全 文 ：第 20 卷　第 2 期　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2000 年　4 月
Vol.20　No.2　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH April , 　2000
根系温度对苋菜生长及光合特性的影响
冯玉龙1　姜淑梅1　邵　侠2
(1.河北大学 ,保定　071002)
(2.大庆石油管理局农工商联合公司园林大队;大庆　163000)
摘　要　气候室中研究了根温对苋菜幼苗生长及光合等生理特性的影响。结果表
明 ,苋菜幼苗生长曲线呈 S 形 ,30d苗龄时生长最快 ,40d苗龄时每株干 、鲜重分别为
0.45g 和 6.79g 。20 ～ 25℃根温时 40d 苗龄苋菜生长最快 ,高根温对生长的危害大
于低根温 ,40℃根温苋菜根系生长 、代谢受害严重。苋菜净光合速率(Pn)、蒸腾速
率(Tr)、气孔导度(Cs)和胞间 CO2分压(Pi)随根温的变化趋势基本一致 , 20 ～ 25℃
根温时 ,Cs 、Pi 、Pn和 Tr均高 ,不良根温影响了 Cs ,使 Tr降低 ,Pi降低 ,进而影响到
Pn。回归分析表明 ,Pn与 Cs 、Pn与 Pi 、Tr与 Cs 、Pi与 Cs均呈显著正相关 。说明 Cs
下降是不良根温影响 Pn的主要原因。
关键词　苋菜;根温;生长;光合特性
THE EFFECT OF ROOT SYSTEM TEMPERATURE
ON GROWTH AND PHOTOSYNTHETIC
CHARATERISTICS IN AMARANTHUS TRICOLOR
FENG Yu-lo ng1　JIANG Shu-mei1　SHAO Xia2
(1.Hebei University , Baoding　071002)
(2.Landscape Unit o f Ag riculture.I ndustry and Trade Compang of Daqing Petroleum Administrative
Bureau 163000)
Abstract　The effect of root temperature on grow th , pho tosynthetic and o ther phy sio-
logical characteristics of A .tricolor seedlings were studied in phy tot ron.The result
showed that g row th curve of A .tricolor seedling presented “S” shape , 30-day-old
seedling grew fastest.Dry and fresh weight per a seedling w as 0.45g and 6.79g re-
spect ively.The harmfulness of superoptimum roo t temperature to grow th w as bigger
than that of suboptimum root temperature , 40℃ root temperature harmed g row th and
metabolism of root system of A .tricolor seriously.The variation of net photosynthet-
ic rate(Pn), transpiration rate(Tr), stomatal conductance(Cs), and intercellular CO2
收稿日期:1999-1-17
partial pressure (P i)w ith root temperature w as similar in A .t ricolor .Cs , P i , Pn
and Tr were higher at 20 ～ 25℃ roo t temperature.Suboptimum or superoptimum root
temperature affected Cs , and caused decreasement of T r and P i , then affected Pn .
Reg ressive analy sis showed that Pn correlated wi th Cs and P i positively , T r and P i
correlated with Cs positively too.The main cause of the decreasement of Pn at subopti-
mum and superoptimum roo t temperature w as the decreasement of Cs.
Key words　Amaranthus tricolor L .;Root temperature;Grow th;Pho tosynthetic
characteristics.
温度是一非常重要的生态因子 ,自然条件下根 、冠所处环境温度不同 ,根系内部温度也
不一致。气温的生态生理效应受到普遍的重视 ,积累了大量的资料 ,但对根系温度的研究相
对较少。然而植物生长发育可能对根温更敏感 ,根温对植物的影响是多方面的[ 1 , 2] 。随着
科技的进步 ,对根 、冠温度的分别控制已成为现实 ,因此 ,迫切需要了解根温所触发的生理变
化机制。
苋菜做为一种绿叶蔬菜在亚洲 、非洲和中美洲的热带 、亚热带地区广泛种植 ,其生长快 ,
周期短 ,产量高 ,抗性强[ 3] ,是盛夏蔬菜淡季的主要叶菜之一 ,因而日益受到重视。为给设
施园艺及工厂化周年生产提供依据 ,探讨根 、冠的相互作用及高根温对地上部温度不足的补
偿作用 ,研究了根温对苋菜生长的影响及其生理机制。
1　材料与方法
1.1　试验材料及其培养
试验材料为杭州早熟青苋菜(Amarathus tricolor)。种子萌发 、幼苗培养及根温处理均
在人工气候箱(Conv iron , Canada)中进行 。箱内条件控为 08:00-20:00 ,气温 25℃,空气
湿度 60%,光强 250μmol·m-2·s-1;20:00-08:00 ,气温 20℃,湿度 80%,无光照。种子在石
英砂中萌发 10d(定期浇苋菜培养液①)后 ,选大小一致的幼苗移植到直径 20cm 的红色塑料
盆中(每盆 15株)进行溶液培养 ,每 10d换一次培养液。第 41d早 8时进行 5d的不同根温
处理 ,处理方法见文献[ 4] ,所用根温为 15℃、2℃0 、25℃、30℃、35℃和 40℃。
1.2　试验方法
播种后每 5d取样一次 ,每次取样 2盆 ,共 30株苋菜幼苗 ,测量鲜 、干重 。根温处理的第
5d用美国 LI-COR公司生产的 LI-6200型便携式光合系统测定第 4片叶的净光合速率 、
呼吸速率 、蒸腾速率 、水分利用率 、气孔导度和胞间 CO2 分压等参数 ,用压力室测第 5片叶
的水势 ,每种根温处理时测定 5株苋菜幼苗 ,每株上 、下午各测 2 次。所用的生理参数均为
20个测定值的平均数 。
2　结果与分析
2.1　苋菜生长曲线
苋菜苗期生长曲线呈 S 形。早期生长缓慢 ,萌发后第 15d生长加快 ,第 30d生长最快 ,
1812 期　　　　　　　　　　冯玉龙等:根系温度对苋菜生长及光合特性的影响
① 任海云.适宜快速培育的几种苋菜苗生理特性的研究.北京农业大学硕士学位论文 , 1985:10
之后生长速率渐慢(图 1)。40d苗龄时每株苋菜的干 、鲜重分别为 0.45g 和 6.79g ,以此计 ,
每亩产量约 2200kg 。如提高光照强度 ,水培时苋菜的收获期还要提前 ,产量会更高。
图 1　苋菜重量生长曲线
Fig.1　Grow th curv e in Amaranthus tricolor L.
2.2　根温对苋菜生长速率的影响
根温为 20 ～ 25℃时苋菜干 、鲜重
增长速率最大 , 30℃根温时苋菜生长
速率与 15℃根温时相似 , 根温高于
30℃时苋菜生速率明显降(图 2)。
40℃根温时苋菜干 、鲜重增长速率分
别为 20℃根温时的 43%和 35%。高
根温对苋菜根系危害极大 , 40℃根温
处理 2d时 ,苋菜根尖正常 ,但根系上
半部呈微红色 , 5d时全部根系变成暗
褐色 ,且粘在一起 ,生长缓慢 ,活力很
弱 ,为 0.18mg·g-1·h-1(氧化α-萘胺
的速率),仅为 20℃根温时的 35%。
在昼/夜气温为 25℃/20℃时 ,低
根温对苋菜生长有利 ,高根温对苋菜
生长有害 。在气温高和光照强的条件
下根温对苋菜生长的影响还有待于研
究。
2.3　根温对苋菜光合生态生理特性
的影响
图 2　根温对苋菜生长速率的影响
　Fig.2　Effect of roo t temperature on grow th rate in A-
maranthus tricolor L.
根温为 20℃时苋菜的净光合速率最
高 ,根温为 25℃时次之 , 30℃根温时苋菜
的净光合速率略高于 15℃根温时的值 ,
40℃根温时苋菜的净光合速率最低 ,为
20℃根温时的 63%(图 3)。根温对净光
合速率的影响与其对生长速率的影响相
似 ,表明净光合速率与苋菜生长速率呈
正相关 , 这与根温对蕃茄的影响相
似[ 4 ,5] 。呼吸速率随根温的变化较小(图
3),其值也远低于净光合速率。20℃根
温时苋菜呼吸速率最高 , 40℃根温时次
之 ,35℃根温时呼吸速率最低 。
20℃根温时苋菜的蒸腾速率最高 ,
25℃根温时次之(图 4),随根温升高 ,苋
菜蒸腾速率降低 ,35℃根温时最低 ,为 20℃根温时的 53%。根温升为 40℃时 ,苋菜的蒸腾
速率又升高 ,这与根温对净光合速率的影响不同。20℃根温时苋菜的水分利用率最低 ,随根
温的降低和升高 ,苋菜水分利用率升高(图 4), 35℃根温时达最大值 。根温升为 40℃时苋菜
182 植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　20 卷
图 3　根温对苋菜净光合速率(Pn)、呼吸速率(R)、气孔导度
(Cs)和胞间 CO2 分压(Pi)的影响
Fig.3 Effect o f root temperature on net pho tosynthetic rate ,
respiration r ate , stomatal conductance , and intercellular
CO 2 partial pressure in Amaranthus tricolor L.
的水分利用率又降低 ,这与 40℃根温
时蒸腾速率较高有关 。
根温对苋菜气孔导度和胞间 CO2
分压的影响相似(图 3), 20℃根温时
二者均最高 ,随根温降低和升高 ,气孔
导度和胞间 CO2 分压降低 , 35℃根温
时降为最低值 , 40℃根温时二者又升
高。高根温时苋菜气孔部分关闭 ,导
度降低 ,这与叶片的水分状况无直接
关系。从图 4可以看出 ,根温为 15 ～
30℃时 ,苋菜叶片水势基本保持不变 ,
根温升到 35℃和 40℃时 ,叶片水势不
但没有降低反而明显升高 。高根温时
气孔关闭可能与激素平衡失调 , 或
K+亏缺有关 ,属于气孔的前反馈式反
图 4　根温对苋菜蒸腾速率(T r)、水分利用率(WUE)和叶片
水势(ψw)的影响
Fig.4　Effect of roo t temperature on transpiration rate , water
utilization efficiency and leaf w ater po tential in Ama-
ranthus tricolor L.
应。
从图 3和图 4可以看出 ,苋菜净
光合速率 、蒸腾速率 、气孔导度和胞间
CO2 分压随根温的变化趋势基本一
致。20 ～ 25℃适宜根温时 ,气孔导度
和胞间 CO2 分压高 ,苋菜净光合速率
和蒸腾速率也高;不良根温时 ,气孔导
度和胞间 CO2 分压低 ,苋菜净光合速
率也低 。从图 5 可以看出 ,净光合速
率与气孔导度和胞间 CO2 分压呈正
相关 ,蒸腾速率与气孔导度亦呈正相
关。根温在 15 ～ 40℃范围内 ,净光合
速率与气孔导度的相关系数为 0.
9194(Pn =1.3710+0.0736Cs),净光
合速率与胞间 CO2 分压的相关系数
为 0.7171(P n=-0.3444+0.3301Pi)。
如不把 40℃根温时的数据计算在内 ,净光合速率与气孔导度和胞间 CO2 分压的相关系
数分别为 0.9986和 0.9535 。在 15 ～ 40℃根温范围内 ,蒸腾速率与气孔导度的相关系数 0.
9802 ,胞间 CO2 分压与气孔导度的相关系数为 0.9107(Pi=2.0827+0.3139Cs)。
3　讨　论
根温对根系生长 、代谢有很大的影响 ,而根系的生长和代谢对地上部分的生长又起着促
控作用。根温可以通过多种不同的机制影响地上部的生长和光合作用[ 5] 。有关根温对苋
1832 期　　　　　　　　　　冯玉龙等:根系温度对苋菜生长及光合特性的影响
菜影响的报道很少 ,关汉平①对此进行了有益的探索 ,发现根温影响了苋菜根系对 N 、P 、K 、
Ca和 Mg 的吸收 ,影响了根系活力等 ,不良根温通过抑制叶片中淀粉的降解和转运及糖与
蛋白质之间的转化 ,而影响叶片净光合速率 ,并认为低的叶片温度可被高的根温所补偿。冯
玉龙等[ 4 ,5]发现在昼/夜温度为 25℃/20℃时 ,蕃茄苗的适宜根温为 25 ～ 30℃,高于气温。
图 5　苋菜净光合速率(Pn)和蒸腾速率(T r)与气孔导度
(Cs)和胞间 CO2 分压(P i)的关系
Fig 5 　 Relationship be tw een net photosynthetic rate or
transpiration rate and stomatal conductance or in-
tercellular CO 2 par tial pressure in Amaranthus tri-
color L.
在设施园艺中控制根温较控制气温
容易 ,也较经济 ,工厂化生产免洗蔬菜时
更是如此 。如果高的根温可以补偿低叶
温对苋菜生长的不良影响 ,将有重要的
实践意义 。然而本试验并未证实这种补
偿作用 ,在昼/夜温度为 25℃/20℃时 ,苋
菜的最适根温为 20 ～ 25℃。
不良根温影响了苋菜的气孔导度 ,
限制了 CO2 向叶片内的扩散 ,使净光合
速率降低。根温对苋菜叶绿素含量及 a/
b比影响不大(数据未列出)。40℃根温
时苋菜气孔导度和胞 CO2 分压升高 ,但
净光合速率和总光合速率仍在降低 ,此
时苋菜光合减弱的原因还有待于研究 ,
推测可能与根温对光合有关酶活力及光
合产物和毒物在叶片叶的积累等有
关[ 1] 。
根温对植物生长发育的影响也是一个重要的理论问题 。根系对地上部分的控制作用很
可能是通过激素或电信号在地下—地上部信息传递中实现的[ 6] 。根温对根系中激素合成
与运输的影响早有报道[ 7 , 8] ,我们亦发现根温对蕃茄根系 ABA 等激素的合成有显著影响 ,
它们在根与冠的信息传递中起重要作用[ 9] 。苋菜根系如何感知低温 ,做出响应并把信息传
递到地上部还有待于研究 。
参　　考　　文　　献
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5.冯玉龙 ,刘恩举 , 崔臻祥.根系温度对蕃茄的影响(Ⅱ)———根温对蕃茄光合作用和水分代谢的影响.植
物研究 , 1996 , 16(2):214～ 218
184 植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　20 卷
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1852 期　　　　　　　　　　冯玉龙等:根系温度对苋菜生长及光合特性的影响