全 文 ：收稿日期:2007 - 04 - 12.基金项目:湖北省教育厅指导性资助项目.
作者简介:沈作奎(1965 - ),男 ,副教授 ,主要从事林业经营方面的研究工作.
紫玉兰光合特性的日变化
沈作奎 ,杨小琴
(湖北民族学院 生物科学与技术学院 ,湖北 恩施 445000)
摘要:分别在晴天和阴天适宜条件下 , 对紫玉兰采用 TPS1便携式光合测定系统测定其叶片的光合速率 、蒸腾
速率 、气孔导度 、胞间 CO2浓度等的日变化.结果表明:在晴天 , 紫玉兰的光合作用日变化呈双峰型 , 存在光合午休
现象 , 阴天则为单峰型.蒸腾速率在很大程度上决定于气孔导度 ,气孔导度与光合速率日变化趋势有很强的正相关
关系.
关键词:紫玉兰;光合速率;日变化;光合午休
中图分类号:S718. 3 文献标识码:A 文章编号:1008 - 8423(2007)03 -0350 - 03
光合作用是植物特有的生理功能 ,是地球上最大规模地将太阳能转化为化学能 ,并利用它把二氧化碳和
水等无机物合成有机物同时释放氧气的过程. 光合作用为人类 、动植物 、微生物的生命活动提供了有机物 、氧
气和能量 ,是地球上的人类和无数的生命赖以生存的基础.
光合效率不仅是估计植物潜在生产力的重要指标 ,也是探索光合作用调剂机制中光合机构运行状态的
必要参数[ 1] . 因此光合效率在光合作用和物质生产研究中受到了极大的关注 [ 2] . 国外对光合作用的研究由
于起步早 ,研究设施和手段先进 ,研究比较深入 ,但过去基本都是对离体枝或叶进行研究 [ 3] .国内的研究相
对落后 ,起步晚 ,最近几年才开始引用国外比较先进的仪器 ,如用 Li -6400便携式光合测定仪进行光合作用
的测定和研究.对树种光合作用的研究已有少量报道[ 3 ～ 5] ,以及其他植物[ 5 ～ 14]的一些报道.
本文对紫玉兰(Magnolia liliflora Desr)的光合速率 、蒸腾速率 、气孔导度 、胞间 CO 2浓度等光合效率的生
理指标进行了测定和对比分析 ,旨在通过研究了解紫玉兰光合速率的日变化 ,了解光合作用与生态因子之间
的关系 ,为紫玉兰的栽培和管理提供科学依据.
1　实验材料与研究方法
1. 1　实验材料
实验材料为湖北民族学院校园内的多年生的紫玉兰活体在枝叶片 ,生长状况均良好.
1. 2　研究方法
实验测定仪器为英国 PP System s国际有限公司生产的开放式气体交换 TPS -1便携式光合测定系统. 仪
器自动记录净光合速率(Pn)、大气温度(Ta )、叶片温度 (TL)、叶室进口相对湿度(RHi)、叶室出口相对湿度
(RHo)、大气 CO2浓度 、叶室出口 CO2浓度 、细胞间隙 CO2浓度 、气孔导度 (C)和蒸腾强度 (E)等.自然条件
下在树冠中部选择 2 ～ 4片成熟活体叶进行测定 ,每一叶片重复 5次.测定时间是在 2006年 5月 21 ～ 22日 ,
连续 2 d,分别为阴天和晴天 ,各生理指标日进程测定时间区段为 6∶00、8∶00、10∶00、12∶00、14∶00、16∶00、
18∶00.
2　结果与分析
2. 1　气温日变化 、光合有效辐射 、大气 CO2浓度的日变化
图 1、2是叶片发育成熟且处于生长旺季的 5月中下旬晴好天气的当地温度 、光合有效辐射及大气 CO 2
第 25卷第 3期　　　　 　　　　　　　　　湖北民族学院学报(自然科学版)　　　　　　　　　 　　　　Vo.l 25　No. 3
2007年 9月　　　　　　　　　 Journal of Hube i Institu te fo rNationalities(Na tura l Science Edition)　　　　　　　　　Sep. 2007
浓度的日变化图.由图 1和图 2可以看出光合有效辐射在 12∶30左右达到最大值 480μmol m -2 s-1 ,而气温
在 14∶30左右 ,达到最高值(31. 2℃).大气 CO2浓度早晚高 ,中午低 ,从 6∶00开始 ,逐渐下降 ,至 12∶30时达
到最低点 ,平稳一段时间后 ,从 14∶30左右开始 ,又逐渐缓慢上升. 光合有效辐射与大气 CO 2浓度间呈完全
相反的变化趋势 ,光合有效辐射的峰值与大气 CO2浓度对应的谷值时间相一致. 可见 ,随着太阳辐射的增
强 ,植物可利用的光合有效辐射也随之升高 ,但引起的气温变化要稍稍落后 ,而 CO2正是植物进行光合作用
的原料 ,在早晚时间段 ,植物光合能力较弱 ,大气 CO2浓度较高 ,当植物光合能力随着太阳辐射的增强而不
断增强.
图 1　气温日变化 图 2　大气 CO 2浓度 、光合有效辐射日变化
F ig. 1　Diu rnal varia tions of a ir tem pera tu re F ig. 2　D iurna l v ariations o f am bien t CO2concen tra tion and pho tosynthe sis active radia tion
2. 2　光合速率的日变化
紫玉兰叶片光合速率 Pn日变化如图 3所示.晴天时 Pn日变化为不对称的双峰曲线 ,最大值出现在上午
10∶00前后 ,为 2. 12μmo lCO 2 m - 2 s-1.此后 Pn持续下降 ,到 13∶00左右出现低谷值 1. 240μmo lCO 2 m - 2
s
- 1
. 而后 Pn缓慢回升 ,直到 16∶00左右又出现第二个峰值 ,为 2. 90μmolCO 2 m -2 s-1 ,升高幅度为 1. 66
μmo lCO 2 m - 2 s- 1 ,保持短时间的高峰后迅速下降. 比较两个峰值发现 ,下午的峰值仅为上午峰值的 1. 38
μmo lCO2 m -2 s-1.一天中 Pn的极差达 4. 26μmo lCO 2 m - 2 s- 1. 阴天时 ,紫玉兰 Pn日变化为一单峰曲线 ,上
午逐渐上升 ,下午不断下降 ,峰值出现在 13∶00前后 ,为 1. 45μmo lCO2 m -2 s- 1 , 仅为晴天上午峰值的
68.4%. 日平均光合速率为 0. 47μmo lCO 2 m - 2 s-1 ,仅为晴天时 1. 24μmo lCO 2 m - 2 s-1的 37. 9%.
图 3　紫玉兰的光合速率日变化图 图 4　紫玉兰光合速率和蒸腾强度日变化
F ig. 3　Diurnal changes ofP
n
in leaves o fM. liliflora F ig. 4　D iurna l changes o fP
n
and E in leaves o fM. liliflora
2. 3　光合速率与蒸腾速率的关系
图 4显示的是紫玉兰的蒸腾速率和光合速率的日进程 ,从图 5中可以看出紫玉兰的蒸腾速率日进程趋
势呈双峰型.从 8∶00开始 ,到 10∶00左右达到第一个高峰 ,紫玉兰的蒸腾速率分别为 0. 73mmo l m - 2 s-1 ,在
13∶30左右蒸腾速率出现低谷 ,对应于光合午休时期 ,与光合速率趋势一致.可见 ,紫玉兰的蒸腾速率与光合
速率的日变化趋势基本一致.均呈双峰型 ,这一结果与蒸腾速率受叶片气孔调节有关.
2. 4　光合速率与气孔导度的关系
图 5是紫玉兰的气孔导度的晴天日变化图.从图 5中可以明显地看出紫玉兰的气孔导度日变化规律呈
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第 3期　　　　　　　　　　　　　　　　 沈作奎等:紫玉兰光合特性的日变化 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
双峰型.
图 5　紫玉兰光合速率和气孔导度日变化图
F ig. 5　Diurnal change s ofP
n
and C in leave s ofM. liliflora
从紫玉兰光合速率与气孔导度关系图中可以看
出 ,光合速率在很大程度上决定于气孔导度 ,它们呈正
相关关系 ,呈平行变化趋势 ,这与许大全[ 1]等学者提出
的光合速率对气孔导度具有反馈调节作用的看法一
致 ,在有利于叶肉细胞的光合时 ,气孔导度增大;不利
于光合时 ,气孔导度减小.
3　结论
(1)本文通过紫玉兰的光合速率 、蒸腾速率 、气孔
导度 、光合有效辐射 、大气 CO 2浓度等生理和环境因子
的同期测定 ,较系统地研究了各因子的日变化及其它
们之间的相互关系 ,通过对照比较 ,直观反映了紫玉兰光合作用的各项因子特征和变化特点
(2)光合作用是一个十分复杂的生理过程 ,叶片光合效率与光照强度 、气温 、CO 2浓度 、水分等因子有
关.从上午 6∶00开始 ,随着光合有效辐射 、气温的升高 ,光合速率不断升高 ,到 10∶00左右 ,紫玉兰的光合速
率出现第一个高峰 ,随着光合有效辐射 、气温的继续升高 ,光合速率反而下降.中午时分 ,气温高 ,蒸腾强 ,叶
片水分减少 ,气孔部分关闭 ,造成光合作用原料即胞间 CO2浓度降低 ,使光合速率下降 ,出现较为明显地光
合午休现象.
(3)紫玉兰的光合速率 、蒸腾速率与气孔导度日变化趋势基本一致.说明光合速率和蒸腾速率均与气孔
导度有一定的相关性.
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D iurnalChange of PhotosynthesisMagnolia liliflora
SHEN Zuo - kui, YANG Xiao - qin
(School o f B io log ica l Science and Techno logy, H ube i Institu te forN ationlitie s, Enshi 445000, China)
Abstract:Under the proper cond ition o f sunny and c loudy day, TPS1 portable pho tosynthesis system is used to
study the characteristics and the d iu rnal changes o fMagnolia Lilif lora in the natu ra l conditions such as pho to syn-
thetic rate(Pn), transpiration rate(Tr), stomata l conductance(C), CO 2 concentration be tw een the ce lls. The re-
su lts show tha t:In sunny day, the diurnal changes curves o f pho tosynthe tic rate o fMagnolia liliflora take on a
doub le peak curve, and has ‘noon break’ . But in cloudy day, it takes on a sing le peak curve. The stomata conduct-
ance ofM agnolia liliflo ra is positively co rrela ted w ith the photosynthe tic rate, and it is large ly decided by the transpi-
ra tion ra te.
Key words:magno lia liliflo ra;pho tosyn thesis;diurnal change;noon break
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