全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 25(5)：477— 480 2005年 9月
CO2浓度增高对三裂叶蟛蜞菊
光合生理特性的影响
刘金祥，李志芳
(湛iT-I)~范学院热带草业科学研究所，广东湛江 524048)
摘 要：在人工控制 C02浓度梯度条件下 ，测量了喜阴多年生草本植物三裂叶蟛蜞菊 1月和 3月的光合速率
(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞 间 C02浓度(ci)、气孔导度(Gs)和叶面饱和蒸气压亏缺(Vpd1)。结果表明：C02浓度
升高对三裂叶蟛蜞菊的光合生理特性影响较大，当C02浓度由 0升高到 1 900 fmol·toolq的过程中，Pn增加
很快，其值在一1．53～l1。3 vmo[·m ·s 之间 ；水分利用率(WUE：光合与蒸腾之 比)随 COz浓度的升高也在
增大，当C02浓度为 1 900 fmol·mol0时 ，1月份 的 wUE是 18．248 fmol·mmol～，3月份的只有 8．794
fmol·mmol，高水分利用效率与其对干旱的适应性密切相关。
关键词 ：三裂叶蟛蜞菊；C02浓度 ；光合生理
中图分类号 ：Q945．1 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—3142(2005)05—0477—04
Effects of CO2 concentrations increasing on
ph0t0synthetic physiological characteristics
0f W delia trlobata
LIU J in—xiang，LI Zhi—fang
(Institute of Tropical Pata~ultural Science，Zhanjiang Normal College，Zhanjiang 524048．China)
Abstract：In order to study influence of C02 enhance on photosynthetic physiological characters of Wedelia tr—
lobata I⋯ photosynthesis rate(Pn)，transpiration rate(Tr)，intercellular CO2 concentrations(Ci)，stomatal con—
ductance(Gs)and vapor deficit at the leaf surface(Vpd1)were measured on individuals of W
． trlobⅡta with the
effective of C02 concentrations increased from 0 to 1 900 fmol·mol～．Results were summarized as folowed：
Pn，Ci and WUE al 1 increased with the increasing of CO2 concentrations．The Gs，Tr in January at first in—
creased with the increasing of C02 concentrations，but later decreased as C02 concentrations exceed 1 000 fmol
·mol～．The Gs，Tr in March reduced with the increasing Of C02 concentrations
． The value of W UE iS also
increased with the increasing of COz concentrations，but there is a difference between January and Mareh at 1
900 Itmol·mo1 ．There may be more correlation between W UE and dry ability of W ． trlobntn．
Key words：Wedelia trlobata；COe concentrations；phot0synthetic physiological characteristics
三裂口十蟛蜞菊 (Wedelia trlt)bata)是菊科 多年
生草本植物，分布于 日本 、越南 、印度、印度尼西亚以
及我国南方等地。该植 物喜生于湿润 的沙质土 ，亦
见于干旱的草坡 ，适应性广泛 ，侵 占性强 。对光照反
应不敏感，可在光照充分或隐蔽条件下良好生长。
在各类瘦瘠的土壤均可 生长 ，但 以在肥沃而湿润 的
地方生长最旺。叶对生 ，花鲜黄 ，几乎全年开花，但
以夏至秋季最盛，枝呈蔓性，地被栽培则呈匍匐性
收稿 日期 ：2004—05—08 修订 日期 ：2005—06—14
基金项 目：广东省“干百十”优秀人才基金(Q02113)；湛江市科技攻关项 目(2002101)资助。
作者简介：刘金祥(1964一)·男，教授，博士，主要从事生态学与草业科学的教学研究工作。E—mail：lightlong@163．corn
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5期 刘金祥等：CO。浓度增高对三裂叶蟛蜞菊光合生理特性的影响 479
结果。但这两个季节的Pn差异不显著(P>O．05)。
3．2 Tr对 CO：浓度升高的响应
CO2浓度在 O～l 000 mo1．tool 范围内，1月
份的 Tr随 CO：浓度 升高而增 大 (图 1)，到 l 000
mo1．tool 时达到最大值(1．11 mmo]H2O ·rn
·s )，之后 ，Tr减小(当 CO2浓度为 1 600／~mol·
tool 时 Tr已降至 0．548 mmo]H2 O·m ·s。)。3
月份的 Tr均 比 1月 份 的 大，且 差 异 显 著 (P<
0．05)。当大气温度增高时 ，气孔下腔蒸汽压的增加
大于空气蒸汽压的增加，所以叶内外的蒸汽压加大，
有利于水分从叶内逸出，Tr加强(潘瑞炽等 ，1995)。
气孔的开关程度影响植 物叶片水分的散失 ，两者之
间存在极显著正相关关系(蒋高 明等 ，l996；魏胜林
等，200l；李美茹等 ，2001)。随着气 温的升高 ，叶温
和叶、气温差及叶、气饱和水气压差增大，相对湿度
降低(郭志华等，1998)，所以3月份的 Tr较高。
3．3 WUE对 CO：浓度升高的响应
wuE表示每单位水分所制造的有机物的量，
它由 Pn和 Tr之 比来决定 。三裂 叶蟛蜞 菊 wUE
随 CO。浓度的升高而增大(图 1)。1月份略高于 3
月份，但在 CO2浓度升 至 l 6OO mo1．tool 时 ，1
月份明显高于 3月份，在 l 900 mo1．tool 时 ，两
者的差值变大，1月份的为 l8．248 mo1．mmo]～，
而 3月份的只有 8．794 mo1．mmo]～，但差异不显
著(P>O．05)。除植物的生物学特性外，外界的环境
因子也对植物 wUE起着十分重要的作用 (严 昌荣
等，2001)。由于 1月份气候干燥，降水量少，土壤湿
度很低，能被利用的水分十分有限，这时光合作用已
达到较高的水平，蒸腾强度仍保持在较低水平，导致
有较高的 WUE。3月份后 由于降水量增加，土壤湿
度增加，能被植物利用的水分多，植物蒸腾强度大，导
致 wuE较低。由此可见，三裂叶蟛蜞菊在于旱条件
下的高水分利用率，与其对于旱的适应性密切相关。
3．4 Gs对 CO：浓度升高的响应
Gs对 COz浓度升高的响应见 图 2。CO：浓度
在 0～1 000 mol·tool。范 围 内，1月份 的 Gs随
CO2浓度升高而增大，到 l 000／~mol·tool 时达到
最大值 0．068 3 tool·In ·s～，超过 CO2饱和点之
后，气孔导度反而减小 ；而 3月份的 Gs在整个 CO：
浓度升高过程中随 CO：浓度的升高而减小，1月和
3月的差异显著(P
CO2的消耗，通过 调节气孔 ，增大 Gs来加 速外界
CO。向叶细胞内的扩散。随着外界环境 CO：浓度
的升高，植物叶片越来越容易获得 COz，而光合作用
消耗 CO：量增加不多，导致 Ci的增大，为保持胞间
CO：分压始终低于大气 COz分压，植物通过调节气
孔开闭程度来降低 Ci(Berry等，1992)。植物对 Ci
的变化很敏感，Ci的增加常伴随着气孔的关闭，导
致 Gs逐渐减小 。
O．O8
O．O6
∞
0．04
0
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U
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· — ◆一 1月 —_一 3月
I - ● l ●
O 35O 700 1000 1300 1600 1900
0 35O 7()O 1000 1300 160O 190O
_ 一 - 一 一 一 _
▲ ． ． ．
’ T T
— ◆一 1B —■一3月
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0 350 700 1000 1300 1600 1900
ICO2](1lmo1．tool )
图 2 Gs，Ci and Vpdl对 CO2浓度升高的响应
Fig．2 The response of stomatal conductance，intercel—
lular CO2 concentrations and vapor pressure deficit at
the leaf surface to the increase of CO2 concentrations
．
3．5 Ci对 CO：浓度升高的响应
Ci随 COz浓度 的升高而增大 (图 2)。CO：浓
度梯度增加的过程 中，1月份 的 Ci从 30．3#mol·
tool 增至 1 330#mol·tool～，而 3月份的从 66．6
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~rnol·mol。增至 l 265~rnol·mol～，1月份高于 3
月份 ，差异不显著(P>0．05)。因为随着 COz浓度
的升高，光合速率增大，RUBP和 CO：消耗也增大 ，
3月份 的光合速率 大于 1月份 ，且 3月份的温度较
高 ，RUBP羧化酶的活性也得到了提高 ，消耗的 C02
也多，所以 1月份的 Ci高于 3月份的 Ci。
3．6 Vpdl对 CO：浓度升高的响应
CO：浓度升高对 Vpdl影响不大(图 2)，始终处
于波动状态。在人工控制叶面光照强度和 COz浓
度情况下，叶面不受外界环境变化的影响，光照强度
始终控制在 800／~mol·1TI ·S 下 ，CO2浓度升高
对光合速率和胞间 CO：浓度的影响不显著，所 以对
叶片的饱和蒸气压亏缺的影响也不大。
3月份的 Vpdl始终在 3．65 Mpa附近波动，而
1月份的始终只在 1．66～1．85 Mpa附近波动。因
为 3月份的气温高，叶温增大，蒸腾失水到叶面附近
的水蒸汽很快就被蒸发了，因此 3月份的 Vpdl高于
1月，差异显著(P<0．05)。
4 讨论
以大气 CO：浓度增高和气 温升高为主要 内容
的全球变化现象将在不同程度上对生态系统结构和
功能以至人类社 会产 生广泛而深 远 的影 响。CO。
浓度增加在短期内能促进植物的光合作用(张利平
等，l998；Ward等，l999；蒋 高明 等，1997；许大全 ，
l994)。受光合产物的转移能力和可利用养分的限
制，植物光合作用对 CO：浓度升高的长期反应表现
为下调现象，但光合速率仍然高 于目前 CO：浓度下
的水平(Ward等，l999)。本实验设计 CO：浓 度从
O～l 900／~mol·mmol。是探讨在瞬时 COz浓度连
续升高条件下，三裂叶蟛蜞菊 的光合速率是否也连
续升高，即 COz饱和点是否随 CO 浓度 的增加而升
高，还是下调?
本实验 表明 ，CO2浓度 由 0到 1 900／*mo[·
mol 升高的过程 中，能够提高冬春季三裂叶蟛蜞菊
的光合速率，其 Pn值在一1．53到 1 1．3／~mol·1TI_2．
S 之间。CO 浓度 的升高 ，提高了 RuBP跟 CO：的
结合能力 ，短时间地供给高浓度 CO 促进了植物的
光合作用(林伟宏等，1998)。WUE随 CO：浓度的
升高而增大，在 COz浓度为 l 900／~mol·tool一 时 ，1
月份的 WUE是 l8．24／~mol·mmol～，3月份的只
有 8．79／~mol·mmol～。CO 浓度升 高能够明显降
低叶片单位面积的蒸腾失水，提高水分利用效率。这
种实验结果对农业生产实践有 一定 的意义，如 C()2
施肥，不仅能提高植物的 wUE，还能提高生产力。这
与Bunce(1992)，Chaudhuri等(1990)在 CO2浓度倍
增条件下植物的生物量越能得到促进结论一致。
在对 CO 浓度升高的理解方面，绝大多数学者
以 目前 CO：倍增进行 研究 ，如项文化 等 (2004)和
Johnston等(1986)都用 1 500 bLmol·mol～，Freder—
ick等(1990)用 l 800／~mol·mol～，也有人用更高
的 CO2浓度进行研究 ，如蒋高明等(1996)在美国生物
圈 2号内用生长在 CO2浓度高达 l 500～4 500／~mol
·mol 的 5种荒漠植物和 5种热带雨林植物所做实
验发现，所有植物的最大表观光能利用率和最大光合
速率均随CO2浓度升高而升高(仅大黍下降)。很显
然，这样高的 CO2浓度下个世纪未必能出现，科学家
感兴趣的是真正很 高的 CO2浓度下植物 如何适应
(Johnston等，1986)，这也是本实验的初衷。
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