CO 2 saturat ion compensation point and carboxylation ef ficiency w ere 0. 066 mol CO2 /
(mo l Pho tons ,699 mol CO 2 /mol ,4. 31 mo l CO 2 /mol , and 0. 0183 mo l CO 2 /(m2 s), respectively . These re-
sults indica ted that M. minuti f lora was a C4 plant .
　　Key word:Melinis minuti f lora;pho to synthet ic characters;apparent quantum yield;carboxyla tion ef ficien-
cy;C4 plant
4 Grassland and Turf　　(Bimonthly)　　2007　　No. 3　　(Sum 　No. 122)