全 文 ：第 18 卷 第 2 期
Vol. 18 No. 2
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2010 年 3 月
Mar . 2010
湘西南湿热地区不同秋眠级紫花苜蓿光合特性研究
杨 曌1, 2 , 李向林1* , 张新全2 , 万里强1 , 何 峰1
( 1. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所, 北京 100193; 2. 四川农业大学草业科学系, 四川 雅安 625014 )
摘要: 利用 L i6400 光合速率测定系统测定了 16种不同秋眠级紫花苜蓿(Medicago sativa L . )品种的净光合速率、
气孔导度、蒸腾速率、胞间 CO2 浓度、光量子通量密度、水分利用率; 同时对不同秋眠级紫花苜蓿草产量进行测定。
结果表明:阿尔冈金( A lgonquin)、四季旺 ( Over season)、维多利亚 ( V ictor ia )、WL525、萨兰多 ( Salado )、WL414、
CW403、721 丰叶( 721Amerilea)、皇后 2000( Empress2000)、牧歌, 701( Amerigr aze701)、丰宝( Powerplant)的光合速
率日变化曲线呈双峰型,而 CW400、CW680、路宝( L obo)、猎人河( Hunter R iver )、盛世( M illenium)呈三峰型, 16 个
品种净光合速率日变化均出现午休现象,其变化规律与秋眠级没有相关性;盛世、牧歌 701、丰宝净光合速率较高在
20 mo lCO2 m- 2 s- 1以上; 牧歌 701、路宝、WL525 蒸腾速率较高在均在 10 mmo lH 2O m- 2 s- 1以上;
CW403、721 丰叶( 721Amerilea)水分利用率较高,达 5 mo lCO2 mmolH 2O- 1以上。在湘西南湿热地区环境气候
条件下,盛世、牧歌 701、丰宝、4 季旺等光合能力较强、蒸腾速率高的品种可作推广种植。
关键词:苜蓿; 秋眠级;净光合速率; 蒸腾速率;水分利用率
中图分类号: S541; Q945. 11 文献标识码: A 文章编号: 10070435( 2009) 06018807
Study on the Photosynthetic Characteristics of Alfalfa with Different
Falldormancy Levels in the Southwest Region of Hunan Province
YANG Zhao
1, 2
, L I Xianglin1* , ZHANG Xinquan2 , WAN Liqiang1 , HE Feng1
( 1. Inst itute of Animal S cien ce, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijin g 100094, China;
2. Department of Grass lan d S cien ce, Sichuan Agricultural University, Yaan , Sichuan Pr ovin ce 625014, Ch ina)
Abstract: T he diurnal variat ions of net pho to synthesis rate ( Pn) , stomatal conductance ( GS) , tr anspira
t ion rate ( T r) , intercellular CO 2 concentrat ion ( Ci) , photon f lux density ( PFD) , and w ater ut ilization eff i
ciency ( WUE) of 16 alfalfa cult ivars w ith different falldo rmancy levels w ere measured using Li6400 Po rt
able Photosynthesis Sy stem and the yields w ere measured at same time. T he r esults show that cultivars
Algonquin, Overseason, V ictoria, WL525, Salado, WL414, CW403, 721Amerilea, Empress2000, A mer
ig raze701, and Pow erplant had the diurnal variat ion law s w ith the bimodale shape in the Pn; and CW400,
CW680, Lobo, Hunter River, and M illenium the ternarypeak shape in the Pn. An obvious middayr est
phenomenon in Pn w as show n fo r each alfalfa cultivar and no correlat ion was detected betw een it and full
dormancy lev el. Cultivars M illenium, Amerig aze701, and Pow erplant had higher Pn which w as above 20
molCO 2 m- 2 s- 1 ; Amerigaze701, Lobo, and WL525 had higher Tr w hich w as above 10 mmolH 2O
m- 2 s- 1 ; CW403 and 721Amerilea had higher WUE which w as above 5 molCO 2 mmolH 2O - 1 . In the
circumstance of southw est reg ion of Hunan province, cult ivars w ith higher Pn and Tr should be planted
w idely.
Key words: Alfalfa; Falldormancy lev el; Net pho to synthet ic rate; Tr anspirat ion rate; WUE
紫花苜蓿(M edicago sativa L. )是具有世界栽
培意义的多年生优质豆科牧草, 在我国栽培历史有
2000多年,大多集中在北方地区[ 1~ 3]。而南方地区
受气候、土壤酸化等因素影响,以及适应南方地区气
候条件的种质资源缺乏, 使紫花苜蓿的大面积推广
种植受到限制。
收稿日期: 20090306; 修回日期: 20091012
基金项目:国家科技支撑计划( 2006BAD16B07) ;基本科研业务费专项( yw ftd3) ;行业科技项目(n yhyzx07022)
作者简介:杨曌( 1982 ) ,男,内蒙古包头人,硕士研究生,研究方向为牧草及草坪草育种与种质资源, yangzhao2315@ sina. com; * 通讯作者
Auth or for correspon dence, Em ail : lix l@ ias caas. n et . cn
第 2期 杨曌等:湘西南湿热地区不同秋眠级紫花苜蓿光合特性研究
光合作用是植物整个生命活动中最重要的生理
过程,受多种内、外因子的影响。同一植物不同品种
的光合速率也不尽相同, 这是其固有的遗传特性决
定,同时也是不同品种对生长环境适应的表现 [ 4, 5]。
关于光照和温度对不同秋眠级苜蓿的影响, Susuki
等[ 6]人的研究认为,光照对非秋眠性和半秋眠品种
茎秆伸长率有很高的相关性, 秋季茎秆伸长的临界
温度 和光照 临界值 分别 为: 最 不秋 眠品 种
( M oapa69)为 6. 9 和 9. 2 h, 最秋眠品种( Ladak)
为 13. 6 和 10. 4 h,说明在秋季生长方面,秋眠品
种比非休眠品种需要更多的光照和更高的温度。
Tueber [ 7] 研究了不同秋眠级苜蓿的幼苗生长对环
境条件的反映, 通过偏回归系数的比较证明, 温度对
苜蓿秋眠性的影响程度大于光照,不同秋眠级别的
品种对光照、温度的反应亦不同。如秋眠性品种
Norseman受日照时间的影响是土温的 75% ; 半秋
眠品种( Lahontan)生育初期, 土温的作用程度与休
眠品种相同,而日照的影响只为休眠品种的 50%, 1
个月后,日照对半秋眠品种的作用明显降低; 而非秋
眠品种( M oapa69)只受土温的影响却不受日照的影
响。这些特性的发现在指导生产上具有重要意义,
当光照因子限制而温度仍适宜的地区, 种植秋眠性
较弱的品种比较有利。本文拟对种植于湘西南湿热
地区不同秋眠级的 16个紫花苜蓿品种的光合特性
进行研究分析, 以确定不同品种的光合能力指标及
在该地区的光合适应性, 为南方亚热带地区苜蓿引
种和推广及苜蓿引种适应性研究鉴定和评价提供理
论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验地自然概况
试验地位于湖南省怀化市通道县湖南惠龙草业
有限公司牧草种植基地, 地处中亚热带湿润季风气
候。地貌以山地丘陵为主, 其中山地占 78% , 丘陵
占 15% ,海拔介于 176 m- 1 620 m。位于 10837
- 10931E, 2544- 2631N,无霜期 298 d;年均温
16. 3 , 7 月最热,月平均温度为 26. 2 , 极端最高
气温为 37. 5 。年降水量 1200- 1500 mm,年均降
水 1480. 7 mm, 年日照时数为 1400. 3 h。土壤多为
红壤和黄壤,土壤 pH 5. 9。
1. 2 试验材料与播种方法
试验材料(表 1)由北京林业大学卢欣石教授提
供。2007年 9月 10日播种,采用随机区组设计, 每
个品种 3个重复。小区面积为 4 m 5 m ,人工开沟
条播,行距 40 cm, 播深 3 cm, 播量 2 g/ m2 ,重复间
或小区间间隔为 50 cm, 四周走道宽为 80 cm。播种
后不灌水、不施肥、不喷药, 仅进行人工除草。
表 1 试验紫花苜蓿品种及其来源
Table 1 Cultivar and orig in of alfalfa tested in experiment
材料编号
Material
number
品种名称
Cul tivar
原产地
Origin
秋眠级数
Fall
Dorm ancy
T D071 路宝 Lobo 美国 USA 6
T D072 牧歌 701 Amerigraze701 美国 USA 7
T D073 721丰叶 721 Ameri leaf 美国 USA 7
T D074 萨兰多 Salado 美国 USA 9
T D075 维多利亚 Victoria 美国 USA 5
T D076 丰宝 Pow erplant 美国 USA 6
T D077 CW400 美国 USA 4
T D078 CW680 美国 USA 6
T D079 CW403 美国 USA 4
T D0710 WL414 美国 USA 4
T D0711 WL525 美国 USA 5
T D0712 盛世 Millennium 美国 USA 8
T D0713 皇后 2000 Empress2000 美国 USA 3
T D0714 猎人河 H unter River 澳大利亚 Aust ralia 6
T D0715 四季旺 Overseason 澳大利亚 Aust ralia 9
T D0716 阿尔冈金 Algonquin 加拿大 Canada 3
1. 3 试验方法
1. 3. 1 株高及产量测定 初花期刈割前测定株高,
每个品种随机选取植株 10株,测株高(地面量至最
高处垂直距离)。试验期间共刈割 4 次, 分别于
2008年 5月 6日、6月15日、7月29日和 9月 15日
进行。
1. 3. 2 光合作用日变化测定 2008年 7月晴朗无
云天气条件下, 每天从 8: 00- 18: 00 每隔 1 hr, 用
Li6400便携式光合速率测定系统,在自然条件下测
定各材料的光合日变化,测定指标包括:净光合速率
( net pho to synthet ic rate, Pn; molCO 2 m- 2
s- 1 )、气 孔 导 度 ( stomatal conductance, GS;
mmolH 2O m - 2 s- 1 )、蒸腾速率 ( Respir at ion
rate, T r; mmolH 2O m- 2 s- 1 )、胞间 CO 2浓度
( inter cellular CO2 concentrat ion, Ci; mol
mol
- 1
)、光量子通量密度 ( photon flux density,
PFD; mo l m- 2 s- 1 )、空气相对湿度 ( relat ive
humidity, RH ; % )、空气温度 ( air temper ature,
T ; )等。测定时随机选取长势一致的 5 株进行,
每株测定的叶片为由上向下数第 4片叶开始。各材
料由上到下第 4片完全伸展的健康叶片。测定时待
数据稳定后开始计数, 重复读数 15 次, 结果取平均
值。16个品种光合日变化重复测定 5 d, 测定结果
进行方差分析。
189
草 地 学 报 第 18卷
1. 3. 3 光响应曲线测定 2008年 7月选择晴朗天
气条件下, 于 9: 30- 11: 00 采用 Li6400 便携式光
合速率测定系统,开放式气路测定不同苜蓿品种功
能叶片光响应曲线。温度为 30 , 空气相对湿度
( RH , % )为 43% - 62%, 光量子通量密度 ( PFD,
mol m- 2 s- 1 )采用 Li640002B人工光源控制,
PFD 分别设定为 2500、2200、2000、1800、1500、
1200、1000、800、600、400、200、150、100、50、20、10、0
mol m- 2 s- 1共计 17个梯度。测定时随机选择
各品种不同植株第 4 片功能叶片,各品种重复测定
5片叶, 结果取平均值。
1. 4 数据处理
所有数据使用 M icro sof t Excel 2003 和 SPSS
16. 0 软件进行处理、分析及绘图。
2 结果与分析
2. 1 不同秋眠级自花苜蓿品种草产量的差异
如表 2所示, 在植株高度上, 各品种差异较大
( P< 0. 05) , 但与秋眠级数无关。盛世 ( M illeni
um)、四季旺( Overseason)株高较高,分别为 48. 4
0. 66 cm,和 47. 4 0. 50 cm;皇后 2000( Empress2000)、
阿尔冈金 ( Algonquin) 株高较小, 分别为 30. 4
0. 59 cm, 25. 5 0. 73 cm。各品种间草产量差异极
显著( P< 0. 01)。
草产量高低与秋眠级无显著相关性。秋眠级数
高( 7- 9) 的品种, 如盛世( 54565. 0 55. 17 kg
ha- 1 )、四季旺 ( 43417. 2 47. 17 kg ha- 1 )、丰叶
721( Amerilea 721) ( 46536. 2 51. 77 kg ha- 1 )、牧
歌 701 ( Amerig raze 701) ( 43633. 0 50. 18 kg
ha
- 1
)草产量较高, 但萨兰多 ( Salado) ( 27389. 4
65. 21 kg ha- 1 )草产量相对同一秋眠级的四季旺
低得多。秋眠级低( 3- 5)的品种草产量普遍偏低,
如阿尔冈金 ( 22556. 7 57. 43 kg ha- 1 )、皇后
2000( 24465. 0 42. 62 kg ha- 1 )、维多利亚( Vic
to ria) ( 24467. 1 43. 44 kg ha- 1 )、WL525( 26219. 9
51. 68 kg ha- 1 )。草产量最高为丰宝 ( Pow er
plant) ( 56617. 7 63. 79 kg ha- 1 ) ,秋眠级为 6, 其
次为盛世,草产量最低为阿尔冈金。
不同品种紫花苜蓿株高及草产量与秋眠级数无
关,生长于同一地段的不同紫花苜蓿品种产量差异
足以表明其在利用光能合成有机物的能力上的差
异,由此需要进一步对该地区不同秋眠级紫花苜蓿
品种光合能力进行研究分析。
表 2 不同秋眠级紫花苜蓿株高及草产量的差异性
T able 1 P lant height and y ield o f alfalfa cult ivar s
w ith different falldo rmancy levels.
品种名称
Cu lt ivar name
株高 Plant h eight
cm
草产量 Yield
kg ha- 1
路宝L ob o 34. 8 0. 77A 35702. 7 64. 54
牧歌 701 Amerigraze701 40. 9 1. 47B 43633. 0 50. 18
721丰叶 721Amerileaf 44. 5 0. 70CD 46536. 2 51. 77
萨兰多 Salado 40. 0 1. 97BE 27389. 4 65. 21
维多利亚 Victoria 42. 7 0. 95F 24467. 1 43. 44
丰宝 Pow erplant 45. 4 1. 10C 56617. 7 63. 79
CW400 40. 2 1. 02B 34704. 3 75. 03
CW680 45. 8 0. 75C 32681. 9 64. 93
CW403 38. 7 1. 76E 31413. 7 53. 52
WL414 34. 5 0. 52A 28240. 5 40. 53
WL525 35. 5 0. 80A 26219. 9 51. 68
盛世 Mil lenn ium 48. 4 0. 66G 54565. 0 55. 17
皇后 2000 Empr ess2000 30. 4 0. 59H 24465. 0 42. 62
猎人河 H unter River 43. 5 1. 12DF 40295. 2 68. 33
四季旺 Overs eason 47. 4 0. 50G 43417. 2 47. 17
阿尔冈金 Algonquin 25. 5 0. 73I 22556. 7 57. 43
注:同一列中不同大写字母表示差异显著( P < 0. 05)
Note: Means with diff erent capital let ters in the sam e column
are signif icant ly diff erent at the 0. 05 level
2. 2 不同品种间光合特性参数比较
植物光合效率的高低一方面取决于植物体自身
生理结构;另一方面,在很大程度上还受到环境因子
的影响。对在晴朗无云天气条件下测定的不同品种
紫花苜蓿光合日变化进行方差分析后发现,各测定
日测得结果差异不显著。不同秋眠级紫花苜蓿品种
叶片光合特性参数日平均值见表 3。
不同秋眠级紫花苜蓿光合日变化差异极显著
( P< 0. 01)。其中, 阿尔冈金、四季旺、维多利亚、
WL525、萨兰多、WL414、CW403、721 丰叶、皇后
2000、牧歌 701、丰宝呈双峰型; 而 CW400、CW680、
路宝( Lobo)、猎人河、盛世呈三峰型(图 1)。16个
品种净光合速率日变化均出现午休现象, 其变化规
律与秋眠级没有相关性,但秋眠级数小的品种, 对应
平均净光合速率也小。盛世平均净光合速率最大,
为 22. 15 mol m- 2 s- 1 , 其次为牧歌 701
( 21. 353 mol m- 2 s- 1 ) ; 净光合速率最小为
WL414( 11. 92 mol m- 2 s- 1 )。
气孔是植物叶片同外界进行物质交换的通道,
气孔开闭情况直接影响植物的蒸腾作用及光合作
用。在同一环境下, 各品种气孔导度日变化规律不
全相同,且品种见差异显著( P< 0. 01)。其中气孔
导度最大为盛世, 0. 478 2 mol m- 2 s- 1 , 说明该
品种具有较强的气体交换能力; 最低的是阿尔冈金,
为 0. 3682 mol m- 2 s- 1。除萨兰多、WL414、
CW403及丰宝外,其他品种紫花苜蓿气孔导度日变
化规律与净光合速率日变化规律基本一致(图 2)。
190
第 2期 杨曌等:湘西南湿热地区不同秋眠级紫花苜蓿光合特性研究
表 3 不同秋眠级紫花苜蓿叶片光合特性参数比较
Table 3 Compar ison of photosynthetic character pr aetor s o f alfalfa cultiv ars with differ ent falldo rmancy lev els
品种名称
Cult ivar name
净光合速率
Net Photosynthet ic Rate
molCO 2 m- 2 s- 1
气孔导度
Stomatal condu ctan ce
mol m- 2 s- 1
蒸腾速率
T ranspirat ion Rate
mmolH 2 0 m - 2 s - 1
水分利用率
WU E
molCO 2 mmolH 2O- 1
路宝 Lobo 19. 0713 0. 4027 11. 9099 1. 6098
牧歌 701 Amerigaze701 21. 3536 0. 3699 10. 0682 2. 1397
721丰叶 721Am erileaf 19. 1255 0. 3900 3. 7255 5. 2417
萨兰多 Salado 19. 2400 0. 4103 6. 2915 3. 3602
维多利亚 Victoria 17. 8029 0. 4457 4. 3542 3. 9989
丰宝 Pow erplant 20. 8664 0. 4361 6. 1191 3. 7756
CW400 18. 7212 0. 4321 6. 0946 3. 1701
CW680 20. 0169 0. 4105 6. 9417 3. 1021
CW403 18. 2573 0. 3868 3. 6572 5. 0464
WL414 11. 9237 0. 3962 5. 0782 1. 9357
WL525 17. 5627 0. 4296 12. 0882 1. 4312
盛世 Mil len nium 22. 1478 0. 4782 7. 3875 3. 3506
皇后 2000 Empress2000 15. 2820 0. 3691 4. 7616 3. 3284
猎人河 H unterRiver 20. 3328 0. 4187 6. 6903 3. 1442
四季旺 Over season 20. 5291 0. 4101 6. 2665 4. 2648
阿尔冈金 Alg on qu in 15. 3528 0. 3682 4. 7590 3. 3376
图 1 不同秋眠级紫花苜蓿净光合速率日变化
F ig. 1 Diurnal changes of the net photo synthetic rate of A lfalfa at differ ent level o f falldo rmancy
16 个不同秋眠级紫花苜蓿蒸腾速率日变化规
律与净光合速率变化规律基本相似,也存在峰值和
低谷,但出现时间比净光合速率出现时间相差 1-
2h,这与叶片气孔运动相关(图 3)。不同秋眠级紫
花苜蓿蒸腾速率强度不同,各品种一天中蒸腾速率
最大值均出现在 12: 00或以后, 这是因为午后试验
地气温升高, 叶表面水分散失快, 蒸腾作用加剧。当
温度超出一定界限时,植物自我保护机制使气孔部分
191
草 地 学 报 第 18卷192
第 2期 杨曌等:湘西南湿热地区不同秋眠级紫花苜蓿光合特性研究
关闭,此时蒸腾速率也会随之减弱。日平均蒸腾速率
最高的是WL525(12. 0882 mmolH2 0m- 2 s- 1 ) ,最
低为 CW403( 3. 6572 mmolH20 m- 2 s- 1 )。
相同环境条件下, 16个不同秋眠级紫花苜蓿品
种水分利用率日变化规律不全相同,品种见差异显
著( P< 0. 01) (图 4)。其中,平均水分利用率最高为
丰叶 721( 5. 243 molCO2 mmolH 2O - 1 ) ; 其次为
CW403( 5. 046 mo lCO 2 mmolH 2O- 1 ) , 四季旺
( 4. 265 molCO 2 mmolH 2O- 1 ) ;水分利用率较低
的品种是WL414( 1. 936 molCO2 mmolH2O- 1 ) ,路
宝( 1. 61 molCO 2 mmolH 2O - 1 ) , 牧歌 701( 2. 14
mo lCO2 mmolH 2O- 1 ) ; 最低的是WL525( 1. 431
mo lCO2 mmolH 2O - 1 )。其余品种的水分利用率
均在 3- 4 molCO2 mmolH 2O - 1之间。
图 4 不同秋眠级紫花苜蓿水分利用率日变化
F ig . 4 Diurnal changes of WUE of A lfalfa at different lev el of falldormancy
2. 3 不同秋眠级紫花苜蓿品种 Pn 对光合有效辐射
的相应特点
不同品种紫花苜蓿光饱和点普遍较高, 均在
1000 mo l m- 2 s- 1以上。这反映了苜蓿高的光
合作用能力,也解释了其极高的草产量。16个不同
秋眠级紫花苜蓿品种间光饱和点差异极显著( P<
0. 01)。由表 4可知, 盛世光饱和点最高, 为 1 899
mol m- 2 s- 1 ,其次为丰宝( 1 854 mol m- 2
s- 1 ) , 二者差异不显著; 皇后 2000( 1 263 mol
m- 2 s- 1 )、阿尔冈金 ( 1 301 mol m- 2 s- 1 )光
饱和点最低。秋眠级低的品种光饱和点相对较低,
但对所有秋眠级和光饱和点来说, 没有显著相关性。
不同紫花苜蓿品种的光补偿点存在及显著差异( P
< 0. 01)。盛世( 93. 4 mo l m - 2 s- 1 )、CW400
( 88. 9 mol m- 2 s- 1 ) 最高, 维多利亚 ( 67. 3
mol m- 2 s- 1 )、四季旺( 65. 4 mo l m- 2 s- 1 )
次之;补偿点最低的是皇后 2000( 12. 2 mo l m- 2
s- 1 )和 CW680( 20. 3 mo l m- 2 s- 1 )。
表观量子效率是植物对 CO 2 同化的表观光量
子效率,反映了植物光合作用的光能利用效率, 尤其
是对弱光的利用能力[ 6, 7] 。表观量子效率越高, 说
明叶片光能转化效率高, 一般植物的表观量子效率
在 0. 03- 0. 06 CO2 photon- 1间 [ 8]。本试验中除
牧歌 701、丰宝、盛世稍高外, 其他品种表观量子效
率均在此范围间。综合分析表明, 721丰叶、丰宝等
光饱和点高、补偿点低、表观量子效率高的品种光能
利用范围可塑性较大。而盛世、四季旺等虽然光饱和
点高,但补偿点也高,不适宜种植于光照不足之处。
3 讨论
一般条件下栽培植物光合作用日变化均有规律
193
草 地 学 报 第 18卷
表 4 不同秋眠级紫花苜蓿品种的光饱和点、
光补偿点、表观量子效率
Table 4 L ight saturation po int, lig ht compensation point,
and apparent quantum efficiency o f alfalfa cultivar s
w ith different falldo rmancy lev els
品种名称
Cult ivar name
光饱和点
Light
saturat ion
p oin t
mol m- 2 s- 1
光补偿点
L ight
com pensat ion
point
mol m- 2 s- 1
表观量子
效率
Apparent
quan tum
ef ficien cy
路宝L ob o 1 608 28. 4 0. 0414
牧歌 701 Amerigaze701 1611 43. 5 0. 0654
721丰叶 721Amerileaf 1783 33. 4 0. 0532
萨兰多 S alado 1352 20. 7 0. 0360
维多利亚 Victoria 1482 67. 3 0. 0305
丰宝 Pow erplant 1854 36. 8 0. 0667
CW400 1536 88. 9 0. 0540
CW680 1497 20. 3 0. 0459
CW403 1496 21. 4 0. 0508
WL414 1490 33. 7 0. 0562
WL525 1408 52. 6 0. 0468
盛世M illennium 1899 93. 4 0. 0634
皇后 2000 Empress2000 1263 12. 2 0. 0370
猎人河 H unter River 1547 37. 1 0. 0478
四季旺 Overs eason 1657 65. 4 0. 0519
阿尔冈金 Algonquin 1301 53. 9 0. 0330
可循,其变化曲线呈双峰型或单峰型 [ 4]。16种不同
秋眠级苜蓿在湘西南湿热地区均存在光合午休现
象。净光合速率日变化规律呈三峰型或双峰型, 这
与前人研究的结果不一致。分析原因可能是前人试
验均在北方进行,而在本实验地条件下,苜蓿光合特
性受环境影响出现较大差异。
16种不同秋眠级苜蓿在湘西南湿热条件下均
表现出较高的蒸腾作用, 其中 WL525、路宝、牧歌
701蒸腾速率最高。强烈的蒸腾作用可以减缓叶温
在高光照条件下的急剧上升, 使叶片保持较适宜的
温度,有利于光合产物的积累[ 9, 10 ] ,但过高的蒸腾速
率会减少光合过程中的水分利用率。叶片水分利用
效率由光合速率和蒸腾速率共同决定, 即消耗单位
重量的水植物所固定的营养物质量,它反映了植物
对环境的适应能力强弱[ 11, 14]。721丰叶水分利用率
最高主要是因为它保持较低气孔导度, 蒸腾速率也
低, CW403也是如此。而路宝、盛世、丰宝、四季旺等
品种,由于气孔导度较高,需要消耗大量水分以获得
较高的光合速率。而在湘西南湿热地区环境气候条
件下,植物生长所需的水分充足,较高的气孔导度和
蒸腾速率可有效降低叶片温度,利于光合产物累积。
植物叶片的光饱和点与光补偿点反映了植物对
光照条件的要求。光补偿点较低、光饱和点较高的
植物对光环境的适应性较强; 而光补偿点高、光饱和
点较低的植物对光照的适应性较弱。在同样的光照
条件下,高饱和点、低补偿点的植物能更有效的利用
光能累积有机物。盛世虽然光饱和点高, 但补偿点
也高,其干草产量就不如丰宝高。
苜蓿秋眠性的不同是苜蓿生长习性的差异。本
试验对 16个不同秋眠级紫花苜蓿光合特征进行研
究发现:秋眠级数低的品种, 光合特征各项指标均
低,但秋眠级数高的品种, 净光合速率不一定大, 二
者没有必然联系。这与董志新等[ 15] 报道的秋眠级
与表观量子效率、光补偿点、近光饱和点、暗呼吸速
率、光呼吸速率均成不同程度的负相关不一致。分
析原因:一是研究品种不同导致结果不同;二是试验
地环境条件不同造成差异。
在自然条件下, 光合作用是植物整个生命活动
的重要生理过程, 受多种内外因子的影响[ 6~ 8]。在
同样的条件下,不同植物光合速率不同,同一植物不
同品种的光合速率也不尽相同, 这是其固有的遗传
特性决定的。同一植物的不同发育阶段、不同叶龄
叶片的光合速率不同。在同一植物不同品种之间,
影响光合速率的主要因素是光反应电子传递能力的
大小和光合磷酸化的活性、暗反应中 Rubisco 酶的
活性和 RuBP 量的多少,它反映了叶片光系统和碳
同化系统的建立和完善, 以及整个光合机构的协调
作用。而对于不同秋眠级紫花苜蓿品种, 这部分研
究尚需进一步深入探索。
参考文献
[ 1] 孟林,张国芳,赵风华,等.不同水分条件下紫花苜蓿光合与蒸
腾特性研究[ J] .草业科学与技术创新, 2004,增刊: 540544
[ 2] 徐怀忠,杨自平,先晨钟,等.苜蓿引种试验研究[ J] .草业科学,
2005, 22( 4) : 4751
[ 3] 徐春明,贾志宽,韩清芳,等.不同秋眠级数苜蓿品种生物量特
性的研究[ J] .草业学报, 2003, 12( 6) : 7073
[ 4] 高煜珠,韩碧文,饶立华,植物生理学[ M ] .北京:中国农业出版
社, 1999: 5758, 102103
[ 5] 陈宝书. 牧草饲料作物栽培学 [ M ] .北京:中国农业出版社,
2001: 213214
[ 6] Suzuki M . Ef fect of s tand age on agronomic, morph ology an d
ch emical ch aracterist ic of al falfa[ J ] . Canadian J ou rnal of Plant
Science, 1991, 71: 445452
[ 7] T euber L R, Marble V L, Lehm an W F, et al. Climat ic and d or
mancy data reduces need for man y regional alfalfa t rials [ J ] .
Calif orn ia Agricul tu re, 1984, 38: 1214
[ 8] DemmigAdams B, Adams III W W. Photo protection and oth
er responses of plants to high light st res s [ J ] . Annual Rev.
Plan t Physiol . Plant M ol . , 1992, 43: 599626
[ 9] 冯建灿,张玉洁. 喜树光合速率日变化及其影响因子的研究
[ J] .林业科学, 2002, 38( 4) : 3439
[ 10] 王忠.植物生理学[ M ] .北京:中国农业出版社, 2000
[ 11] 王平,周道玮.野大麦、羊草的光合和蒸腾作用特性比较及利用
方式的研究[ J] .中国草地, 2004, 26( 3) : 812
[ 12] 时晓霞,王建光,郭树梅,等.不同秋眠级苜蓿的光合特性比较
[ J] .内蒙古林业科技, 2007, 33( 1) : 46
[ 13] 万素梅,贾志富,杨宝平.苜蓿光光合还率日变化及其与环境因
子的关系[ J] .草地学报, 2009, 17( 1) : 2731
[ 14] 李文娆,张岁岐,山仑,水分胁迫对紫花苜蓿根系吸水与光合特
性的影响[ J] .草地学报, 2007, 15( 3) : 206211
[ 15] 董志新,韩清芳,贾志宽,等.不同苜蓿( Med icag o sat iv a L. ) 品
种光合速率对光和 CO 2 浓度的响应特征[ J] .生态学报, 2007,
27( 6) , 22722278.
(责任编辑 王显国)
194