全 文 ：第 5 卷
V o l
.
5 N o
第 3 期
3
草 地 学 报
ACTA AG R E STI A S IN CA
19 7 年
19 7
扁楷豆 、冷篙和木地肤枝条净光合速率
与光照关系的动态特征
杜 占 池
(中国科学院 , 国家计划委员会 自然资源综合考察委员会
杨 宗 贵
(中国科学院植物研究所 , 北京 1以刃9 3 )
北京 l(X) 10 1 )
摘要 : 本文作者研究 了典型草原地 区扁楷豆 、冷篙和 木地肤不 同生育期的枝条在适宜 条件下
净光合速率与光强 的关系 。 结果 表明 : (l) 三 种植物 的光饱 和点 , 净光合 速率和 净光合速率 / 光强
均随着生育期 的后移而 下降 ;光补偿点则从营养期到开花期 呈升高趋势 。 (2 )在 营养期 , 三种植物
的最大净光合速率与最 大自然光强下的净光合速率/ 光强相 近 , 但随着生育期 的后移 , 扁蓓豆上述
指标的降低值 明显小于 冷禽和木地肤 。 这是扁 糟豆的一个优 良光合生态特性 。 (3) 在生长盛期 , 几
植物扁楷豆 的光饱和点和 光补偿点通 常高于冷 禽 (乌植 物 )和木地肤 (q 植物 ) , 而在弱光下的净光
合速率 / 光强则低于后者 。 这表 明 , 在 土壤水分 充足的条件下 , C 3 植物对 强光 的利用能 力可能高于
C 4 植物 , 而对弱光的利用能力则低于 C; 植 物 。 (4 )依 据光合作 用的光 生态特征 分析 , 三 种植物均
属于 阳性植物 。
关键词 : 扁蓓豆 ; 冷篙 ; 木地肤 ; 光合作 用 ; 光强
1 前官
扁蓓豆 (翔几之is 让us 心he n ica ) ,冷篙 (A庇汕她户乡由 )和木地肤 (凡义人她 p ro st rat a )均为旱生植
物 , 广泛分布于草原地区 (刘书润等 , 19 88 ) 。 营养价值高 , 适 口性好 , 均属优 良饲用植物 (陈山
等 , 19 4 )。 过去 , 对三种植物的生物学和生态学特性研究较多 (雍世鹏 , 19 80; 罗新义 , 19 93 ;乌
日娅等 , 19 4 ; 陈山等 , 19 9 4 ) ;对冷篙枝条和扁蓓豆种群的光合 日进程亦有探讨 (自eMH eB , 19 8 8;
戚秋慧 , 19 6) , 但对其光合速率与光强的定量关系 , 特别是在不同生育期 间的动态特征 , 尚未
见报道 。 为此 , 进行本项研究 , 旨在为深入分析草原植物的光合生产过程及判定其光生 态类
型 , 提供依据和指标 。
2 材料和方法
2
.
1 自然概况
研究地点设在内蒙古锡林郭勒草原 , 中国科学院内蒙古草原生态系统定位站 。 位于 北纬
4 30 26
, 一
4 0 8
‘ 、东经 1 160 04 , 一 117 0 5 ’ , 海拔 H o 一 巧o m , 属温带半干旱草原气候 , 3 一 5 月多大
风 , 月平 均 风速达 4 . 9 米 秒 一 ‘。 年均 气温 一 0 . 4 ℃ , 一 月最冷 平均 一 2 . 3 ℃ , 7 月最热 平均
18
.
8℃ , 〕 10 ℃ 的积温为 15 97 . 9 ℃ 。 无霜期约 10 天 。 年均降水量 350 m m 集中于 6 一 9 月 , 占
全年降水量的 80 % 左右 。 降雪 日 o 天 左右 。 地带性植被为典型 半干早草原 , 以大针茅 (st lPa
脚耐拓)和羊草 (‘珍爪哪 ch i朋ns is )为建群种 。 土壤为栗钙土 (中国科学院 内蒙古草原生态系统
定位站 , 19 8 8 ) 。
草 地 学 报 19 7 年
2
.
2 供试材料
扁蓓豆 、冷篙和木地肤均移 自羊草 、冷篙群落 , 土壤保持原状盆栽 , 生长季节供水 。
2
.
3 测 试方法
光合作用在实验室测试 , 采用红外线 CO : 分析仪 (G X H 一20 1 型 , 北京分析食 品厂 )和 同化室
联用法 , 开放系统 , 人工光源 (碘钨灯 )。 使用水 沪热器 和封闭调温叶室调控温度 (杜占池等 ,
19 8 8 )
。
2
.
3
.
1 测试时期分别在营养 、现蕾 、开花和结实四个生育期进行 。 测试 时 , 选择健壮枝条 ;土
壤水分充足 , 叶室温度 24 一 25 ℃ , 相对湿度 60 一 70 % 。 均重复五次 , 即每种植物在每个生育期
各选 5 株 , 每株各选 1 个枝条进行测试 。 . _
。
2
.
3
.
2 测试枝条在 不同光强下的光合速率 , 光
强梯度依 次为 5 、 10 、 2 0 、 30 klx ⋯ ⋯ , 直到光饱和
点 。 而后 , 除去叶片 , 再 在光饱 和点下 , 测试样
本其余部分的光合速率 。 据此 , 计算 出叶片的
最大光合速率 。
3 结果与分析
图 1 为扁楷豆 、冷篙和 木地肤在不 同生育
期的光一光合曲线 。 该曲线是依据实测数据建
立的回归方程计算得 出的 。 结果表明 , 在达到
最大净光合速率之前 , 其光合速率 与光强均为
双曲线函 数关系 。 经 检验 , 光合速率 与光强之
间的相关系数均呈极显著 , 达到 0 . 1% 的水平 。
三种植物 的光一光合 曲线 既有 相同 , 也有相异
之处 (图 1 )。 其共同点是光合速率和光饱和点
均随着生育期 的后 移而下降 ; 但下 降幅度有所
差异 。 下面从光合速率 , 光饱和点 , 光补偿点和
净光合速率与光强的比值 四个方面进行分析 。
3
.
1 三种植物枝条 的 净光合速率在不 同生 育
期 中的变化
图 2 中的 曲线 表 明 , 在 不 同光 强下 , 扁楷
豆 、冷篙和木地肤的净光合速率均 随着生育期
的后移而降低 。 在营养期中三种植物的净光合
速率相 近 , 最大 值 为 3 In gC 仇 g 一 ’D Mh 一 ’左 右 。
随着 生 育 期 的 后 移 , 扁 楷 豆 光 合 速 率 降 低
28
.
7 %
, 而 冷篙和木地肤分 别降低 了 64 . 3 % 和
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光强 ( k lx )
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图 1 扁荷豆 、冷禽和木地肤枝条在不 同
生育期的光一净光合速率 曲线
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A
. 扁蓓豆 M . 几创比几记。 B . 冷篙 A . 沂心汕
c
. 木地肤 K . pros ‘八习‘
a
. 营养期 veg ta iv e s tag e b
. 现蓄期 Bud di ng s切名e
c
. 开花期 凡~ ri ng stag e d
. 结实期 阮 e d fo 而 ing s加嗯e
61
.
5 %
。 在不同光强下 比较 , 光合速率在强光下显著大于在低光和弱光下的降低数值 。
3
.
2 三种植物枝条的光饱和点 和半饱和点在不 同生育期中的 变化
光饱和点和半饱和点的生态学意义 , 在于其可以 分别反映对强光和低光照 的利用能力 。
研究结果指出 , 扁楷豆的光饱和点较高 , 木地肤次之 , 冷篙较低 。 在营养期 中 , 依次为 95 、82 和
第 3 期 杜占池等 扁楷豆 、冷篙和木地肤枝条净光合速率与光照关系的动态特征
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圈 2 扁摘豆 、冷禽和木地肤枝条净 光合速率在不 同生育期的变化
Fig
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I 营养期 V e g e tai v e s切吧e H 现蓄期 B u d di n g s tag e
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A
. 高光期 (光饱和点 )下 At hi gh inte ns ity ( h gh t sa ti u 习ti o n po in t)
B
. 低光强 ( 20 比) 下 At fo w li gh t inte ns ity (20 比 )
c
. 弱光强 ( sklx )下 A t fe bl e li gh t i nt e、 ity ( 5比 )
a
. 扁蓓豆 M . 门“阮几必。
b
. 冷 篙 A . 户宫‘如
。 . 木地肤 K . p。‘n 别冶
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生育期
G
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76 kh
。 而后 , 其光饱和点在不同生育期 中变化的规律则不明显 , 其中 , 扁楷豆在营养期和现蕾
期半光饱和点较高 (图 3 ) 。
3
.
3 三种植物枝条的光补偿点 在不 同生 育期 中的 变化
光补偿点在一定程度上反映了植物对弱光的利用能力 。 从图 4 可 以看出 , 在营养期中 , 扁
楷豆 的光补偿点较高 , 冷篙次之 , 木地肤较低 。 从营养期到开花期 , 光补偿点有升高的趋势 , 但
结实期 , 则又有所下降 。 这可能 由于 结实期枝条的呼吸速率下降所致 。 测试结果表明 , 从开花
期到结实期 , 扁蓓豆 , 木地肤和冷篙的呼吸速率依次降低 了 41 . 5 、34 . 3 和 23 . 1% 。 关于这个问
题 , 尚有待进一步研究 。
3
.
4 三种植物枝条的净光合速率与光强 的 比值在不 同生育期的变化
净光合速率与其相应的光强之比值可 以反 映植物对光的利用能力 。 如图 5 所示 , 三种植
物的净光合速率 / 光强通常随着生育期的后移而降低 , 其 比值均 以在弱光下最高 , 低光强下次
之 , 高光强下最低 。 但在不同光强下 ,其反应则有所差别 。 在最大 自然光强下 , 扁蓓豆的净光
合速率/ 光强与冷篙和木地肤接近 , 但前者随着生育期的后移而降低的幅度较小 。 在低光和 弱
光强下 , 扁蓓豆的净光合速率 / 光强在营养期和现蕾期均低于后者 , 但在开花期后 , 冷篙和木地
肤的净光合速率 / 光强迅速下降 , 而扁箱豆的降低幅度较小 , 所 以 , 扁稽豆 的净光合速率 / 光强
反而高于 冷篙和木地肤 。
4 讨论
4
.
1 三种植物的光生 态类型
植物的光生态类型 通常分为阳性 、阴性和耐阴植物三类 。 供试的三种植物由于 对光的适
应性不同 , 其光饱和点 , 光补偿点和光合速率等特性 皆有明显差别 。 1力代her ( 19 80) 归纳有关研
究结果 , 得出了在适宜条件下 阳性和阴性植物叶片的光补偿点 , 光饱和点和最大净光合速率的
通常范围 。 由于以 枝条为对象的研究较少 , 所以关于阳性和阴性植物枝条光合生态特征的一
般范围尚未见报道 。 故此 , 将本项实验 在营养期 的测试结果 与 U o he r 所归纳的数值进行 比
16 4 草 地 学 报 19 7 年
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生育期
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生育期
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图 3 扁佰豆 、冷禽和木地肤枝条的光饱和点
及半饱和点在不 同生育期中的变化
Fig
.
3 Th
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A
. 光饱和点 1注g ht satu ra t io n p 。, i n t
B
. 半光饱和点 H心 hgh t s tura ti on po in t
圈 4 扁摘豆 、冷禽和木地肤枝条的光补偿点在
不同生育期中的变化
Fig
.
4 仆 e e han g即 Of li ght e o nl pe 哪 tio n po int
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y硕。us g 用饥ng 钾d记 in sho ts of M .
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图例同图 Z T卜e le g e n ds
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2
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. 扁希豆 M
木地肤 K .
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b
. 冷篙 A .沂心妇如
其余图例 同图 2 。 Th 。 。th e : le 罗nd : 。e m in Fig . 2
较 , 如表 1 所示 。 可 以看出 , 虽然扁蓓豆 、冷篙和木地肤的三项指标有所不同 ,但三种植物枝条
(或叶片 )的最大净光合速率均在阳性植物范围之内 , 显著大于 阴性植物 。 用枝条测试 的光饱
和点和光补偿点 , 与叶片的测值相 比较 , 尽管结果可能偏高 , 但仍属阳性植物范围 , 均显著大于
表 1 扁楷豆 、冷蓄和木地肤 枝条 (或叶片 )与阳性和阴性植物叶片某些光合生态特性的比较
Ta b le 1 A e o m p拭 s o n o n 、。n , 。 、·卜, a ra c t e ri s t ie s o f pho to syn th e 6 e e e o lo盯 amo n g sho “ ( or leaf bl ad翻 ) of
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. 心l。衍卜 A . 尹呵汕 . K . p ro s tr a ‘卫 an d le af bl ad . of su n , sh a d e 讨朋切
项 目 光饱和点 (比 )
I j g ht , a t ir 习ti o n po int
光补偿点 (比)
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最 大净光合速率
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一 ’ n M h 一 ’)
,‘96⋯,山,l‘.1扁蓓豆 M . 。“he n ic a冷 篙 A . 尹电公望口木地肤 K . 夕ro s rr a ra
阳性植物 Su n y p la n t
阴性植物 Sha d e d p la n t
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7 6
82
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7 ( 46
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.
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注 : 1 . 测试条件 :在 天 然 CO : 供应和适宜条件下
2
. 括号 中的数据 为叶片的最大净光合速率
N o te s : 1
.
M e as ur e d e o n d iti o n : u n d e r s u PPlyin g n a tu ra 1 C仇 an d a p p m p ri a te e o n di ti o n
2
. 叨l e d a ta in bra e k e ts are m a x im un n e t pho to 叮 n th e ti e ra te o f le af bla d e s
第 3 期 杜 占池等 扁蓓豆 、冷禽 和木地肤枝条净光合速率与光照关系的动态特征
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生育期 G r o w i : , 9 s ta g e
圈 5 扁荷豆 、冷篱和木地肤枝条的净光合速率与光 强的 比值在不 同生育期的变化
Fig
.
5 Th
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e g o f th e ra t io Of n e t p ho to 叮n th e ti e ra te an d li gh t int e ns ity d而n g vari o u s grD w l们9 pe ri od s
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A
. 尹心汕弓 an d K . p ros 之八习在
A
. 最大自然光强 ( 1 1 0比 )下 At
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n a tul 司 ‘li gh t int e ns ity ( 1 10 比 )
B
. 在低 光强 (20 比 )下 At lo w li gh t inte ns ity ( 20 比 )
C
. 在弱光强 (sklx ) 下 ^ t fe ble li ght 而e na ity (sklx )
其余图例同图 2 肠e o th e r leg nds se m in Fi g . 2
阴性植物 。 戚秋慧 ( 19 6) 在 自然条件下测试扁楷豆 (开花期 ) 的有关光合生态特性 , 认为扁蓓
豆属于阴性植物 。 结果与本研究的结论不同 , 其原因尚待进一步探明 。
4
.
2 三种植物对光的利 用能力 比较
上述研究结果指出 , 在营养期中 , 三种植物的最大净光合速率相近 , 虽然扁稽豆的光饱和
点高于冷篙和木地肤 , 但后者在光强大于光饱和点的情况下 , 其净光合速率并不降低 。 ‘ 结果表
明 , 三种植物在适宜生态条件下 , 在营养期对光的利用能力是一致的 。 此时三者的净光合速率
与光强的 比值十分接近 。 但随着生育期的后移 , 扁蓓豆的净光合速率和净光合速率 / 光强下降
的幅度明显低于后者 , 因此在结实期 , 扁蓓豆对光的利用能力高于冷篙和木地肤 。 可见 , 扁蓓
豆高光合阶段保持的时间较长 , 乃优 良光合特性 。 有关学者研究表明 , 木地肤属于 q 植物 , 扁
楷豆和冷篙属于 c 3 植物 (肠卿 等 , 19 0 ) 。 一般认为 , q 比 c 3 植物更能有效地利用光能 (石井
龙一等 , 19 7 8 ) 。 其原因是前者在高温和干旱下仍能保持高光合速率 ; 但在土壤湿度适宜的条
件下 , q 植物的优越性则难以显示 ( 比德韦尔 , 19 8 3 ) 。 由于本实验是在土壤水分充足 , 空气湿
度和沮度适宜的条件下测试的 , 所以 木地肤 ( q 植物 )对光的利用能力并未高于 C 3 植物扁蓓
豆和冷篙 。 此外 , 在生长旺盛的营养期 , 其光补偿点为 : 扁楷豆 > 冷篙 > 木地肤 ;在弱光下的净
光合速率 / 光强为扁蓓豆 < 冷禽 < 木地肤 。 说明在这个阶段扁稽豆枝条对弱光的利用能力低
报1 66 草 地 学 19 7 年
于后两者 , 这可能与扁蓓豆的呼吸速率高于冷篙和木地肤有关 。 据测试 , 在营养期间 , 其呼吸
速率依次为 9 . 5 、4 . 5 和 3 . 9毗 eOZ g 一 ’n M h 一 ’。
参 考 文 献
9
l0
ll
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l3
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.
A t v e罗ta iv e s tag e , n et pho t佣”th e ti e rat e an d P/ I in t阮 e Pl an ts are e lo s e u n d e r ~ m u m n at
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