全 文 ：广西北热带岩溶区蚬木幼苗的光合与蒸腾特性
朱宏光1，刘正富1，苏建苗2，农 友1，王家妍1，李燕群1，赵金龙1，林建勇1，温远光1*
(1．广西大学林学院，广西南宁 530004;2．中国林业科学研究院热带林业实验中心，广西凭祥 532600)
摘要 ［目的］研究北热带岩溶区优势树种蚬木幼苗的光合与蒸腾特性。［方法］利用野外生长正常的 1 ～ 2 年生蚬木实生苗，经盆栽和
控水试验，研究其净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率的变化。［结果］正常供水和长期干旱处理的幼苗，其净光合速率、蒸
腾速率、气孔导度、水分利用效率存在极显著差异，长期干旱将显著降低净光合速率、蒸腾速率和气孔导度，提高水分利用效率。［结论］
蚬木具有光合、蒸腾速率较低，水分利用效率较高，抗旱性较强的生态特性。
关键词 蚬木;光合作用;蒸腾作用;气孔导度;水分利用效率;岩溶地区
中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2011)12 －07147 －03
Photosynthesis and Transpiration Characteristics of Excentrodendron hsienmu Seedlings in Guangxi Tropical Karst Area
ZHU HONG-guang et al (Forestry College，Guangxi University，Nanning，Guangxi 530004)
Abstract ［Objective］The aim of this paper was to study the photosynthesis and transpiration characteristics of E． hsienmu seedlings under
different water conditions． ［Method］The effect of water stress on the net photosynthesis rate，transpiration rate，stomata conduct and water
use efficiency of 1 － 2 － year old seedlings of E． hsienmu was studied by pot experiment． ［Result］There were significant difference in net
photosynthesis rate，transpiration rate，stomata conduct and water use efficiency of the E． hsienmu seedlings under pot experiment of different
water conditions． The condition of long-term water stress is decreasing the net photosynthesis rate，transpiration rate，stomata conduct of seed-
lings，whereas increasing the water use efficiency． ［Conclusion］The ecological characteristics of E． hsienmu seedlings are lower photosynthe-
sis rate，transpiration rate and higher water use efficiency，drought resistance．
Key words Excentrodendron hsienmu;Net photosynthesis;Transpiration rate;Stomata conduct;Water use efficiency;Karst area
基金项目 广西自然科学基金项目(桂科基 0639006) ;国家林业局中南
速生材繁育重点实验室开放基金项目［KF(2004)-002］;“十
一五”广西林业科技项目［林科字(2008)第 08 号］。
作者简介 朱宏光(1962 － ) ，男，广西平南人，副研究员，硕士，从事森
林生态学和森林培育学研究。* 通讯作者，研究员，博士生
导师，从事森林生态学和森林培育学研究。
收稿日期 2011-03-07
在热带岩溶地区，由于环境供水和土壤保水能力差，树
木抗旱性弱常成为限制其分布和正常生长的主要因子。光
合和蒸腾特性对水分胁迫响应的变化，是判断不同树种抗
旱性强弱的重要指标［1 －2］。广西北热带岩溶区属于相对干
旱的区域，特别是 2009 ～ 2010 年我国西南地区的特大干旱，
对岩溶地区的植被造成了极其严重的影响，出现了大面积的
枯黄甚至枯死。蚬木(Excentrodendron hsienmu)是该区域的
优势树种，在此次特大干旱中也出现了成片枯黄现象。笔者
研究了该地区优势树种的抗旱性及其抗旱机理，以期为水资
源缺乏条件下抗旱树种的选择、植被恢复提供依据。
1 材料与方法
1． 1 材料 供试材料来自广西北热带的弄岗国家级自然保
护区的蚬木 +金丝李(Garcinia paucinervis)林。将林下生长
健壮、无病虫害、长势基本一致的 1 ～ 2年生的实生苗移栽于
高 22 cm、直径 26 cm的塑料盆中，盆内预先装入 8 kg混合土
(其中 1 /3为原林地土壤，1 /3 苗圃土壤，1 /3 河沙) ，每盆植
苗 1株，放于苗圃塑料大棚中(遮光率 40%) ，用常规育苗方
法进行管理与待苗木生长稳定后，挑选其中大小、长势基本
一致的 4株作为光合与蒸腾特性的测定对象。
1． 2 试验设计 于 2010年 12 月 25 日开始对试验对象进
行连续 30 d的不浇水控水处理，以测定长期干旱影响下其
光合与蒸腾速率等的响应特性。之后恢复正常浇水并保持
土壤最大田间持水量，9 d后测定丰水条件下其光合与蒸腾
速率等的光响应特性。光合与蒸腾速率等日变化趋势的测
定在丰水条件下进行，测定时间为 7:00 ～ 19:00，每隔 1 h
测定 1次。
1． 3 测定项目与方法 测定仪器为美国 CID公司的 340光
合作用测定系统及 CI-301LA人工 LED光源控件。测定的生
理指标分别为净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、叶片水分利
用效率(WUE)以及叶片气孔导度(Gs)等，测定对象均为植株
顶部 3片已定形的功能叶。CO2 来源于试验地所在的自然
环境［含量为(395 ± 10)μg /ml］。光响应的测定于每天 10:
00 ～12:00进行，采用 CI-301LA人工 LED光源，光响应步长
设定为 50 μmol /(m2·s)。光合与蒸腾速率等日变化的测定
也采用 CI-301LA 人工光源，将光合有效辐射(PAR)设定为
(1 000 ±5)μmol /(m2·s) ，以消除自然光大幅度波动变化的
影响。
1． 4 数据分析 差异性分析与检验采用 SPSS(V16． 0)软件
进行。
2 结果与分析
2． 1 光合与蒸腾速率日变化趋势
2． 1． 1 净光合速率的日变化。由图 1 可知，蚬木苗期在固
定强度的光合有效辐射环境中，其净光合速率的日变化趋势
呈峰度不明显的双峰曲线。7:00 ～ 8:00 净光合速率快速上
升，8:00 ～9:00上升速度变慢，9:00后上升速度又开始加快，
到 11:00 达到全天的第 1 个高峰值［4． 93 μmol /(m2·s) ］。
12:00 出现一个明显的但幅度不大的低谷现象［4． 63
μmol /(m2·s) ］后又开始逐渐上升，到 14:00达到全天第 2个
高峰值［4． 96 μmol /(m2·s) ］，之后开始逐渐下降，16:00后下
降速度开始加快，19:00达到最低点［0． 67 μmol /(m2·s) ］。
2． 1． 2 蒸腾速率的日变化。由图 2可知，蚬木苗期白天蒸腾
速率的日变化趋势呈单峰曲线。7:00 ～8:00蒸腾速率基本保
持平稳，8:00以后开始快速上升，到 13:00达到全天的最高峰
值［0． 67 mmol /(m2·s)］，之后开始慢慢下降，16:00后变为快速
下降，19:00到达全天的最低值［0． 13 mmol /(m2·s)］。
2． 1． 3 叶片气孔导度的日变化。由图 3 可知，与蒸腾速率
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2011，39(12):7147 － 7149 责任编辑 李占东 责任校对 况玲玲
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.12.377
图 1 蚬木净光合速率的日变化
Fig． 1 Diurnal variation trend of net photosynthesis rate of Ex-
centrodendron hsienmu
图 2 蚬木蒸腾速率的日变化
Fig． 2 Diurnal variation trend of transpiration rate of Excentro-
dendron hsienm
的日变化趋势相似，蚬木叶片气孔导度的日变化也呈单峰曲
线，但其峰值出现在 14:00，与净光合速率第 2个峰值出现的
时间相同。
图 3 蚬木叶片气孔导度的日变化
Fig． 3 Diurnal variation trend of stomata conduct of Excentro-
dendron hsienm
2． 2 不同水分条件下蚬木光合与蒸腾速率的光响应特性
2． 2． 1 净光合速率光响应的差异性。由图 4 可知，当光合
有效辐射(PAR)为 0时，2种处理幼苗的净光合速率(Pn)均
为负值。随着 PAR 的增加，两者的 Pn也在增加，当 PAR 小
于 450 μmol /(m2·s)时，长期干旱幼苗的 Pn反而高于正常供
水幼苗的 Pn，但当 PAR 超过 500 μmol /(m2·s)时，并随着
PAR的持续增加，正常供水幼苗的 Pn持续增长，而长期干旱
幼苗的 Pn持续下降并保持在较低的水平。Mann-Whitney U
秩和检验表明，正常供水与干旱条件下蚬木净光合速率存在
极显著差异。
2． 2． 2 蒸腾速率光响应的差异性。由图 5 可知，正常供水
图 4 不同水分条件下蚬木净光合速率的光响应
Fig． 4 Responses of net photosynthetic rate of Excentrodendron
hsienm to different light intensity under difference mois-
ture conditions
和长期干旱条件下蚬木幼苗的蒸腾速率光响应也存在差异。
当 PAR在 450 μmol /(m2·s)以下时，2 种处理的蒸腾速率光
响应均呈下降趋势，当 PAR大于 450 μmol /(m2·s)时，正常
供水下的幼苗蒸腾速率快速升高，而长期干旱的则为平缓上
升。Mann-Whitney U秩和检验表明，正常供水与干旱条件下
蚬木蒸腾速率存在极显著差异。
图 5 不同水分条件下蚬木蒸腾速率的光响应
Fig． 5 Responses of transpiration rate of Excentrodendron
hsienm to different light intensity under difference
moisture conditions
2． 2． 3 叶片气孔导度光响应的差异性。由图 6可知，叶片气
孔导度光响应与蒸腾速率光响应的变化趋势相似，但正常供
水的叶片气孔导度光响应较快，当 PAR为 300 μmol /(m2·s)
时即出现了气孔导度的增加，而长期干旱的幼苗，当 PAR增
至 500 μmol /(m2·s)以上时，其叶片气孔导度光响应几乎无
变化。Mann-Whitney U秩和检验表明，正常供水与干旱条件
下蚬木叶片气孔导度也存在极显著差异。
2． 2． 4 叶片水分利用效率的差异性。以净光合速率 /蒸腾速
率(Pn/Tr)计算的叶片水分利用效率WUE表征植物对其本身蒸
腾耗水量的利用能力。由图 7可知，在正常供水条件下，蚬木
幼苗的水分利用效率为 0． 32 ～ 0． 33 mol /(m2·s)，低于长期干
旱条件下幼苗的水分利用效率为 0． 34 ～ 0． 35 mol /(m2·s)。
Mann-Whitney U秩和检验表明，正常供水与干旱条件下蚬木叶
片水分利用效率存在极显著差异。
3 结论与讨论
不同树种具有不同的光合蒸腾特性。范杰英等［1］对 10
个树种(幼苗)的光合与蒸腾特性研究表明，这些树种的 Pn
和 Tr分别在 4． 63 ～ 17． 11 μmol /(m2·s)和 0． 44 ～ 3． 34
mmol /(m2·s)。该研究表明，蚬木幼苗的 Pn 和 Tr 分别是 3
8417 安徽农业科学 2011 年
图 6 不同水分条件下蚬木叶片气孔导度的光响应
Fig． 6 Responses of stomata conduct of Excentrodendron hsienm
to different light intensity under difference moisture con-
ditions
图 7 不同水分条件下蚬木叶片水分利用率的光响应
Fig． 7 Responses of water use efficiency of Excentrodendron
hsienm to different light intensity under difference mois-
ture conditions
～5 μmol /(m2·s)和 0． 13 ～0． 67 mmol /(m2·s) ，说明由于蚬
木长期生长在环境十分恶劣的岩溶地区，使其形成了光合与
蒸腾速率较低、水分利用效率较高、抗旱性较强的生态特性。
正是此种特性使其在 2010年的西南特大干旱下没有受到太
大影响，如弄岗国家级自然保护区内原先树冠已枯黄的个体
现已全部恢复正常生长。
植物的净光合速率受到多种因素影响，光合气体交换参
数以及水分利用效率是其重要的影响因子［1 －3］。该研究中，蚬
木幼苗的 Pn平均值为(3． 79 ±1． 30)μmol /(m2·s) ，在供水充
足的条件下，其 Pn最大可达 4． 88 μmol /(m2·s) ，而在长期干
旱条件下，其 Pn受到严重影响，Pn降至 2． 22 μmol /(m2·s)
左右。这与蚬木幼苗的 Gs和 Tr的变化规律紧密相关。当蚬
木幼苗处于正常供水和光合有效辐射较高的环境时，叶片气
孔导度加大，蒸腾速率提高，生理活性增强，净光合速率增
加。当处于土壤水分胁迫环境时(长期干旱) ，即使此时的
光合有效辐射较高，蚬木幼苗也会因水分不足而降低气孔导
度，减少蒸腾速率，提高水分利用效率，以保持体内的水分
平衡。
许多学者对不同植物的研究表明，土壤可用水分减少
导致植物本身水分利用效率升高［1，4］。该研究结果也支持这
一观点，即长期干旱，土壤含水量降低，蚬木幼苗叶片的水
分利用效率呈升高趋势。
参考文献
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30 －34．
(上接第 7127 页)
等，它是沙柳林生物量的基础，也是说明沙柳生长特性的重
要指标。研究结果表明，试验区沙柳生长特性———枝高、基
径、冠幅和枝生物量在不同立地间具有显著差异，其平均值
排序均为:固定沙地 ＞半固定沙地背风坡 ＞半固定沙地丘间
低地 ＞半固定沙地迎风坡。表明研究区固定沙地是最理想
的沙柳培育立地类型，半固定沙地背风坡和丘间低地也比较
适合沙柳生长，而半固定沙地迎风坡不宜推广沙柳，分析改
善其不利因素以及其栽培方法、模式待进一步研究。深入研
究不同立地类型乡土治沙树种沙柳，将会极大地提升治沙绿
化效率，对改善生态环境，促进当地各项事业的发展具有非
常重要的意义。
不同立地条件下沙柳基径间的差异不显著，可能反映了
沙柳生长特性在基径上表现不明显，而主要反映在枝高、冠
幅和生物量上。试验地沙柳生长因子与生物量的关系均可
模拟为一元直线方程，反映了生物量与不同生长因子的内在
联系。
参考文献
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941739卷 12期 朱宏光等 广西北热带岩溶区蚬木幼苗的光合蒸腾特性