全 文 ：林业科学研究 2008, 21 (6) : 778～782
Forest Research
文章编号 : 100121498 (2008) 0620778205
3种石斛在不同基质中的光合特性研究
王 雁 1 , 孙 晔 1, 2 , 李振坚 1 , 岳 桦 2
(1. 中国林业科学研究院林业研究所 ,国家林业局林木培育重点实验室 ,北京 100091;
2. 东北林业大学园林学院 ,黑龙江 哈尔滨 150040 )
摘要 :研究了玫瑰石斛、鼓槌石斛、翅梗石斛在 10种栽培基质中叶片的光合速率和蒸腾速率的变化。结果表明 :在同
种基质中培养的 3种石斛的净光合速率差异显著 ,其中最大净光合速率同化量由多到少为鼓槌石斛 >玫瑰石斛 >翅
梗石斛 ; 3种石斛的蒸腾速率差异显著 ,蒸腾速率由多到少为玫瑰石斛 >鼓槌石斛 >翅梗石斛 ;同种植物在不同基质
中的光合速率也有差异性 ;玫瑰石斛和翅梗石斛在单一基质兰石中表现最好 ,最大净光合速率分别达 4. 788、2. 640
μmol·m - 2 ·s- 1 , 鼓槌石斛在兰石∶树皮 (1∶1)的混合基质中表现最好 ,最大净光合速率达 6μmol·m - 2 ·s- 1。
关键词 :石斛 ;栽培基质 ;光合特性
中图分类号 : S718. 3 文献标识码 : A
收稿日期 : 2007205218
基金项目 : 国家林业局 948项目 (200524255, 2006242C07)部分研究内容
作者简介 : 王雁 (1969—) ,研究员. E2mail: wangyan@caf. ac. cn
Character istics of Photosyn thesis in Three D endrobium
Spec ies w ith Ten Culture M ed ia
WANG Yan1 , SUN Ye1, 2 , L I Zhen2jian1 , YUE Hua2
(1. Research Institute of Forestry, CAF; Key Laboratory of Tree B reeding and Cultivation, State Forestry Adm inistration, Beijing 100091, China;
2. College of Landscape A rchitecture, Northeast Forestry University, Harbin 150040, Heilongjiang, China)
Abstract: The experiments were made with D en. crepida tum , D en. chrysotoxum and D en. trigonopus. The
photosynthesis and transp iration rate of three D end robium species p lanted in ten media were tested. The results
showed that three D endrobium species performed great differences in photosynthesis with same culture medium.
Photosynthesis rate of D en. chrysotoxum was better than that of D en. crepida tum , which was better than that of D en.
trigonopus. There also exists difference in transp iration rate among the three species. The transp iration rate of D en.
crepida tum was the highest, followed by D en. chrysotoxum , and D en. trigonopus was the least. The photosynthesis
was difference in different culture media with same D end robium species. The best culture medium of D en.
crepida tum and D en. trigonopus was orchid stone with the highest photosynthesis of 4. 788μmol·m - 2 · s- 1 and
2. 640μmol·m - 2 ·s- 1. The best culture medium of D en. ch rysotoxum was orchid stone ∶tree bark (1∶1) with the
highest photosynthesis 6μmol·m - 2 ·s- 1.
Key words:D endrobium ; culture medium; photosynthesis characteristics
石斛属 (D endrobium )植物作为名贵中药在《本
草纲目 》已被收录 ,在《神农本草经 》中列为上品 [ 1 ] ,
有独特的肉质鳞茎 ,且花色丰富 ,花型迥异 ,有很好
的观赏价值 [ 2 ]。由于石斛属植物的药用和观赏价
值 ,导致人们对野生石斛种的掠夺式开采 [ 3 ]。另一
方面 ,石斛属植物对生长环境要求严格 ,受环境中温
度、相对湿度、光照因子的影响较大 ,而其在野生状
态下 ,生长缓慢 ,繁殖能力低 ,使某些资源濒临灭
绝 [ 4 ]。为保证石斛种质资源的可持续利用 ,加强对
石斛原生种的保护迫在眉睫 ,尽快实现人工规模化
第 6期 王 雁等 : 3种石斛在不同基质中的光合特性研究
栽培是有效保护石斛资源成败的关键。
目前 ,对石斛属植物的研究主要集中在组织培
养方面 [ 5 - 7 ] ,并已得到部分原生种的组培苗 ,但是移
植困难 ,出瓶以后生长状态差 ,成活率低 ,直接应用
于实践还有一定的难度。因此 ,急需掌握石斛属植
物所需要的环境条件、生理生化特征以及对栽培基
质的要求。蔡永萍等 [ 8 ]研究了环境条件对米石斛
(霍山石斛 ) (D. huoshanense C. Z. Tang et S. J.
Cheng)、铁皮石斛 (D. cand idum W all. ex L indl)和铜
皮石斛 (细茎石斛 ) (D. m oniliform e (L. ) Sw. )生长
节律的影响及其与生长因子之间的关系 ;丑敏霞
等 [ 4 ]研究了不同光强、温度对金钗石斛 (D. nobile
L ind l. )生长的影响 ;吕献康等 [ 9 ]通过不同的温度、
光照对铁皮石斛、广东石斛 (D. w ilson ii Rolfe)和重
唇石斛 (D. hercog lossum Rchb. f. )光合特性的影响
测定 ,得出适宜其生长的光照强度、空气湿度和温
度。以上研究多集中在对石斛环境因子的研究。在
适宜基质研究方面 ,目前仅见张明等 [ 10 ]以产量和生
长状况为指标 ,初步对比评估了金钗石斛在锯木屑、
木质中药渣、石灰岩颗粒、石灰岩颗粒 +锯木屑、砂
页岩碎块、河沙、碎砖块 +锯木屑、稻壳中的适应性 ,
但文中所选用的基质材料只适合小规模栽培应用 ,
难以产业化。因此 ,选择易获得和推广的基质是石
斛产业化生产的迫切需求。本文在适宜温度 ( 18～
27 ℃)条件下 ,研究玫瑰石斛 (D. crepida tum L indl.
ex Paxt. )、鼓槌石斛 (D. chrysotoxum L indl. )和翅梗
石斛 (D. trigonopus Rchb. f. )等 3种石斛的生长情
况和光合特性 ,旨在筛选其适宜栽培基质 ,为引种驯
化及规模生产提供科学依据。
1 材料和方法
1. 1 材料
玫瑰石斛、鼓槌石斛和翅梗石斛均为野生 ,于
2006年 4月采自云南思茅。将 3种石斛按照不同规
格大小进行分类 ,每一个等级随机分配在不同盆中 ,
以保证植物材料相对一致。3种石斛分别栽培于配
制的单一型和复合型基质中 (表 1)。
表 1 10种栽培基质的配比
编号 基质材料 比例 ( v∶v) 编号 基质材料 比例 ( v∶v)
1 水苔 1 6 椰糠∶树皮 7∶3
2 树皮 1 7 椰糠∶树皮 3∶7
3 兰石 1 8 兰石∶树皮 1∶1
4 椰丝 1 9 兰石∶树皮 7∶3
5 椰糠∶树皮 1∶1 10 兰石∶树皮 3∶7
1. 2 方法
试验地点为中国林业科学研究院科研温室。从
2006年 4月选择生长健壮一致的 3种石斛兰分别栽
植于 10种基质中 ,每种基质栽植 10盆。
1. 2. 1 相对生长量测定 2006年 4、9月随机选取
3种石斛兰各 5盆 ,用游标卡尺测量假鳞茎高度 ,取
平均值计算假鳞茎相对增长量 ;用 L i23000A测定叶
面积 ,取平均值计算叶面积相对增长量。
1. 2. 2 光合速率动态变化测定 2006年 9月 ,选择
规格相近、生长健壮、无病虫害的植株各 3盆 ,使用
L i26400型便携式光合系统 ,从早上 6: 00到第 2天
6: 00每隔 2 h测定植物功能叶的光合速率、蒸腾速
率、气孔导度及胞间 CO2 浓度 ,每个处理重复 3次 ,
每次重复读取 7～10个数据 ,绘制日变化曲线。
表 2 3种石斛在 10种栽培基质中叶面积和鳞茎高度的相对增长量 %
基质材料
玫瑰石斛
叶面积
相对增长量
茎高
相对增长量
鼓槌石斛
叶面积
相对增长量
茎高
相对增长量
翅梗石斛
叶面积
相对增长量
茎高
相对增长量
水苔 54. 12 i ±0. 01 8. 13h ±0. 02 15. 56 j ±0. 02 4. 89g ±0. 01 25. 53h ±0. 01 5. 26f ±0. 01
树皮 76. 52b ±0. 01 13. 28d ±0. 02 26. 24 i ±0. 04 5. 16g ±0. 01 28. 72g ±0. 01 5. 12f ±0. 02
兰石 82. 23a ±0. 01 16. 52b ±0. 01 29. 68h ±0. 01 9. 48e ±0. 01 46. 27a ±0. 01 11. 83a ±0. 01
椰丝 72. 89c ±0. 04 17. 86a ±0. 02 33. 49g ±0. 01 10. 06e ±0. 01 35. 30e ±0. 01 8. 61e ±0. 01
椰糠∶树皮 (1∶1) 65. 13e ±0. 02 12. 11e ±0. 01 41. 81e ±0. 01 11. 45d ±0. 01 41. 22c ±0. 02 9. 16d ±0. 01
椰糠∶树皮 (7∶3) 68. 37d ±0. 04 13. 85c ±0. 01 45. 21d ±0. 03 10. 67e ±0. 01 39. 26d ±0. 01 9. 69c ±0. 01
椰糠∶树皮 (3∶7) 67. 52d ±0. 02 13. 62c ±0. 01 37. 66f ±0. 01 12. 38c ±0. 01 43. 25b ±0. 01 10. 64b ±0. 01
兰石∶树皮 (1∶1) 56. 47h ±0. 03 10. 00g ±0. 01 60. 59b ±0. 01 16. 59b ±0. 02 32. 81f ±0. 02 8. 69e ±0. 02
兰石∶树皮 (7∶3) 57. 81g ±0. 01 11. 57f ±0. 01 62. 24a ±0. 01 16. 42b ±0. 01 20. 89 i ±0. 01 4. 32g ±0. 01
兰石∶树皮 (3∶7) 63. 28f ±0. 01 12. 39e ±0. 02 52. 48c ±0. 01 21. 06a ±0. 01 18. 23 j ±0. 01 3. 67h ±0. 02
注 :表中同一列的数据中不同字母表示差异显著 ( P = 0. 05)。
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林 业 科 学 研 究 第 21卷
2 结果与分析
2. 1 3种石斛的生长表现
由表 2可知 ,在 10种栽培基质中石斛的叶面积
和茎高相对增长量的变化趋势基本一致 ,但 3种石
斛的叶面积和茎高相对增长量差异显著 ,其叶面积
和茎高平均相对增长量的变化规律由多到少的顺序
基本为玫瑰石斛 >鼓槌石斛 >翅梗石斛。玫瑰石斛
和鼓槌石斛在水苔中的生长均表现最差 ,翅梗石斛右
水苔中的生长也不好 ,可能是水苔在透气、透水等方
面存在明显不足 ,不适宜作为鼓槌石斛、玫瑰石斛和
翅梗石斛的栽培基质。不同种类的石斛所适宜的基
质不同 ,在同种基质中不同种石斛的表现差异显著 ,
同种石斛在不同种基质中的表现差异显著。玫瑰石
斛适宜种植于兰石、树皮、椰丝的单一基质中 ,其中兰
石最佳 ;鼓槌石斛适合于椰糠树皮及兰石树皮的混合
基质中 ,尤其以兰石 ∶树皮 = 7∶3最佳 ;翅梗石斛在兰
石基质中的表现最好 ,椰糠与树皮组合的基质次之。
2. 2 3种石斛的日光合特性
图 1～3表明 , 3种石斛的净光合速率的日变化
呈现单峰型和双峰型变化趋势 ,夜间的光合速率均
趋于零。在基质 1、2、3、5、6、7中 ,玫瑰石斛光合速
率的变化曲线是双峰曲线 ,在 8: 00或 10: 00达最
大 , 14: 00或 16: 00出现 1个小幅度的回升 ;在基质
4、8、9、10中 ,玫瑰石斛的光合速率变化曲线是单峰
曲线。鼓槌石斛出现最高光合速率均在 10: 00,在
基质 1、2、3、5、6中 ,鼓槌石斛的光合速率变化曲线
是双峰曲线 ,第 2个峰值均出现在 14: 00;在基质 4、
7、8、9、10中 ,鼓槌石斛光合速率的变化曲线是单峰
曲线。在基质 1、2、3、4、6、7、8、10中 ,翅梗石斛光合
速率的变化曲线均为双峰曲线 ,在基质 5、9中 ,翅梗
石斛的光合速率变化曲线是单峰曲线。
在椰丝、椰糠 ∶树皮 ( 3∶7)、兰石 ∶树皮 ( 1∶1)和
兰石 ∶树皮 (7∶3)中 ,玫瑰石斛净光合速率的峰值均
出现在 8: 00,分别是 2. 361、1. 353、1. 025、1. 892
μmol·m - 2 · s- 1 ;在水苔、树皮、兰石、椰糠 ∶树皮
(1∶1)、椰糠 ∶树皮 ( 7∶3)、兰石 ∶树皮 ( 3∶7)的基质
中 ,玫瑰石斛的净光合速率峰值均出现在 10: 00,分
别是 2. 51、3. 44、4. 79、1. 10、1. 18和 1. 20μmol·
m
- 2 ·s- 1 ,其中在兰石中的净光合速率最高。
在 10种栽培基质中 ,鼓槌石斛的净光合速率最
大值均出现在 10: 00,分别是 4. 16、4. 21、4. 56、4. 61、
5. 14、5. 16、5. 36、6. 00、5. 75、5. 58μmol·m - 2 ·s- 1 ,
其中在兰石∶树皮 (1∶1)中的净光合速率最高。
在水苔、树皮、兰石 ∶树皮 ( 7∶3)和兰石 :树皮
(3∶7)基质中 ,翅梗石斛净光合速率的峰值出现在
8: 00 (图 3) ,分别是 0. 51、0. 97、0. 61、0. 65μmol·m - 2 ·
s
- 1
,在兰石、椰丝、椰糠 ∶树皮、兰石 ∶树皮 (1∶1)基质
中 ,峰值均在 10: 00,分别是 2. 64、2. 14、1. 69、1. 40、1.
12和 1. 92μmol·m - 2 ·s- 1 ,其中在兰石中的净光合
速率最高。总体而言 , 3种石斛的净光合速率由高到
低的顺序是鼓槌石斛 >玫瑰石斛 >翅梗石斛。
图 1 不同基质 (编号 1～10)中玫瑰石斛净光合速率、蒸腾速率日变化
2. 3 3种石斛的日蒸腾特性
图 1～3表明 , 3种石斛的蒸腾速率的昼夜变化
和净光合速率的变化基本一致 ,蒸腾速率由高到低
的顺序是玫瑰石斛 >鼓槌石斛 >翅梗石斛 ;同时 ,基
质对各种石斛兰的蒸腾速率的变化曲线具有不同程
度的影响。在基质 1、6、9中 ,玫瑰石斛的蒸腾速率
是单峰曲线 ,其它为双峰曲线 ;在基质 8中 ,玫瑰石
斛蒸腾速率的峰值出现在 12: 00,在其它基质中 ,最
高峰值均出现在 8: 00或 10: 00;在基质 1中玫瑰石
斛的蒸腾速率最高 ,可达到 0. 76 mmol·m - 2 ·s- 1。
鼓槌石斛的蒸腾速率变化曲线均为双峰型 ,在
基质 1～7中最大峰值出现在 10: 00,在基质 8～10
中的最大峰值出现在 8: 00。在基质 10中鼓槌石斛
的蒸腾速率最高 ,可达到 0. 32 mmol·m - 2 ·s- 1。
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第 6期 王 雁等 : 3种石斛在不同基质中的光合特性研究
翅梗石斛的蒸腾速率变化曲线复杂 ,呈现起伏变
化的状态 ,在 10种基质中 ,翅梗石斛蒸腾速率的最大
峰值出现在 10: 00或 12: 00,而且翅梗石斛在基质 8
中的蒸腾速率最高 ,可达到 0. 52 mmol·m - 2 ·s- 1。
图 2 不同基质 (编号 1～10)中鼓槌石斛净光合速率和蒸腾速率的日变化
图 3 不同基质 (编号 1～10)中翅梗石斛净光合速率和蒸腾速率的日变化
2. 4 3种石斛的气体交换特性
图 4～6表明 , 3种石斛的气孔导度和胞间 CO2
的日变化呈现双峰曲线 ,白天气孔导度的变化趋势
和净光合速率的变化趋势保持一致 ,随着气孔张开 ,
净光合速率的升高 ,胞间 CO2 浓度下降 ;气孔收缩 ,
胞间 CO2 浓度升高 ,净光合速率降低 ;夜间气孔在
22: 00左右有开张反应 ,而在此时胞间 CO2 浓度也
升到最高峰值。玫瑰石斛平均气孔导度最大 ,鼓槌
石斛次之 ,翅梗石斛最小 ,胞间 CO2 浓度变化范围集
中在 0～700μmol·mol- 1。
图 4 不同基质 (编号 1～10)中玫瑰石斛气孔导度和胞间 CO2 浓度的日变化
图 5 不同基质 (编号 1～10)中鼓槌石斛气孔导度和胞间 CO2 浓度的日变化
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林 业 科 学 研 究 第 21卷
图 6 不同基质 (编号 1～10)中翅梗石斛气孔导度和胞间 CO2 浓度的日变化
3 结论与讨论
玫瑰石斛、鼓槌石斛、翅梗石斛的净光合速率和
蒸腾速率在 8: 00或 10: 00达到最大 , 3种石斛的最
大净光合速率均值由高到低的顺序是鼓槌石斛 >玫
瑰石斛 >翅梗石斛 ,三者之间的蒸腾速率由高到低
的顺序是玫瑰石斛 >鼓槌石斛 >翅梗石斛。因此 ,
鼓槌石斛的同化量最大 ,而蒸腾量居中 ,所以生长势
最高 ,玫瑰石斛次之 ,翅梗石斛最低。
3种石斛兰在不同基质中的表现状况不同 ,在
同种基质条件下 ,其相对生长量的变化趋势与净光
合速率的变化趋势基本一致 ,玫瑰石斛适合兰石的
单一基质 ,在兰石基质中其最大净光合速率可达到
4. 79μmol·m - 2 ·s- 1 ,在兰石 ∶树皮 = 7∶3中的表现
最差 ,其最大净光合速率仅为 1. 03μmol·m - 2 ·
s
- 1 ;鼓槌石斛适合兰石 ∶树皮 (1∶1)的复合基质 ,其
最大净光合速率可达 6. 00μmol·m - 2 ·s- 1 ,在单一
基质水苔中表现最差 , 其最大净光合速率仅为
4. 16μmol·m - 2 · s- 1 ;翅梗石斛适合单一基质兰
石 ,其最大净光合速率可达到 2. 64μmol·m - 2 ·
s
- 1
,在单一基质水苔中表现最差 ,其最大净光合速
率为 0. 51μmol·m - 2 ·s- 1。目前 ,栽培石斛兰大量
使用的是水苔基质 ,本试验认为水苔对石斛的生长
发育并不是最佳的。
石斛属植物为兼性 CAM植物 [ 12 - 13 ] , 随着环境
条件的变化 , 其光合作用在 CAM途径与 C3 途径间
变化 , 有的兼性 CAM植物在几个小时内即可完成
光合途径的转变。徐云娟等 [ 14 ]的研究认为 ,石斛属
植物的光呼吸和暗呼吸相等 ,二者共占 1 /2总光合 ,
而一般植物的呼吸占总光合的 1 /10～1 /20。本研
究的结果为不同基质培育的 3种石斛兰净光合作用
的变化曲线均为单峰型或双峰型 ,其深层次的代谢
原因有待于进一步探讨。
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