全 文 ：B U L L E T IN O F B O T A N IC A L R E S E A R C H
第 31 卷 , 第 2 期
V
o l
.
1 3 N o
.
2
大豆 ( G lyc ing s oj a) 苗期光合呼吸和
蒸腾作用中的能量代谢 、
周兴颧 马瑞萍
T日三 EN E R G Y 期三T 八B O L IS M IN T HE P R O C E S S
1 99 3年 4 月
A P
r il
,
1 0 9 3
OF
P HO T O SY N T日E S! S R三S P ! RA T !O N AN D T RAN S P IR AT ! ON
O F T日E 5 0 丫B E岛N ( G ly C in g , oj a ) S E EO U N G S T AG〔 l
Z h o u X i n g
一
h a o M a R u i
一
p i n g
〔摘 要 〕 本文研究 了大 豆 ( G l y in g s oj a) 苗期在光合 、 呼吸 和蒸腾作
用中的能量代谢 , 结果表明 , 大豆苗期的能量输入为 9 90 K 。 al . m 一 “ · h 一 ’ ,能
量吸收 为 4 0 . 4 2 K ca l . m 一 2 · h 一 1 , 能量固定为 1 4 . 7 1 K ca l . m 一 2 . h 一 ` , 能量损
耗为 2 8 . 6 1 K e a l . m 一 2 · h 一 ` , 能量积 累为 1 1 . 7 1 K e a l 。 m 一 2 · h 一 ’ 。
由此可见 , 绝大多数的能量损耗于 大豆苗期的能量代谢过程 , 其中 , 蒸腾
作用 中的能量损耗为 25 。 l7 K ca l . m 一 Z o h 一 ’ , 光呼吸和 暗呼吸作用中的能量损
耗为 3 . 0 K 。 al . m , · h 一 ’ 。 因此 , 大豆苗期能量利 用效率仅为 1 . 18 % 。
关键词 大 豆 ; 苗期 ; 能量代谢
In t r o d u e t i o n
C h sn a 15 s o y b e a n
` 5 n a t i v e p l a e e a n d h a s a l o n g e n d u r i n g e u l t i v a t i o 且
h i s t o r y
, a e e u m u l a t i n g r i e h e x p e r i e n e e s i n p r o d u e t i o n
.
P e o p l e v e r y m u e h
e a r e f o r t h e i n e r e a ` e o f i t s p r o d u e t i o n . H o w e v e r , a g r e a t d e a l o f o r g a n i e
m a t t e r s 15 g a t h e r e d i n s o y b e a 亘 , 5 b o d y f r o m s e e d l i n g s t a g e t o r i p e n e d f r u i t , .
d r y m a t t e r e o m e s t o a b o u t 9 5写 , w h i e h 15 p r o d u e e d b y p h o t o s y n t h e s i s 〔2〕 .
T h e r e f o r e
, s t u d y i n g o n t h e l a w o f e n e r g y m e t a b o l i s m i n t h e p r o e e s s o f
p h o t o s y t h e s i s
, r e s p i r a t i o n a n d t r a n s p i r a t i o n
, a n d f i n d i n g t h e w a y o f r a i s i n g
t h e u t i l i z a t i o n o f l i g h t e n e r g y o f s o y b e a n a r e v e r y i m p o r t a n t n o t o n l y i几
周兴颧 : 吉林 , 长春 , 长春师范学院 ( C h a n g e h u n , N o r m a l C o l le g e , C h a n g e h u n 13 0 0 00 J i l in ) 。
马瑞萍 : 哈尔滨 . 东 北林业大学 ( N o r t h e a s t e r n F o r e s t r 了 U n i 丫 e r s i t 了, H a r b i n , 15 0 0 40 ) .
1 0 02年 5 月收到本文 。
卜 2 期 周兴颧等 :大豆 (G l y o i ng so j a) 苗期光合呼吸和蒸腾作用中的能量代谢 1 7 4
t ho er y
,
b u t a l s o i n p r a e t i e e
.
T h i s p a p e r 15 t o s t u d y o n t h e w a y a n d e h a r a e t e r i s t i e s o f e n e r g y 喊 e -
t a b o l s s m i n t h e p r o e e s s o f s e e d l i n g s t a g e 5 0 a s t o r a ss e t h e e f f i e i e n e e o f
t h e u t i l i z a t i o n o f l i g h t e n e r g y i n t h e s o y b e a n
` 5 s e e d l i n g s t a g e a n d p r o v s d七
a s e i e n t i f i e b a s i s f o r t h e i n e r e a s e o f i t s p r o d u e t i o n
.
M a t e r i a l s a n d M e t h o d s
2
.
M
e t h o d o f R e s e a r e h
S o y b e a n ( G I女c i n e m a x . I 才 . M e r r . v a r i e t y J i l i n 1 3 ) w e r e s o w n i n 0 . 1 2 m Z
a r e a p a r t i e u l a r s e e d l i n g p o t s e o n t a i n i n g a l : 1 : 1 m i x t u r e o f s t a b l e d u n g
,
m e a d o w 5 0 11
, a n d s a n d s e e d i n g w e r e e q u i d i s t a n t a n d d i b b l i
n g ( 1 0 0 p l a n t s
p e r p o t w i t h 3 r e p l i e a t i o n )
.
A t 2 2 d a y s a f t e r p l a n t i n g ( D A P )
, e x p e r i m e n t s
w e r e e o n d u e t e d
.
D e t e r m i n a t i o n i t e m s
:
P l a n t h e i g h t (
e e n t i m e t e r )
, P l a n t
f r e s h w e i g h t ( g
r a m ) l e a f a r e a (
r a d o溉 e x a 川 p l e , 5 p l a n t s e a e h t i m e ) . L e a f
a r e a w a s m e a s u r e d b y M T Y
一 3 A r e a M e t e r
.
T o t a l l i g h t r a d i a t i o ,n
, e f f e e t i v e
p h o t o s y n t h e t i e r a d i a t i o n i n t e n s i t y w e r e m e a s u r e d b y P F Y M o d e l 2 S k y s e a
-
n n e r R a d i o m e t e r a n d D F W M
o d e l 2 R a d i e
一 e u r r e n t m e t 已r . T o t a l p h o t o s y n t h -
e t i e r a t e s , n e t p h o t o s y n t h e t i e r 几t e s a n d 、 d a r k r e s p i r a t i o n r a t e s o f s o y b e a n
s e e d l i n g s t a g e p l a n t s w e r e m e a s u r e d b y M o d e l Q G D
一
0 7 P o r t a b l e IR G A
.
T r a n s p i r a t i o n a n d 5 0 11 e v a p o r a t e r a t e s w e r e m e a s u r e d b y 么压o d e l W S 一 A
H u m i d i t y
一卜 T e m p e r a t u r e A u t o m a t i 。 R e c o r d e r . M o d e l Q G D 一 0 7 P o r t a b l o I R G A
a n d M
o d e l W S
一
A H u m i d i t y + T e nr p e r a t u r e A u t o m a t i e R e e o r d e r w e r e l i n k e d
i n a i n l e t p i p e a n d a o u t l e t p i p e o f A r t i f i e i a l C l i m a t e B o x s e p a r a t e l y
.
P r i n e i p l e
, s t r u e t u r e ,
’
m e a s u r e d p r o g r a m a n d e o m p u t e m e t h o d a b o u t t h i s
b o x a n d a p p e n d i x i n s t r u m e n t s e a n b e s e e n i n l i t e r a t u r e e i t e d〔3〕 . P o p u l a t i o n
p h o t o s y 几t h e s i s , r e s p i r a t i o n a n d t r a n s p i r a t i o n r a t e s o f s o y b e a n s e e d l i n g
s t a g e p l a n t s w e r e m e a s u r e d s i m u l t a n e o u s l y
.
D e t e r m i n a t i o n w a s u s e d a r t i
-
f i e i a l 119五t s o u r e e . `
2
.
C o n v e r s i o n M
e t h o d o\ f E n e r g jr
T o t a l r a d i a t s o n i n t e n s i t y o f a r t i f i e i a l l i g h t s o u r e e a n d e f f e e t i v e p h o t o
-
s y n t h e t i e r a d i a t i o n i n t o n s i t y e a n b e d o s e r i b e d b y e q u a t i o n
:
Q = a
.
N
. r
w h e r e (Q i s t o t a l r a d i a , i o n i n t e n s i t y o f a r t i f i c i a l l i g h t s o u r 。 e a n d e f f e c t i v e
p h o t o s y n t h e t i e r a d i a t i o n i n t e n s i t y ( K
e a l
.
m
一 2 。 h
一 `
) ; a 15 a e o n v e r s i o n
e o e f f i e i e n t o f s k y s e a n n e r R a d i o m e t e r r a d i a t i o n i n t e r s i t y ; N 15 r e a l g r a d u a
-
t e d v a l u e o f R a d i o e u r r e n t m e t e r ; r 15 a e o e f f i e i e n t ( 6 0 0 ) w h
e n e a l
· e
m
一 2
m i n
一 1 w a s e o n v e r t e d i n t o K e a l
·
m
一 2 . h
一 1。
E n e r g y a e e u m u l a t i o n r a t e s d u r i n g p o p u l a t i o n n e t p h o t o s y n t h e t i e r a t e s
4 18 植 物 研 究 13卷 月
o f 5 o y b a n e
t 1o n a rt es
s e ed l i n g s t a g ep l a n t s o n r e e rg y 10 5 5 ra t es d u ri n g d a rk r es p i a r
-
a l Cb ed s e e ri b ed b y eq u a t i o n
:
Wh
e r eE
o 15
et i e ra t s o ef
E ,
e n e r g y a e e u m u l a t i o n
P
·
r a t e s
q / M
d u r i n g p o p u l a t i o n
s o y b e a n s e e d l i n g
( K
e a l
·
5 t a g e P l a n t s o r e n e r g y
l e t
10 5 5
p h o t o s y n t h
-
r a t e s
d a r k r e s P i r a t i o n r a t e s
d a r k r e s P i r a t i o n r a t e s
m
一 2 . h
一 I
)
.
P 15 n e t p h o t o s y n t h e t i e
d u r i n g
r a t e s o r
o f s o y b e a n s e e d l i n g s t a g e p l a n t : ( g C 0 2 . m
一 2
q 15 e o : m o l e e u l a r b o n d e n e r g y ( 1 1 4 K e a l )
.
M 15 e o Z m o l e e u l a r
( 4 4 )
。
.
h
一
1)
.
w e i g h t
E n e r g y 1 0 5 5 r a t e s d u r i n g p o P u l a t i o n
s e e d l i n g s t a g e p l a n t s C a n b e d e s e r i b
e d b y
t r a n s p i r a t i o n r a t e s o f s o y b e a n
e P u a t i o n :
E
, 二 t · 几
W h
e r e E
, 孟5 e n e r g y 10 0 5 r a t e s d u r i n g p o p u l a t i o n t r a n s p i r a t i o n r a t e s
o f s o y b e a n s e e d l i n g s t a g e P l a n t s ( K
e a l
.
m
一 2 。 h
一 1 )
.
T 15 p o p u l a t i o n t r a
-
n s p i r a t i o n r a t e s o f s o jr b e a n s e e d l i n g s t a g e p l a n t s ( g H
,
0
·
rn
一 2 。 h
一 1 )
. 几 15
a h e a t o f v a p o r i z a t i o n w h e n m e a s u r e d e o r r e s p o n d i n g t e m p e r a t u r e
.
B a s e d o n d e s e r i b e d m e t h o d a b o v e
, p o p u l a t i o n n e t p h o t o s y n t h e t i e r a
-
t e s
,
d a r k r e s p i r a t i o n r a t e s o f s o y b
e a n s e e d l i n g s t a g e p l a n t s a n d e n e r g y
a e e u m u l a t i o n r a t e s
, e n e r g y 10 5 5 r a t e s d u r i n g t r a n s p i r a t i o n r a t e s e a n b e
e o u n t e d
.
P h o t o
一 r e s p i r a t i o n o f s o y b e a n s e e d l i n g s t a g e p l a n t s e a n b e e s t i爪 a -
t e d a e e o r d i n g t o W
a n g〔1〕 ( p h o t o 一 r e s p i r a t i o n 15 a p p r o x i m a t e l y t h r e e t i m e s
o f d a r k r e s p i r a t i o n ) a n d e a n b e e o n v e r t e d i n t o e o r r e s p o n d i n g e n e r g y 1 0 5 5
r a t e s
。
R e s u l t a n d A n a ly s i s
1
.
P h o t o s y n t h e s i s
, r e s p i r a t i o n a n d e v a p o r a t i o n i n s o y b e a n e o m m u n i
-
t i e s d u r i n g s e e d l i n g s t a g e
.
U n d e r a r f i f i e i a l l i g h t s o u r e e s o f w h i e h i t s r a d i a t i o n i n t e n s i t y 15 9 9 Q
k e a l
·
m
一 2 . h
一 1 a n d i t s p h o t o s y o t h e t i e e f f e e t i v e r a d i a t i o n i n t e n s i t y 15 4 2 0
k e a l
·
m
一 2 . h
一 ,
(一7 co ) , t h e g r o s s p h o t o s y n t il e t i e r a t e 15 5 . 6 7 C O Z · m 一 2 .
h
一 ’ , n e t p h o t o s y n t h e t i e r a t e 15 4
.
5 2 9 C O Z
·
nr
一 2 . h
一 ` , e v a p o r a t i o n r a t e 15
4 4
.
3 6 g H : O
·
m
一 2 . h
一 ` .
d a r k r e s p i r a t o r y r a t e 15 0
.
2 9 9 C O Z
·
m
一 2 . h
一 1 .
p h o t o r e s p i r a t i o n 15 1
.
5 7 9 C O Z
·
m
一 2 . h
一 1 .
( F i g l )
.
2
.
E n e r g y m e t a b o l i s m i n s o y b e a n s e e d l i n g e o 侧 m u n i t i e s
R e s e a r e h r e s u l t s h o w s t h a t e n e r g y m e t a b o l i s m o f p h o t o s y n t h e t i e p r o e
-
e s s , r e s p i r a t o r y a n d e v a p o r a t i n g p r o e e s s e s 15 t h a t p a r t i m p o r t e n e r g y w a s
a b s o r p t e d b y s o y b e a n e o m m u n i t i e s ( G A R ) e x e e p t r e f l e e t e d i m p o r t e n e r g y
b y p l a n t a n d p a s s i n g i m p o r t e n e r g y t if o r o u g h s o y b e a n s e e d l i n g t o 5 0 1 1
s u r f a e e
.
I n a b s o r b e d e n e r g y b y s o y b e a n e o m m u n i t i e s
, s o m e e n e r g y w a s
2期 周兴颧等 : 大豆 ( G lcy l n g s jo a) 苗期光合呼吸和蒸腾作用中的能量代谢 14 9
e o n s u rn e d f r o城 t h e e v a p o r a t i n g p r o e e s s a n d t li e r e s t e n e r g y w a s f i x e d b y
g r o s s p h o t o s y n t h e s i s ( P g )
.
1几
f i x e d a b s o r p t i o n e n e r g y
, s o m e
w a s e o n s u 爪 e d f r o m l i g h t r e s P i -
盛.卜.1,r.
ù门ù八é尸a月勺
才O
20
1 ()
0
]
F 19 1 C o lo
n i a l m e t a b o l i e r a t e s o f 5 0 了b e a n s e e d l i n g s
P g
.
G r o s s p h o t o s y n t h e s i s
P
n
.
N
e t p五o t o s了n th e s is `
T
r
.
T r a n s p i r a t i o n
R d
.
D
a r
k r
e s P i r a t i o n
R P
.
Ph o t o r
e s P i r a t i o n
r a t i o n ( R p ) a n d d a r k r e s P i r a t i o 几
( R d )
, t h e r e s t w a s a e e u m u l a t e d
i n n e t p h o t o s y n 七h e s i s ( P n ) ( F i g
2 )
F 19 2
.
M o d e l t o s il o w e n e r g y
f 1o w i n p h o t o s y n t h e t i e r e s p i r a
-
t o r y a n d e v a p o r a t i n g p r o e e s s e s
f r o m s o y b e a n s e e d l i n g e o m m u
-
n i t i e s ( K
e a l
.
m
一 2 . h
一 1 )
I n f i g Z
,
W
e k n o w t h a t e n e
r g y p r o v i d e d b了 a r t i f i e i a l l i g h t
s o u r e e 15 9 9 0 k e a l
一
m
一 2 . h
一 1 , a n d
e n e r g y a b s o r b e d b y s o y b e a n 15
4 0
.
4 2 k a e l
·
m
一 2 . h
一 1 d u r i n g
s o y b e a n s e e d l i n g e o m m u n i t i e s
/ s
p h y s i o l o g i e a l m e t a b o l i t i e p r o e e
-
s s e s . T h a t e n e r g y
15 4
.
0 8纬 o f G S R .
e n e r g y f r o m s o y b e a n s e e d l i n g s
. e v a p o r a t i o n 15 2 5
.
7 1 k e a l
·
15 2
.
5 9写 o f G S R . T h e
m
一 2 . h
一 ` , t h a t 15 0
.
0 7%
f i x e d e n e r g y b y g r o s s p h o t o s y n t l l e s i s
o f G S R
.
R p 15 2
.
2 5 k e a l
·
m
一 2 . h
一 l
o f a b s o r b t i o n
T h e e o n s u m i n g
m
一 2 . h
一 1 , t h a 七
15 1 4
.
7 1 k e a l
.
t h a t 15 0
.
2 3%
J诬二12一 * !
1
.
4 9肠
- - - 卜
P g P n
14
。
7 1 11
。
7 1
丁习一1……{二燮 ,一 }4 . 0 8肠- 》
F 19 2
.
F r a 皿e m o d e l Of t五e e 皿 e r g y m e t a b o l i s m i n t五e p r o e e s s o f p h o t o s y n t五e s i s ,
r e s p i r a t i o n a n d t r a n s p i r a t i o n o f t h
e s o y b e a n : e e d li n g s t a g e ( K e
a
l
·
m 一气 h一 1 ) .
G S R
.
G l o b a l s o l a r r a d i a t io n
G A R
.
G l o b a l a b s o r b e d r a d ia t i o n
T
r
.
T
r a n s P i r a t i o 皿
P g
.
G r o s s p h o t o s了皿 t五e s i s
R d
.
D
a r k r e s P i r a t i o n
R P
.
P五o t o r e s p i r a t i o n
P
n
.
N e t p五o t o s y n t h e s i s
植 物 研 究 玲卷
o fG R S
.
Th i
s , t h e a e e u m u l a t e d e n e r g y f r o m P g
, t h a t 15 P n
,
15 2 1
.
7 1 k e a l
·
m
一 2 . 1
一 , , i t 15 1
.
1 5%
o f G S R
.
T h i : s h o w s t il a t l i g h t e n e r g y e f f i e i e n e y
o n ly 15 1
.
1 5% i n s o y b e a n s e e d l i n g 。 o m m u n i t i e s
.
A s w e l l
, t h e e n e r g y t h a t
15
`
u s e d i n : e 。 。 n d a r y p r 。 d u 。 t i o n 15 1 . 1 5% 。 f G S R , h 。 w e v e r 9 5
.
8 2% o f
G S R w a s e o n s u m e d i n e n e r g y f l o w p r o e e s s e s
.
A B S T R AC T
T h s s p a p e r s t u d i e s o n t h e e n e r g y m e t a b o l i s rn 11 1 t h e p r o e e s s o f p h o t o
-
s y n t h e s i s
, r e s p i r a t i o n a n d t r a n s p i r a t i o n o f t h e s o y b e a n ( G I ,
e i n g s o i
a
)
s e e -
d l i n g s t a g e
.
T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e e n e r g y i n p u t 15 9 9 0 k e a l
·
nr
一 2 . h
一 1 ,
t h e e n e r g y a b s 。 r b i n g 15 4 0 . 4 2 k 。 a z · rn
、一 2 . h
一 ` , t h e e n e r g 犷 f i x i n g 15 2通. 7 2
k e a l
·
m
’
2 . h
一 1 , t h e e n e r g y d i s s s p a t i n g 15 2 5
.
6 1 k e a l
·
m
一 2 . h
一 ` a n d t h e
e n e r g y a e e u m u l a t i n g 15 1 1
.
7 1 k e a l
·
m
一 2 . h
一 1 , i n t h e p r o e e s s o f t h e e n e r g y
爪 e t a b o l i s nr o f s o y b e a n ( G I夕c i n g s时 a ) s e e d l i n g s t a g e . T h a t e a n b e s e e n t h a t
m o s t o f t h e e n e r g y 15 l o s t i n t h e e n e r g y xn e t a b o l i s m
, o f w h i e h t h e t r a
-
n s p i r a t i o n o f t h e s o y b e a五 d i s s i p a t e s 2 5 . 7 1 k e a l · m 一 2 . h 一 1 a n d t h e p h o t o -
r e s p i r a t i o n a n d r e s p i r a t i o n o f t h e 5 0 犷 b e a n d i s s i p a t e s o n l了 3 . 0 0 k e a l · m 一 2 .
h
一 ` . T h u s , t h e o f f i c i e n e y o f
.
t h e e n e r g y u t i l i z a t i o n i s l
.
l s % i n i t s s e e d l i n g
5 t a g e
。
K e y w o r d s 5 0 犷b e a n ; s e e d l i n g s t a g e ; t h e o n e r g y m e t a b o l i s m
R e f e r e n e e s
〔 3 〕
〔 4 〕
W
a n g G u o q i a n g
, 19 7 8 , T h
e p h o t o
s y n t h e
s i s o f g
r e e n p l a n t
,
C il
e 皿 i s t r y , N o : ( 一) : 50 .
Z七o u X i n g h a o , 1 9 5 1 : S o y b e a n p h i t o s了n t h e s i s , S o y b e a n P h y s io lo g y , S e i e n e e P u b li s h i n g C o m p a n y ,
75一 13 0 .
Z
u Y u a n g a n g
, 1 98 7 : T h
e E q u i p皿 e n t a n d M e th o d f o r M e a s u r i n g t h e P h o t o s y n t il e s i s . R e s p i r a t i o n
a n
d T
r a n s p ir a t五o n o f P l a n t G r o u p U n d e r t五e F i e l d C o n d a t i o n , A e t a P五y t o e e o l o g主e a e t G e o b o t a -
n i e a S i n i e a
. 2 1( 3 )
.
Z u Y u a n g a n g
, r , 5 7
:
A
c t a B o t
a n i e a S主n i e a 2 9 ( 1 ) : 95一 1 0 3 .