全 文 ：中国农学通报 2013,29(01):122-126
Chinese Agricultural Science Bulletin
基金项目：北京市科技新星计划“苔草种质资源收集、保存及抗旱种质筛选与应用研究”(2008B32)；北京市农林科学院一般项目“滨岸带观赏植物筛
选与生态景观恢复示范”(2010A011)。
第一作者简介：杨学军，男，1974年出生，内蒙古人，助理研究员，博士，主要研究方向为观赏草资源收集、选育及景观生态功能评价研究。通信地址：
100097北京市海淀区曙光花园中路9号北京市农林科学院草业中心，Tel：010-51503419，E-mail：313442939@qq.com。
通讯作者：武菊英，女，1962年出生，河北人，研究员，硕士，研究方向：观赏草资源收集、选育与生物入侵评价。通信地址：100097北京市海淀区曙光
花园中路9号北京市农林科学院草业中心，Tel：010-51503419，E-mail：wujuying1@263.net。
收稿日期：2012-06-08，修回日期：2012-11-21。
5种狼尾草属观赏草光合特性研究
杨学军，武菊英，滕文军，袁小环，温海峰
（北京草业与环境研究发展中心，北京 100097）
摘 要：为了解东方狼尾草 (Pennisetum orientale)、绒毛狼尾草 (P. setaceum)、‘小兔子’狼尾草 (P.
alopecuroides‘Little Bunny’)、羽绒狼尾草(P. villosum)和‘紫光’狼尾草(P. alopecuroides‘Ziguang’)5种观
赏草光合特性，为引种驯化、园林应用提供理论依据，采用Li-6400便携式光合分析仪测定其光合特性指
标。结果表明：5种狼尾草光合日进程均呈单峰型，无“午休”现象，‘紫光’狼尾草净光合速率和蒸腾速
率在11∶30达最大值29.5 μmolCO2/(m2·s)、5.94 mmolH2O/(m2·s)，为5种狼尾草中的最高；东方狼尾草光
补偿点最高为58.70 μmol/(m2·s)，绒毛狼尾草、‘小兔子’狼尾草、羽绒狼尾草相近，‘紫光’狼尾草最低为
32.41 μmol/(m2·s)；羽绒狼尾草光饱和点最高为2563.6 μmol/(m2·s)，东方狼尾草最低为1615.4 μmol/(m2·s)；
5种狼尾草表观量子效率与耐荫植物接近，在 0.059~0.061之间，其光能利用效率和水分利用效率均较
高，表明5种狼尾草均为耐荫的阳性节水园林植物。
关键词：狼尾草；净光合速率；蒸腾速率；光响应曲线；光能利用效率；水分利用效率
中图分类号：S688.4 文献标志码：A 论文编号：2012-2145
Study on the Photosynthetic Characteristics of Five Pennisetum Speices
Yang Xuejun, Wu Juying, Teng Wenjun, Yuan Xiaohuan, Wen Haifeng
(Beijing Research and Development Center for Grass and Environment, Beijing 100097)
Abstract: The study was focused on 5 species of Pennisetum spp. in order to investigate the photosynthetic
characteristics with the Li-6400 portable photosynthesis system, with the main purpose of providing theoretical
basis for its introduction and application in garden greening. The results showed that daily variations of net
photosynthetic rate of the five species were all single-peak curves, Pennisetum alopecuroides‘Ziguang’had
the highest peak value of net photosynthetic rate and transpiration rate at 11∶30 a.m., which was
29.5 μmolCO2/(m2· s) and 5.94 mmolH2O/(m2· s). The light saturation points ranged between 33.4-
58.7 μmol/(m2·s). P. alopecuroides‘Ziguang’had the lowest and P. orientale had the highest light saturation
point. P. setaceum, P. alopecuroides‘Little Bunny’and P. villosum had similar light saturation point. The five
species had high value of light saturation point, ranging between 1615.4 μmol/(m2·s) for P. orientale and
2563.6 μmol/(m2·s) for P. villosum. The apparent quantum efficiency ranged from 0.059 to 0.061. The five
species had high solarenergy utilization efficiency and water utilization efficiency, indicating that they were
heliophilous plants with some shade tolerance.
Key words: Pennisetum spp.; net photosynthetic rate; transpiration rate; light-photosynthetic rate response
curve; solarenergy utilization efficiency; water utilization efficiency
杨学军等：5种狼尾草属观赏草光合特性研究
0 引言
狼尾草属(Pennisetum spp.)为禾本科多年生草本
植物，约 130种，分布于热带和亚热带地区，中国约 8
种，其中狼尾草[P. alopecuroides (L.) Spreng]几乎广布
于全国。狼尾草属植物多为优良牧草，有少数种可作
为观赏草在园林中应用，在欧美园林中狼尾草应用较
多。北京草业与环境研究发展中心从 2007年起陆续
引进了东方狼尾草(Pennisetum orientale)、绒毛狼尾草
(P. setaceum)、‘小兔子’狼尾草(P. alopecuroides‘Little
Bunny’)、羽绒狼尾草(P. villosum)4种狼尾草，并利用
北京野生狼尾草(P. alopecuroides)驯化选育出‘紫光’
狼尾草(P. alopecuroides‘Ziguang’)，在北京昌平区小汤
山试验地经过5年田间观测，这5种狼尾草株型端正，
花序优美，均可在北方园林中作为花境、花坛和地被植
物应用[1]。前人对狼尾草属植物的研究主要集中在栽
培技术、生物学特性和繁育特性等方面，对光合特性研
究报道很少[2]，本研究旨在了解这5种狼尾草光合作用
的光合生理生态学特征和规律，从而为引种驯化、人工
栽培提供理论依据，也为狼尾草属新品种改良和选育
奠定理论基础。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
试验于2009年9月在北京草业与环境研究发展中
心小汤山试验地进行。
1.2 试验材料
东方狼尾草、‘紫光’狼尾草、绒毛狼尾草、‘小兔子’
狼尾草、羽绒狼尾草2年生地栽植株。
1.3 试验方法
1.3.1 光响应曲线测定 测试仪器为Li-6400便携式光
合分析仪，在2009年9月晴朗天气测定。选择长势一
致的植株花序下第3片完全展开叶，重复3株，叶片在
叶室内 2000 μmol/(m2·s)光强下适应 10 min。测定时
大气压为(100±1) kPa，用CO2混合器控制CO2浓度为
400 μmol/mol，叶室温度设定为(30±0.5)℃。光强分别
设定为 0、20、50、100、200、400、800、1200、1500、1800、
2000 μmol/(m2·s)。依据Bassman的方法 [3]拟合曲线，
拟合公式如式(1)。光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)用
式(2)~(3)计算。
Pn = Pmax(1 - C0e
- ax
pmax) ………………………… (1)
LCP=PmaxIn(C0)/a ……………………………… (2)
LSP=PmaxIn(100C0)/a ………………………… (3)
式中，Pn为净光合，x为光强，Pmax最大净光合速
率，即光合能力，a为弱光下光量子利用效率，C0为度
量弱光下净光合速率趋近于0的指标。
1.3.2 净光合速率和蒸腾速率日变化测定 在2009年9
月 28—29日，晴天，选择生长势相对一致的植株用
Li-6400便携式光合分析仪测定净光合速率(Pn)和蒸
腾速率(Tr)日变化，从7∶30开始到17∶30，每隔2 h测定
1次。测定部位为花序下第 3片完全展开叶，重复 6
株。同时由系统自动记录胞间CO2浓度、气孔导度、空
气CO2浓度、叶室内光合有效辐射(PAR)、气温等相关
参数值[4-5]，据式(4)~(5)计算光能利用效率(SUE)和水分
利用效率(WUE)[6]。
SUE=Pn/PAR ………………………………… (4)
WUE=Pn/Tr…………………………………… (5)
1.3.3 数据处理 数据统计分析采用 Excel和Orginal
7.0软件。
2 结果与分析
2.1 光响应曲线
从图1可以看出，5种狼尾草光强在800 μmol/(m2·s)
以下时，随着光强的增加，净光合速率迅速增加；光强
超过 1200 μmol/(m2·s)时，净光合速率缓慢上升，逐渐
趋于与 x轴平行，在高光强下没有出现明显的光抑制
现象。
0 500 1000 1500 2000
0
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20
30
光合有效辐射/[μmol/(m2·s)]
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/[
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2/(
m
2 ·s)
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/[
μm
ol
C
O
2/(
m
2 ·s)
]
A B
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从表 1可以看出，5种狼尾草光补偿点在 33.4~
58.7 μmol/(m2·s)，其中‘紫光’狼尾草最低，绒毛狼尾
草、‘小兔子’狼尾草、羽绒狼尾草相近，东方狼尾草最
高。5种狼尾草光饱和点均较高，最低的东方狼尾草
为 1615.4 μmol/(m2·s)，最高的羽绒狼尾草则达到
2563.6 μmol/(m2·s)。绒毛狼尾草、羽绒狼尾草光合能力
较高均达到30 μmolCO2/(m2·s)以上，‘小兔子’狼尾草和
东方狼尾草较低，分别为 22.3、19.9 μmolCO2/(m2·s)。
5种狼尾表观量子效率相差不大，东方狼尾草最小为
0.059 molCO2/(m2 · s)，绒 毛 狼 尾 草 最 大 为
0.065 molCO2/(m2·s)。
2.2 日变化
2.2.1 净光合速率日变化 净光合速率日变化均呈单峰
型曲线（图 2），从 7:30开始，随光强增加，气温也逐渐
升高，净光合速率迅速增大，‘紫光’狼尾草净光合速率
在11:30达最大值29.5 μmolCO2/(m2·s)，绒毛狼尾草净
光合速率在在 9:30达最高值 27.1 μmolCO2/(m2·s)，其
他3种狼尾草均在11:30出现最高值。5种狼尾草均未
出现光合午休现象，在 9:00到 15:00之间净光合速率
均保持较高水平，下午随光照减弱，温度降低，净光合
速率减小，到17:30降低到2 μmolCO2/(m2·s)以下。
光合作用与环境因素变化密切相关，5种狼尾草
0 500 1000 1500 2000
0
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20
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光合有效辐射/[μmol/(m2·s)]
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m
2 ·s)
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光合有效辐射/[μmol/(m2·s)]
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光合有效辐射/[μmol/(m2·s)]
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C
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m
2 ·s)
]
A东方狼尾草，B‘紫光’狼尾草，C绒毛狼尾草，D‘小兔子’狼尾草，E羽绒狼尾草。下同
图1 5种狼尾草光响应拟合曲线
C D
E
品种代号
A
B
C
D
E
光饱和点/[μmol/(m2·s)]
1615.389
1899.639
2431.306
1714.342
2563.672
光补偿点/[μmol/(m2·s)]
58.702
33.411
49.580
47.051
48.542
光合能力/[μmolCO2/(m2·s)]
19.863
25.685
33.524
22.255
33.081
表观量子效率/[mol CO2/(mol·s)]
0.059
0.063
0.065
0.061
0.061
表1 5种狼尾草光饱和点、光补偿点、光合能力和表观量子效率研究
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杨学军等：5种狼尾草属观赏草光合特性研究
净光合速率日变化进程相似，相关分析表明，5种狼尾
草净光合速率与光合有效辐射线性相关性较高，相关
系数在0.85~0.98之间，与其他环境因子相关性较低。
2.2.2 蒸腾速率日进程 蒸腾速率日变化也均呈单峰型
曲线（图2），在7∶30蒸腾速率均在2~3 mmolH2O/(m2·s)
之间。随光强增加，气温升高，在11∶30蒸腾速率均达
到 全 天 最 高 值 ，‘ 紫 光 ’狼 尾 草 最 高 值 达 到
5.94 mmolH2O/(m2· s)，羽 绒 狼 尾 草 也 达 到
4.34 mmolH2O/(m2· s)，其 他 3 种 狼 尾 草 均 在
4 mmolH2O/(m2·s)以上；此后随光强降低，气温下降，
蒸腾速率也迅速下降，到 17∶30 时蒸腾速率下降到
2 mmolH2O/(m2·s)以下。蒸腾速率与气温呈正相关，
相关系数在0.65~0.82之间。
2.3 光能利用效率和水分利用效率日变化
光能利用效率(SUE)体现植物对光强变化做出的
及时反应。从图 2可以看出，5种狼尾草均为早晚较
高，午间较低。13:30高光强时，SUE处于全天最低
值。17:30光照迅速减弱，SUE反而迅速上扬，说明 5
种狼尾草对低光、弱光有较高的利用能力。‘紫光’狼尾
草全天均较高，在 7:30达到 0.046 mol/mol，11:30至
13:30较低为 0.02 mol/mol；东方狼尾草光能利用效率
较 低 ，在 7:30 为 0.028 mol/mol，最 低 时 仅 为
0.013 mol/mol。
水分利用效率(WUE)变化趋势较为复杂，WUE在
7:30均较低，但到9:30均迅速达到全天的最大值，此时
光合作用强于蒸腾作用，而此后蒸腾速率变化幅度逐
渐大于净光合速率变化幅度，WUE整体呈下降趋势。
绒毛狼毛草WUE全天均处于较高水平，在 7:30至
11:30均明显高于其他种，9:30时达 8.27 μmol/mol，
15:30后于其他差别不大，‘小兔子’狼尾草从 9:30至
15:30均较低。
3 结论与讨论
（1）‘紫光’狼尾草光补偿点为 33.4 μmol/(m2·s)，
绒毛狼尾草、‘小兔子’狼尾草、羽绒狼尾草光补偿点在
47~50 μmol/(m2·s)之间，东方狼尾草光补偿点为
58.7 μmol/(m2·s)；东方狼尾草光饱和点最低为
1615.4 μmol/(m2·s)，其次为‘小兔子’狼尾草、‘紫光’狼
尾草和绒毛狼尾草，羽绒狼尾草光饱和点达到
图2 5种狼尾草叶片净光合速率、蒸腾速率、光能利用效率和水分利用效率日变化曲线
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
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7:30 9:30 11:30 13:30 15:30 17:30
A B CD E
净
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蒸
腾
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率
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m
2 ·s)
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光
能
利
用
效
率
/(mol
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水
分
利
用
效
率
/(
m
ol/mo
l)
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2563.6 μmol/(m2·s)。5种狼尾表观量子效率相差不
大，东方狼尾草最小为0.059 molCO2/(m2·s)，绒毛狼尾
草最大为0.065 molCO2/(m2·s)。植物光饱和点和光补
偿点反映了植物光照条件的要求，是判断植物耐荫性
的一个重要指标，一般认为光补偿点和光饱和点均较
低的植物是典型的耐荫植物，而光补偿点低、光饱和点
高的植物对环境适应性很强[7]。蒋高明[8]认为阴性植
物的光补偿点小于 20 μmol/(m2·s)，光饱和点为
500~1000 μmol/(m2·s)或更低；阳性植物的光补偿点在
50~100 μmol/(m2· s) 之 间 ，光 饱 和 点 在 1600~
2000 μmol/(m2·s)之间或更高。5种狼尾草光饱和点均
大于1600 μmol/(m2·s)属于典型的阳生植物，但光补偿
点略低，‘紫光’狼尾草、绒毛狼尾草、‘小兔子’狼尾草、
羽绒狼尾草4种狼尾草均低于50 μmol/(m2·s)，表明其
对弱光有一定的适应性。5种狼尾草表观量子效率与
耐荫性阳性植物地毯草的表观量子效率(0.059)基本相
同[9]，大于较耐荫的中华结缕草(0.460)[10]，表明 5种狼
尾草具有一定的耐荫性，与巨关升[2]认为狼尾草是一
种较耐荫的阳性植物研究结果一致。
（2）在晴天条件下，5种狼尾草叶片净光合速率、
蒸腾速率和气孔导度日变化均呈单峰型，无“午休”现
象，与巨关升等[2]对狼尾草的研究结果一致，但与温达
志等[11]对杂交狼尾草的有明显的“午休”现象不同，同
为狼尾草属的植物却存在一定的差异，其原因可能是
生长的环境条件和测定季节不同所导致。
（3）5种狼尾草光能利用效率均为早晚较高，午间
较低。‘紫光’狼尾草光能利用效率全天都较高，在7:30
达到 0.046 mol/mol，11:30至 13:30为 0.02 mol/mol；5
种狼尾草中东方狼尾草光能利用效率较低，在7:30为
0.028 mol/mol，最低时仅为 0.013 mol/mol。植物光能
利用效率是其对弱光的利用能力[12]，5种狼尾草光能利
用效率日变化均处于较高水平，说明 5种狼尾草均有
较强的光合潜能，作为喜光的阳生植物对高光强适应
性强，同时对弱光也有一定的利用能力。
5种狼尾草水分利用效率在9:00—15:00之间均保
持较高水平，到 17:30降低到 2 μmolCO2/(m2·s)以下，
‘紫光’狼尾草、绒毛狼尾草和羽绒狼尾草在9:30均达
到 7 μmol/mol以上，水分利用效率是衡量植物水分消
耗与物质生产之间关系的重要综合指标，是植物消耗
水分形成干物质的基本效率[13-14]，‘紫光’狼尾草、绒毛
狼尾草和羽绒狼尾草均高于壤土上种植的甜高粱[15]、
玉米[16]和沙地上种植的4种针叶树种[17]。
5种狼尾草光能利用效率和水分利用效率均较
高，属节水的园林植物，可充分利用这些资源，发挥其
在节约型园林中的作用。园林中大面积种植时，应保
证狼尾草正常生长所需的光照条件，但可在有一定光
照条件的林缘、建筑物侧面种植。
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