全 文 ：短梗大参叶片光合速率和叶绿素荧光参数日变化
王　萍 1 ,聂东伶 2 ,柏文富 2 ,梁文斌 1
( 1.中南林业科技大学 ,湖南 长沙 410004; 2.湖南省森林植物园 ,湖南长沙 410116)
摘　要: 在自然环境下测定了短梗大参净光合速率和叶绿素荧光动力参数的日进程。 结果表明: 短梗大参
光合速率日变化呈不对称的双峰曲线 ,有明显的“午休”现象 ;第一个峰值出现时间在 8: 00,净光合速率达到
4. 26μmol· m- 2· s- 1。第二个峰值出现在 16: 00,净光合速率达到 3. 05μmol· m- 2· s- 1。 Fv /Fm和 Fv /Fo
都表现出先上升后下降又上升的趋势 ,光合作用受到暂时抑制 ,但光合机构并没有受到损伤。
关键词: 短梗大参 ;净光合速率 ;叶绿素荧光 ;日变化
中图分类号: R282. 2　　　文献标识码: A　　　文章编号 : 1003- 8981( 2009) 01- 0069- 03
Diurnal Changes of Photosynthetic Rate
and Chlorophyll Fluorescence inMacropanax Rosthornii Leaves
WANG Ping1 ,N IE Dong-ling2 , BAI Wen-fu2 , LIANGWen-bin1
( 1. Centra l South Univ er sity o f Fo r estry and Technolog y , Chang sha 410004, Hunan, China;
2. Hunan Fo rest Botanical Ga rden, Chang sha 410116, Hunan, China )
Abstract: The kinetic parameters o f chlo rophyll fluo rescence and pho tosynthetic char acteristics
of Macropanax rosthornii w ere determined under na tural conditions. The r esults show ed tha t
the diurnal v ariation of net pho to synthetic rate in the leaves pr esented a bimodal curv e, and an
obvious phenomenon o f “ mid-day depression” occur red. The first peak, w hich occur red a t
about 8: 00 am w as highe r, net pho to synthetic rate w as 4. 26μmo l· m- 2· s- 1 , and the second
peak occur red a t about 16: 00 pm, net photo synthetic ra te was 3. 35μmo l· m- 2· s- 1 . The
values of both Fv /Fm and Fv /Fo ro se first, fo llowed by a drop th en r ose again, indica ting tha t
pho to synth etic activity wa s only tempo rarily inhibited while the pho tosynthe tic o rg ans w ere no t
damaged.
Key words: Macropanax rosthornii; net pho tosynthetic ra te; chlor ophyll fluo rescence; diurnal
change
短梗大参 Macropanax rosthornii是五加科大参属的常绿灌木或小乔木 [1 ]。短梗大参枝叶繁茂 ,叶形独特 ,
树型美观 ,花形大 ,花期长 ,具有较高的观赏价值 ,非常适合作为园林观赏树种 ,同时它的根、茎、皮皆可入药 ,具
有较高的药用价值 [2 ] ,是一种有待开发的野生植物资源。 本文对短梗大参光合特性进行研究 ,探讨其光合作用
的变化规律及其影响因子 ,分析短梗大参光合作用适宜的生态条件 ,为短梗大参的引种驯化、栽培及推广提供
科学依据。
1　材料与方法
1. 1　试验材料
试验于 2008年 8月 22日至 8月 29日在湖南省株洲市中南林业科技大学校园苗圃地进行。该地区属亚热带季
风性湿润气候。 雨量充沛 ,光照充足 ,冬寒期短 ,无霜期年达 286 d,年平均气温 16～ 18℃ ,年均降水量
1 361. 6 mm ,年日照 1 300 h～ 1 900 h。试验材料为盆栽的 2 a生短梗大参植株 ,在生长期内进行浇水、施肥等常
规管理。
经济林研究　 2009, 27( 1): 69-71
Nonwood　 Forest　Research 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
收稿日期: 2008-10-12
基金项目: 湖南省科技厅项目 ( 2007FJ3022)。
作者简介: 王　萍 ( 1983- ) ,女 ,河北保定人。 硕士研究生 ,主要从事植物资源开发与利用的研究。 E-mai l: w angpingyuanlin@ 163. com。
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1003 -8981. 2009. 01. 012
1. 2　光合日变化测定
采用 LI- 6400便携式光合分析仪。选择成熟的叶片进行测定 ,共测 3株 ,每株测 5片叶片 ,每片叶重复 3次。
光合日变化选择在晴天进行 ,从 8: 00～ 18: 00每隔 2 h测定 1次 ,共测 3 d。同时测定气孔导度 ( Gs)、光合有效辐
射 ( PAR)、胞间 CO2浓度 ( Ci )、蒸腾速率 ( E)、大气温度 ( A T)及空气相对湿度 ( RH)等参数。
1. 3　叶绿素荧光动力学参数测定
用 PAM- 2000便携式叶绿素荧光分析仪参照 Schreiber等 [3 ]的方法测定叶绿素荧光参数:初始荧光 ( Fo )、
最大荧光 ( Fm )、可变荧光 ( Fv= Fm-Fo)、 PSⅡ原初光能转换效率 ( Fv /Fm)、 PSⅡ的潜在活性 ( Fo /Fm )。荧光参
数的日变化从 7: 00～ 19: 00每隔 2 h测定一次。 测定前叶片均暗适应 10 min,每个处理重复 3次。
图 1　净光合速率的日变化
Fig. 1　 Diurnal variation of net photosynthetic rate
图 2　光合有效辐射、气温和相对湿度的日变化
Fig. 2 　 Diurnal variation of photosynthetic
available radiation, air temperature
and relative humidity
2　结果与分析
2. 1净光合速率的日变化
从图 1可以看出 ,短梗大参叶片光合速率日变化曲
线 呈 双 峰 型 , 净 光 合 速 率 的 平 均 值 为
2. 37μmol· m- 2· s- 1 ,峰值出现在 8: 00和 16: 00,分别
为 4. 26μmol· m- 2· s- 1和 3. 35μmol· m- 2· s- 1 ,下午
的峰值低于上午。在 2个峰值之间 ,即 12: 00时净光合速
率出现低谷值 ,降至 1. 20μmo l· m- 2· s- 1 ,说明晴天短
梗大参存在明显的“午休”现象。
2. 2　各因子日变化及其对净光合速率的影响
2. 2. 1　环境因子日变化及其对净光合速率的影响
光合作用是复杂的生物物理化学过程 ,受到诸多因
素的影响。自然条件下 ,影响植物光合作用的因子之间的
关系错综复杂 ,研究植物的光合特性及其与环境因子的
关系十分重要。图 2显示 ,光合有效辐射日变化和大气温
度的日变化都呈先上升后下降的趋势 ,光合有效辐射日
变 化 的 峰 值 出 现 在 12: 00 左 右 , 达 到
1 854. 90μmo l· m- 2· s- 1;温度的最高值出现在 14: 00
左右 ;空气相对湿度的日变化则与二者变化趋势相反 ,呈
先下降后上升的变化。 在一定范围内随着光合有效辐射
的加强、温度的升高 ,净光合速率也会相应的提高 ,但是
超过其光饱和点后 ,光合速率就会受到影响。由图 1和图
2可知 ,在早上 8: 00,短梗大参的净光合速率因适宜的光照、温度及空气相对湿度达到最大值 ,但随着光合有效
辐射和温度的上升逐渐下降 ,在 12: 00～ 14: 00出现了明显的“午休”现象 ,光合速率受到了高温、强光的抑制。
同时 ,空气相对湿度也降到了一天中的最低水平 ,影响了叶肉细胞的光合活性 ,还造成水汽压的增加 ,叶片羧化
效率下降也使光合能力下降。 14: 00以后随着各因子抑制作用的降低 ,光合速率有所上升。
2. 2. 2　光合参数日变化及其对净光合速率的影响
水分是光合作用一种不可缺少的原料 ,水分亏缺引起气孔或非气孔因素的限制 ,导致气孔导度减小或关
闭 , CO2进入阻力加大 ,从而影响净光合速率。早上光照弱 ,蒸腾速率较低 ,随着光强的增加 ,蒸腾速率升高 ,
12: 00左右达到最高值 ,之后下降 , 16: 00有回升 ,后又显著下降。 中午高温强光 ,为了防止叶片受到灼伤伤害 ,
蒸腾速率升高 ,午后光强减弱 ,蒸腾速率减慢 , 16: 00时净光合速率出现峰值 ,使得蒸腾速率增加 ,随后又下降。
叶片光合速率和气孔导度以同样的比例降低或增高 [3 ]。从图 3中可以看出 ,短梗大参叶片气孔导度与净光
合速率有很强的正相关关系。光合速率对气孔导度起着反馈的作用 ,气孔导度增大有利于叶片的光合作用 ,反
之不利于光合作用。当气孔导度增大时 ,叶片吸收的 CO2增多 ,胞间 CO2浓度升高均有利于光合作用的羧化反
应。光照强度的增加 ,导致气孔关闭 ,阻碍了 CO2的吸收 ,光合速率下降。根据 Farquha r和 Sha rkey[4 ]的观点 ,光
合速率降低的同时 ,气孔导度和胞间 CO2浓度降低 ,气孔限制值升高 ,则光合速率降低以气孔限制为主 ;如果气
孔导度降低 ,胞间 CO2浓度提高 ,那么光合速率降低的主要因素肯定是非气孔因素。因此 ,短梗大参光合速率下
降以气孔限制为主。
70 经　　济　　林　　研　　究 第 27卷　
图 3　蒸腾速率、气孔导度和胞间 CO2浓度的日变化
Fig. 3　 Diurnal changes of stomatal conductance,
transpiration rate and intercellular CO2
2. 3　叶绿素荧光动力学参数的日变化
叶绿素荧光可以诊断植物体内光合机构的运转状
况 [5 ] ,在荧光分析中 ,最常用的基本荧光参数是 Fo、 Fm
和 Fv /Fm。这里 Fo为初始荧光 ,是 PSⅡ反应中心全部
开放时的荧光水平 ; Fm为最大荧光 ,是 PSⅡ反应中心
全部关闭时的荧光水平 ; Fv为最大荧光和初始荧光之
差 ( Fv= Fm- Fo ) ,被称为可变荧光 ;可变荧光与最大
荧光之比 ( Fv /Fm )被称为 PSⅡ的光化学效率 [6 ]。
由图 4可以看出 , Fv和 Fm在一天的变化明显 ,二
者的变化趋势一致 ,都在 9: 00达到最高水平 , 13: 00出
现低谷值 , 15: 00时有所回升 ,随后又缓慢降低。 这说
明中午 ( 12: 00～ 14: 00)通过 PSII的电子传递下降。
由图 5可知 , Fv /Fm和 Fv /Fo的日变化曲线相一致 ,上午随着光强增加而逐渐增强 , 9: 00为最高值 ,然后
逐渐下降 ,再上升 ,说明短梗大参光合作用的器官在中午光强和温度较高下其光合活性受到了暂时的抑制 ,光
合器官并没有受到损伤 , 15: 00后随着光强和温度的下降其光合器官的功能得到完全恢复。
图 4　叶绿素荧光参数 Fo、 Fm和 Fv的日变化
Fig. 4　 Diurnal changes of Chlorophyll fluorescent
parameter in the light
图 5　叶绿素荧光参数 Fv / Fo和 Fv / Fm的日变化
Fig. 5　 Diurnal changes of chlorophyll fluorescent
parameter in the light
3　小　结
短梗大参的净光合速率具有明显的“午休”现象 ,呈现双峰曲线。发生“午休”的原因主要是温度过高、光合
有效辐射过强、空气相对湿度降低、蒸腾速率降低 ,导致部分气孔关闭。 短梗大参田间栽培一定要注意遮荫 ,增
加空气湿度 ,特别是在中午前后 ,采取有效措施来调控田间的生态因子 ,避免“午休”现象的发生 ,有利于增强植
株的光合作用。荧光动力学参数变化说明短梗大参光合作用的器官在中午光强和温度较高下其光合活性受到
了暂时的抑制 ,光合器官并没有受到损伤 ,随着光强和温度的下降其光合器官的功能得到完全恢复。
参考文献:
[1 ]　中国科学院中国植物志编委会编 .中国植物志 (第五十四卷 ) [M ] .北京:科学出版社 , 1978.
[2 ]　贵州省中医研究所编 .贵州草药 (第二集 ) [M ].贵阳: 贵州人民出版社 , 1970: 11- 12.
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f luo rescence: a signa ture of pho tosynthesis [ C]. Dordrecht: Springer , 2004: 279- 319.
[ 4]　 Kuppers M, Wheeler A M, Kuppers B I L, et al. Ca rbon fixa tion i n euca lypts in field-analysis of diurnal v ariations in pho to synthetic capacit y [ J]. Oecolo gia, 1986,
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[本文编校:吴　彬 ]
71第 1期 王　萍等 :短梗大参叶片光合速率和叶绿素荧光参数日变化