全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2005, 32 (6) : 1061～1064
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 01 - 17; 修回日期 : 2005 - 03 - 29
基金项目 : 广东省自然科学基金项目 (003062) ; 广东省重点科技攻关项目 (2002C20120) ; 广东省自然科学基金重点项目 (04105806)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: ye2lab@ scnu1edu1cn)
美丽异木棉光合特性的研究
吴吉林　李永华　叶庆生 3
(华南师范大学生命科学学院 , 广东省植物发育生物工程重点实验室 , 广州 510631)
摘 　要 : 对美丽异木棉光合特性进行了研究。结果表明 : 美丽异木棉的光饱和点和补偿点分别约为
1 600和 35μmol·m - 2 ·s- 1 , 表观量子效率为 010263; CO2 饱和点和补偿点分别约为 1 000和 59μmol·
mol- 1 , 羧化效率为 010622; 光合适温为 24～28℃; 晴天的净光合速率日变化为双峰曲线 , 次峰明显低于
首峰 ; Pn季节变化也为双峰曲线 ; Pn与气孔导度呈显著正相关 , 与蒸腾速率、光照强度呈正相关 , 与胞
间 CO2 浓度呈显著负相关 , 但与温度的相关性不明显。
关键词 : 美丽异木棉 ; 光合特性 ; 生理生态因子 ; 相关性
中图分类号 : S 685　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2005) 0621061204
Stud ies on Photosyn thesis Character istics of C horisia spec iosa
W u J ilin, L i Yonghua, and Ye Q ingsheng3
(College of L ife Science, Sou th China N orm al U niversity, Guangdong Key Labora tory of B iotechnology for Plan t D evelopm ent,
Guangzhou 510631, Ch ina)
Abstract: The photosynthetic characteristics of leaves in Chorisia speciosa were studied. The resultswere
as follow: The light saturated point and compensate point of leaves of Chorisia speciosa were about 1 600 and
35μmol·m - 2 · s- 1 respectively, while the apparent quantum efficiency was 010263; The CO2 saturated
point and compensate point were about 1 000 and 59μmol·mol- 1 respectively, while the carboxying efficien2
cy was 010622; The op timal temperature of photosynthesis ability was 24 - 28℃; The diurnal variation of net
photosynthetic rate of leaves in sunny days exhibited bimodal curve, with a lower value of the second peak
than that of the first peak, whereas, a bimodal curve of the seasonal variation of Pn was observed; Pn had a
significantly positive relationship with stomata conductance and a positive relationship with transp iration rate
and photosynthetic active radiation, but a obvious negative relationship with intercellular CO2 concentration.
The relationship between Pn and air temperature was indefinite.
Key words: Chorisia speciosa; Photosynthesis characteristics; Physo2ecological factor; Correlation
美丽异木棉 (Chorisia speciosa) 又名美人树 , 为木棉科异木棉属落叶乔木 , 原产于南美洲 , 当地
9月份开花 , 花期延续达 3个月之久 , 于 20世纪 80年代初引入我国广州。美丽异木棉生长速度快 ,
在广州 10～12月开花 , 盛开时花多叶少 , 适用于园林绿化和行道树。目前国内外对其繁殖、栽培等
方面有一些报道〔1〕, 但光合特性方面的研究甚少。本研究拟通过对美丽异木棉光合特性及其生理生
态等影响因子的研究 , 为其引种栽培提供理论依据。
1　材料与方法
试验于华南师范大学生物园进行。试材为 3年生美丽异木棉植株 , 定植密度 115 m ×115 m, 进
行常规管理。
于 2004年 5～11月 , 分别选取树冠东南方向中上部的当年生新梢 , 从上数第 3～4片展开的功能
园 　　艺 　　学 　　报 32卷
叶 , 用便携式光合测定仪 (L I26400, L I2COR, NE, USA ) 测定各项指标 , 3次重复 , 每重复测定
3～5片叶 , 取平均值。
净光合速率 ( Pn) 日变化 : 于 7月中旬选择 3个晴天从 7～18时 , 每 1 h测定 1次。Pn季节变
化 : 于 5～11月每月中旬选择 3个晴天 , 9～10时测定。
Pn的光响应曲线及表观量子效率 (AQY) : 在 0～1 800μmol·m - 2 ·s- 1范围内设定光合有效辐
射 ( PAR) 梯度 , 测定叶片 Pn (5次重复 , 取平均值 )。将 Pn和 PAR的成对值进行二元回归 , 得到
光补偿点、饱和点及相关性 ; 将 250μmol·m - 2 ·s- 1以内的 PAR和 Pn成对值进行直线回归 , 斜率即
为 AQY。测定时 CO2 浓度设为 380μmol·mol- 1 , 空气温度 ( Tair) 设为 25℃, 相对湿度 (RH ) 设
为 70%。
Pn的 CO2 响应曲线及羧化效率 (CE) : 在 0～800μmol·mol- 1范围内设定 CO2 浓度梯度 , 测定
Pn。将 Pn和 PAR的成对值进行二元回归 , 得到 CO2 补偿点、饱和点及相关性 ; 将 250μmol·m - 2 ·
s
- 1以内的胞间 CO2 浓度 (Ci) 和 Pn成对值进行直线回归 , 斜率即为 CE。测定时设 PAR为 1 000
μmol·m - 2 ·s- 1 , Tair与 RH同上。
Pn的温度响应曲线 : 在 16～40℃ (7月 ) 温度范围内 , 以 4℃为梯度测定 Pn (5次重复 , 取平
均值 ) , 测定时 PAR设为 1 000μmol·m - 2 ·s- 1 , CO2 浓度和 RH同上。
光饱和点和 CO2 饱和点采用图示法和回归曲线法求得 , 然后取两种方法的平均值。
2　结果与分析
211　Pn的光响应曲线及表观量子效率
经二元回归分析可得美丽异木棉 Pn - PAR曲线方程 (图 1) , 当 PAR约为 35μmol·m - 2 · s- 1
时 , Pn为 0, 说明其光合作用光补偿点约为 35μmol·m - 2 ·s- 1。PAR在 0～400μmol·m - 2 ·s- 1内 ,
随着 PAR的增强 , Pn迅速增大 ; 当 PAR为 1 600μmol·m - 2 ·s- 1左右时 , 达到 Pn的最大值 (约 17
μmol·m - 2 ·s- 1 ) , 说明其光饱和点约为 1 600μmol·m - 2 ·s- 1。与香椿〔2〕、琯溪蜜柚〔3〕等植物的光
饱和点和光补偿点比较 , 美丽异木棉的光饱和点较高 , 而光补偿点较低。说明其具有阳生的特点 , 对
环境的适应能力很强 , 适合在热带、亚热带较大纬度范围内栽培。虽然当光强超过 1 600μmol·m - 2
·s- 1时 , Pn开始降低 , 但其光饱和点占到了最大日照强度 (约 1 700～1 900μmol·m - 2 ·s- 1 ) 的
80% ～90% , 并且其 Pn (CO2 ) 最大值达到 17μmol·m - 2 ·s- 1左右 , 这可能是美丽异木棉生长较快
的重要原因之一。将 PAR在 250μmol·m - 2 ·s- 1范围内的 PAR变化和 Pn变化进行直线回归得到回
归方程 , 从而可以得出叶片的 AQY为 010263左右 , 即表观量子需要量约为 36。
212　Pn对 CO2 的响应曲线及羧化效率
通过二元回归分析 , 可得到美丽异木棉的 Pn - CO2 曲线方程 (图 2)。当 CO2 浓度在 59μmol·
2601
　6期 吴吉林等 : 美丽异木棉光合特性的研究 　
mol- 1左右时 , Pn值为 0, 表明其 CO2 补偿点约为 59μmol·mol- 1。CO2 浓度在 0～600μmol·mol- 1
范围内 , 随着浓度的升高 , Pn快速增大 ; 当 CO2 浓度达到 1 000μmol·mol- 1左右时 , Pn最大 (约为
23μmol·m - 2 ·s- 1 ) , 表明其 CO2 饱和点在 1 000μmol·mol- 1左右。与香椿 (CO2 饱和点 1 31419
μmol·mol- 1 , CO2 补偿点 9811μmol·mol- 1 )〔2〕等植物比较 , 美丽异木棉的 CO2 饱和点和补偿点都比较
低 , 反映其能较充分利用大气中低浓度的 CO2。这可能也是美丽异木棉能够快速生长的一个重要原因。
将 CO2 在 300μmol·m - 2 ·s- 1范围内的 CO2 浓度变化与 Pn变化进行直线回归得到回归方程 , 从图中可
以得到美丽异木棉叶片的 CE约为 010622, 表明每固定 1个 CO2 分子需要的 CO2 分子数约为 16。
213　Pn对大气温度的响应曲线
　　采取二元回归分析 , Pn - Tair响应方程见图
3。Pn在 16～24℃范围内随着 Tair的升高而上升 ;
当大气温度在 24～28℃时 , 达到最大 Pn (约为
21μmol·m - 2 · s- 1 ) , 当大气温度超过 28℃后 ,
Pn随着 Tair的升高而下降。说明美丽异木棉光合
作用的最适温度为 24～28℃。
214　Pn的日变化及与主要生理生态因子的关系
由图 4可以看出 : 美丽异木棉 Pn日变化呈典
型的双峰曲线。从 7～9时 , Pn呈快速上升趋势 ,
于 9时左右出现首峰 , 峰值约为 13μmol·m - 2 ·
s
- 1 ; 9～13时 呈下降趋势 , 并且在 13时左右达
到最低点 8μmol·m - 2 · s- 1 ; 然后又略有上升 ,
于 14时左右出现次峰 ; 之后呈逐渐下降 , 18时
左右下降到约 4μmol·m - 2 ·s- 1。次峰明显低于
首峰 , 两峰间有一低谷 , 说明美丽异木棉有 “光
合午休 ”现象 , 这可能与中午光照强、温度高、
空气湿度低、CO2 亏缺、气孔部分关闭及 RuBP
羧化酶活性降低等生态、生理和生化因子有
关〔4, 5〕。
7～10时 Gs、Tr和 PAR均呈逐渐上升的趋
势 , 并且 Tr和 PAR一直持续上升到 12时 ; 而 Pn
在 7～9时上升 , 在 9～10时与 Gs、Tr和 PAR的
变化趋势相反 ; 10～13时 Pn与 Gs呈逐步下降的
同步变化趋势 ; 9～14时 Pn变化趋势为先降后
升 , 而 Tr、PAR变化趋势为先升后降 ; Gs和 Tr
在 14～15时呈上升趋势 , 而 Pn和 PAR呈下降趋
势 ; 15时后 , 四者都呈下降趋势 ; Ci只在 10～
11时与 14～16时为上升趋势 , 其两个低谷出现
的时间与 Pn的两个高峰一致 , 分别在 9时和 14
时。Tair变化为钟型曲线 , 7 ～14 时持续上升 ,
于 14时达到最大值 , 以后逐渐下降。经相关分
析 : Gs与 Pn的相关系数为 018453 3 , 为显著的
正相关 ; Tr和 PAR与 Pn只是为正相关 ; Ci与 Pn
的相关系数为 - 0180293 3 , 为显著负相关。
3601
园 　　艺 　　学 　　报 32卷
而 Tair与 Pn在 7～9时和 14～18时的相关系数分别为 019243 3 和 018873 3 , 为显著的正相关 , 在 9～
14时的相关系数为 - 018643 3 , 为显著的负相关 , 但全天相关性不明显。
215　Pn的季节性变化
从 5～11月份 , 美丽异木棉 Pn季节性变化 (表 1) 表现为典型的双峰曲线。6月份 Pn最高 , 约
为 18μmol·m - 2 ·s- 1 , 7、8月份依次降低 , 9月份回升并出现另一高峰 ( 15μmol·m - 2 · s- 1左
右 )。5～6月的 Pn迅速增加可能与两个因素有关 : 一是随着叶片的展开 , 与叶片自身形态建成相关
的呼吸作用减弱 , 二是光合机构逐渐完善 , 特别是一些关键酶如 Rubisco等活性的增加〔5〕; 7、8月份
Pn的降低可能是高温和强光等不利的因子所致 ; 9月份的回升可能与温度和光强等相对 7、8月份降
低有关 ; 而 10～11月份 Pn的降低则与叶片逐渐衰老、光合机构被破坏等有关〔5〕。从表 1可以看出 ,
美丽异木棉生长季节的光合速率都较高 , 能够作为其生长发育较快的一个很好的解释。
表 1　美丽异木棉叶片 Pn的季节变化
Table 1　Sea sona l var ia tion of Pn in Chorisia speciosa
月份
Month
温度
Temperature (℃)
光合有效辐射 PAR
(μmol·m - 2 ·s - 1 )
蒸腾速率 Tr
(mmol·m - 2 ·s - 1 )
胞间 CO2 浓度 Ci
(μmol·m - 2 ·s - 1 )
气孔导度 Gs
(mol·m - 2 ·s - 1 )
光合速率 Pn
(μmol·m - 2 ·s - 1 )
5 2813 ±1161 1 129 ±54 3161 ±0133 236 ±1111 0113 ±0103 10116 ±0157
6 3412 ±1175 1 475 ±72 4152 ±0125 178 ±1413 0123 ±0105 18115 ±0185
7 3518 ±1144 1 856 ±83 4136 ±0122 236 ±1316 0118 ±0106 13114 ±0160
8 3715 ±1152 1 877 ±75 3132 ±0118 240 ±1014 0111 ±0105 8152 ±0178
9 3214 ±1147 1 710 ±87 5103 ±0135 185 ±1218 0118 ±0103 15105 ±0163
10 3114 ±1163 1 523 ±69 3179 ±0127 192 ±1312 0115 ±0107 12157 ±0166
11 2516 ±1132 1 419 ±65 3135 ±0132 225 ±1015 0114 ±0102 10168 ±0149
3　小结
美丽异木棉光合作用的光饱和点较高 , 而补偿点较低 ; CO2 饱和点和 CO2 补偿点都比较低 ; 最
适生长温度为 24～28℃。在栽培管理中可以利用这些特性采取有利的措施 , 如夏季中午遮阴、冬季
提高苗圃内温度等 , 以促进其生长。
美丽异木棉 7、8月份光合作用降低及中午出现 “午休 ”的原因主要是强光、高温、低湿和土壤
干旱等 , 特别是气温或叶温过高引起了气孔的部分关闭。在美丽异木棉的栽培实际中 , 特别是在夏季
高光强下出现的干热天气 , 要注意降温、保湿 , 如采用生草法、人工覆草、叶面喷雾等降低周围小环
境的温度 , 减弱光合抑制的程度。
植物的光合作用受生理生态因子的综合影响 , 由于简单的相关性分析方法显得有些片面 , 并且因
子间的互作 (如 Tair与 Ci) 对光合作用的影响不是很清楚 , 因此生理生态因子与光合作用的关系还
有待今后进一步探求。
参考文献 :
1　施金全. 美人树、紫檀和小叶榄仁的引种与栽培. 亚热带植物科学 , 2001, 30 (4) : 45～48
Shi J Q. Introduction and cultivation of Chorisia speciosa, Pterocarpus indicus and Term inalia m antaly. Subtrop ical Plant Science, 2001, 30
(4) : 45～48 ( in Chinese)
2　徐　坤 , 康立美. 香椿光合特性研究. 园艺学报 , 1999, 26 (3) : 180～183
Xu K, Kang L M. Studies on photosynthesis characteristics of chinese toon. Acta Horticulturae Sinica, 1999, 26 (3) : 180～183 ( in Chinese)
3　易干军 , 姜小文 , 霍合强 , 张秋明 , 周碧容. 琯溪蜜柚光合特性的研究. 园艺学报 , 2003, 30 (5) : 519～524
Yi G J, J iang X W , Huo H Q, Zhang Q M, Zhou B R. Studies on photosynthesis characteristics of GuanxiM iyou pomelo variety. Acta Horti2
culturae Sinica, 2003, 30 (5) : 519～524 ( in Chinese)
4　叶庆生 , 潘瑞炽 , 丘才新. 墨兰叶片结构及光合作用的研究. 植物学报 , 1992, 34 (10) : 771～776
Ye Q S, Pan R C, Q iu C X. Study on leaf anatomy and photosynthesis of Cym bid ium sinense. Acta Botanica Sinica, 1992, 34 (10) : 771～
776 ( in Chinese)
5　许大全. 光合作用效率. 上海 : 上海科学技术出版社 , 2002. 39～52
Xu D Q. Photosynthetic efficiency. Shanghai: Shanghai Science Technology Press, 2002. 39～52 ( in Chinese)
4601