全 文 ：第 36卷 第 8期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.36 No.8
2008年 8月 JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITY Aug.2008
不同光照条件对兴安杜鹃和迎红杜鹃光合生理的影响
　　　　　　　　曹玉峰　徐　娟　林永木　　　王秀伟
(黑龙江省森林植物园 ,哈尔滨 , 150040)　　　　　(东北林业大学)
　　摘　要　通过对全光照 、半光照和遮荫处理的兴安杜鹃和迎红杜鹃进行光合生理指标研究。结果表明:光照
条件对兴安杜鹃和迎红杜鹃的光合作用影响显著 ,而对呼吸作用影响不显著 , 光合作用和呼吸作用对光环境变化
的反映是独立的;在光照处理中半光条件下兴安杜鹃和迎红杜鹃生长状态最好;在全光照条件下迎红杜鹃的光合
速率 、蒸腾速率和呼吸速率都高于兴安杜鹃;在半光条件下迎红杜鹃气孔导度和胞间 CO2体积分数高于全光照和遮荫处理;兴安杜鹃和迎红杜鹃在栽培应用上注意光照条件 , 采取乔灌混栽效果更佳。
关键词　兴安杜鹃;迎红杜鹃;光合作用
分类号　Q945.11EffectsofDifferentLightConditionsonPhysioecologicalCharacteristicsofRhododendrondauricumandRhodo-dendronmucronulatum/CaoYufeng, XuJuan, LinYongmu(ForestBotanicalGardenofHeilongjiangProvince, Harbin
150040, P.R.China);WangXiuwei(NortheastForestryUniversity)//JournalofNortheastForestryUniversity.-2008,
36(8).-19 ～ 20RhododendrondauricumL.andRhododendronmucronulatumTurcz.werecultivatedunderthreelightregimes(100%light, 50% light, andshading)toexaminethephotosyntheticparameters.Lightintensitysignificantlyaffectedthephoto-synthesisofR.dauricumandR.mucronulatum, buttherewasnosignificantefectontherespirationofthetwospecies.Theresponsesofphotosynthesisandrespirationtolightconditionswereindependently.R.dauricumandR.mucronulatumgrewwelunder50% light.R.mucronulatumhadhigherphotosynthesisrate, respiratoryrate, andtranspirationrateunderdiferenttreatmentscomparedwithR.dauricum.R.mucronulatumhadhigherstomatalconductanceandintercellularCO2concentrationunder50% lightconditioncomparedwithothertreatments.Lightconditionisanimportantfactorforcultiva-tionofthetwoRhododendronspecies.Thebetersitetoplantthemisunderarbortrees.Keywords　Rhododendrondauricum;Rhododendronmucronulatum;Photosynthesis
　　兴安杜鹃(RhododendrondauricumL.)广泛分布于黑龙江
省大小兴安岭 、完达山 、张广才岭各山区 , 吉林 、内蒙古;朝鲜
北部 、蒙古 、日本 、俄罗斯东西伯利亚及远东地区也有分布。
兴安杜鹃的叶可作药用 , 主治慢性支气管炎及咳嗽;叶又可提
取芳香油;因花大而美 , 可用于园林绿化 [ 1] 。迎红杜鹃(Rho-
dodendronmucronulatum)生于山地灌丛中的石砬子上。在吉
林 、辽宁 、河北 、山东和江苏北部有分布;朝鲜 、俄罗斯远东地
区 、日本也有分布。迎红杜鹃也可入药 , 同时也具有观赏性。
黑龙江省森林植物园从 1978年开始对这 2种杜鹃进行引种
栽培技术研究。现在已经开花结实 ,长势健壮。
目前对于杜鹃的研究主要集中在形态学和分类学方
面 [ 2-3] ,而生理生态学方面的研究很少 ,而对兴安杜鹃和迎红
杜鹃的生理生态学方面的研究未见报道。本研究通过对不同
光照条件下兴安杜鹃和迎红杜鹃光合生理指标的研究 , 从而
找出兴安杜鹃和迎红杜鹃生长的最佳光环境 , 为其栽培和引
种提供理论的依据。
1　材料与方法
本研究在黑龙江省森林植物园进行 ,供试材料为生长状
态良好的兴安杜鹃 (Rhododendrondauricum)和迎红杜鹃
(Rhododendronmucronulatum)。对其进行全光照 、半光照和林
荫处理。半光照处理用透光率为 50%遮荫网覆盖;遮荫处理
对郁闭度为 80%的针阔混交林。
采用便携式光合作用系统(Li-6400, LI-COR, Nebras-
ka, USA)。于 2007年 8月 12日的晴朗上午 ,对每种杜鹃每个
第一作者简介:曹玉峰 ,男 , 1964年 7月生 ,黑龙江省森林植物
园 ,高级工程师。
收稿日期:2007年 11月 2日。
责任编辑:潘　华。
处理选择生长状态良好的 3株 , 每株选择 3片生长状态一致
的健康叶片 , 测定 2 000μmol· m-2· s-1光合有效辐射强度
下的净光合速率及 0μmol· m-2· s-1暗呼吸速率 , 每次测定
取值前稳定 15 ～ 20min[ 4] 。对叶面积较小 , 不能充满叶室的
叶片 ,测量光合速率后将叶片取回 ,用叶面积仪(Li-3000, LI-
COR, Nebraska, USA)测定其叶面积, 重复测量 3次取平均值 ,然
后采用软件(LI-6400fluorescenceandgasexchangesystem)对
测量值进行重新计算 , 得出单位面积上的最大净光合速率。
测定在自然条件下进行 , 叶室内 CO2 体积分数约为 3.70 ×
10-6。兴安杜鹃的叶片温度为(24.99±2.66)℃,叶室内湿度
(43.92±7.04)%。 迎红杜鹃叶片温度为(27.8 ±3.26)℃,
叶室内湿度为(40.99±6.06)%。
数据处理采用统计软件 Excel2003和 SPSS11.5forwin-
dows(SPSSInc, USA)完成。
2　结果与分析
2.1　不同光照条件对 2种杜鹃光合速率的影响
经过方差分析表明:半光照条件下兴安杜鹃的光合速率
显著高于全光和遮荫条件下的光合速率, 以 CO2计为(2.98±
0.46 )μmol· m-2· s-1 ,半光条件比全光条件高 13.6%, 比
遮荫条件高 72.3%。与兴安杜鹃一样 , 半光条件下迎红杜鹃
的光合速率显著高于全光和遮荫条件下的光合速率 , 以 CO
2
计为(5.69±1.14)μmol· m-2· s-1 ,半光条件比全光条件高
77.8%,比遮荫条件高 76.7%。
兴安杜鹃与迎红杜鹃相比 , 只有在全光照条件下 2个种
的光合速率差别不显著 , 而在半光照和遮荫条件下 ,迎红杜鹃
的光合速率要高于兴安杜鹃。在半光照条件下 , 迎红杜鹃的
光合速率比兴安杜鹃高 91.11%, 遮荫条件下迎红杜鹃的光
合速率比兴安杜鹃光合速率高 87.2%, 如表 1所示 。
表 1　不同光照条件对兴安杜鹃和迎红杜鹃光合生理的影响
不同光
照条件
兴安杜鹃
最大净光合速 /
mol·m-2·s-1
呼吸速率 /
mol·m-2· s-1
蒸腾速率 /
mmol· m-2· s-1
胞间 CO2体
积分数 /×10-6
气孔导度 /
mol·m-2·s-1
迎红杜鹃
最大净光合速 /
mol· m-2· s-1
呼吸速率 /
mol· m-2·s-1
蒸腾速率 /
mmol· m-2·s-1
胞间 CO2体
积分数 /×10-6
气孔导度 /
mol·m-2· s-1
全　光 2.62±0.66b 0.64±0.23b 0.81±0.16a 186.18±36.95a 0.029 2±0.007 5a 3.2±0.84b 0.64±0.23b 1.32±0.08b 220.65±13.18B 0.036 6±0.003 2B
半　光 2.98±0.46a 0.77±0.10a 0.90±0.17a 179.84±27.78a 0.031 7±0.007 1a 5.69±1.14a 1.0±0.15a 2.75±0.43a 281.26±8.74A 0.133 2±0.016 4A
遮　荫 1.73±0.56b 0.58±0.07b 0.45±0.02a 262.04±16.77a 0.027 1±0.004 8a 3.22±0.24b 0.63±0.10b 0.91±0.10b 238.37±4.59B 0.045 1±0.002 1B
　　注:a、b表示 p<0.05显著性差异组别;A、B表示 p<0.01显著性差异组别。
2.2　不同光照条件对 2种杜鹃呼吸速率的影响
方差分析表明(表 1),兴安杜鹃和迎红杜鹃在全光照 、半
光照和遮荫条件下呼吸速率的差异均不明显 , 兴安杜鹃的呼
吸速率平均为(0.66±0.05)μmol· m-2· s-1 ,迎红杜鹃的呼
吸速率平均为(0.83±0.01)μmol· m-2· s-1。 2个种间的呼
吸速率的差异也未达到显著的水平。
2.3　不同光照条件对 2种杜鹃蒸腾速率的影响
在全光照 、半光照和遮荫条件下兴安杜鹃的蒸腾速率的差
异均不显著 ,平均为(0.72±0.24)mmol· m-2· s-1。与兴安杜鹃
不同,在全光照 、半光照和遮荫条件下兴安杜鹃的蒸腾速率的差
异显著。半光条件下迎红杜鹃的蒸腾速率显著高于全光和遮荫
条件下的蒸腾作用 ,以H2O计为(2.74±0.43)mmol· m-2· s-1 ,
半光条件比全光条件高 107.44%,比遮荫条件高 202.65%。
兴安杜鹃与迎红杜鹃相比,在全光照、半光照和遮荫条件下
兴安杜鹃的蒸腾速率均显著低于迎红杜鹃。在全光照条件下迎
红杜鹃比兴安杜鹃的蒸腾速率高 39.16%, 在半光照条件下迎红
杜鹃的蒸腾速率比兴安杜鹃高 67.15%,遮荫条件下迎红杜鹃的
蒸腾速率比兴安杜鹃蒸腾速率高 50.58%(见表 1)。
2.4　不同光照条件对 2种杜鹃胞间 CO2体积分数的影响
在全光照 、半光照和遮荫条件下兴安杜鹃的胞间 CO2体
积分数差异均不显著 ,平均为(209.35±58.16)×10-6。与兴
安杜鹃不同 , 半光照条件下迎红杜鹃的胞间 CO2体积分数显著
高于全光照 、和遮荫条件下细胞间 CO2体积分数 ,为(281.26±
8.74)×10-6 ,半光条件比全光条件高 27.46%, 比遮荫条件
高 17.99%, 而全光照条件和遮荫条件下迎红杜鹃的胞间 CO2
体积分数差别不显著 。
兴安杜鹃与迎红杜鹃相比 , 在半光照条件下兴安杜鹃与
迎红杜鹃胞间 CO2体积分数的差异显著 , 迎红杜鹃比兴安杜
鹃的胞间 CO
2
体积分数高 101.41%。在全光照条件和遮荫
条件两个种间胞间 CO2体积分数的差别不显著(见表 1)。
2.5　不同光照条件对 2种杜鹃气孔导度的影响
在全光照 、半光照和遮荫条件下兴安杜鹃的气孔导度差
异均不显著 , 以 H2O计平均为(0.029±0.002)mol· m-2·
s-1。与兴安杜鹃不同 ,半光照条件下迎红杜鹃的气孔导度显
著高于全光照 、和遮荫条件下气孔导度 , 以 H2O计为(0.13±
0.02)mol· m-2· s-1 , 半光条件比全光条件高 264.40%, 比
遮荫条件高 195.19%。
兴安杜鹃与迎红杜鹃相比 , 在全光照条件气孔导度差别
不显著。在半光照条件下兴安杜鹃与迎红杜鹃气孔导度的差
异极显著 , 迎红杜鹃比兴安杜鹃的气孔导度高 320.03%。遮
荫条件下 , 2个种的气孔导度差别显著 , 迎红杜鹃比兴安杜鹃
的气孔导度高 66.32%(见表 1)。
3　讨论
光能是光合作用的唯一能量来源 , 所以对光合作用的影
响最大 [ 6] 。本研究结果表明 , 光照条件对兴安杜鹃和迎红杜
鹃光合作用的影响显著 ,而对呼吸作用的影响不显著。光合
作用与呼吸作用对环境变化的反应是独立的 , 这与 Ryan对
16种植物 [ 5]和 Gunderson对 AcersaccharumMarsh的研究结
果 [ 6] ,以及 Dewar采用模型估计的结果一致 [ 7] 。光是光合作
用的能量来源 ,但是过高的光强会使植物发生光抑制和光损
伤 ,卡尔文循环的电子传递被阻断或延迟 [ 8]。 所以 , 在各种
光照条件处理中半光条件下的兴安杜鹃和迎红杜鹃的生长状
态最好。而 2种杜鹃间的差别也很明显 , 在所有光照条件下
迎红杜鹃的光合速率 、呼吸速率和蒸腾速率等都高于兴安杜
鹃 ,这与种的特性有关 ,兴安杜鹃属早春植物, 其生长节律要早
于兴安杜鹃 ,开花较迎红杜鹃早 , 停止生长时间也要比迎红杜
鹃早 ,本实验在 8月末进行 ,兴安杜鹃已停止生长 , 所以兴安杜
鹃蒸腾速率 、气孔导度 、胞间 CO2体积分数在各光照条件下没
有差别。迎红杜鹃的生长节律要晚于兴安杜鹃, 所以其生长还
比较旺盛 ,光也是蒸腾作用的主要能源, 叶片吸收的光能 , 只有
少部分用于光合作用, 而大部分用于蒸腾作用 , 光照对蒸腾作
用起决定性的促进作用 [ 9] 。此外 ,光还调节植物气孔导度 [ 10] 。
气孔是植物叶片与外界环境进行水和 CO
2
交流的主要媒介,
因而生长在不同光环境下的植物叶片的气孔导度会产生适应
性变化, 其行为与植物叶片的蒸腾和光合性能有着密切的关
系 [ 11] 。植物通过调节气孔来调节蒸腾速率 ,以适应水分平衡
的需要。气孔导度的增加使 CO2进入细胞间隙的量增加 , 细
胞则通过同化 CO
2
,提高光合速率, 从而又降低胞间 CO
2
体积
分数。因此 ,光合速率与胞间 CO2体积分数和气孔导度密切
相关。该试验中半光照条件下迎红杜鹃气孔导度和胞间 CO2
体积分数高于全光照和遮荫条件 ,因此半光照条件下光合速率
和蒸腾速率最高。所以兴安杜鹃和迎红杜鹃的栽培或应用于
园林绿化应注意光照条件 ,采取适当遮荫配置。
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