全 文 ：三种景观类姜花属植物的光合作用特性研究
寇亚平， 刘 念， 胡 秀， 熊友华
（仲恺农业工程学院园艺园林学院， 广东 广州 510225）
摘 要：采用 Li-6400XT 便携式光合作用测定仪对姜花属的思茅姜花（Hedychium simaoense Y. Y. Qian）、古林菁圆瓣姜花（H.
sp.）和红姜花（H. coccineum Smith）的光合日变化和光响应特征进行了测定。 结果表明：日变化测定中，3 种植物的净光合速率均为
“双峰”型，存在光合午休现象，水分利用率表现为古林菁圆瓣姜花>思茅姜花>红姜花，光响应最大净光合速率分别为 14.2、4.73、
7.53 μmol/m2·s。 红姜花耐旱能力稍差，古林菁圆瓣姜花的高水分利用率、高净光合速率和低最大净光合速率显示出其对栽培地偏
干旱环境的强适应性。 3 种植物的光补偿点分别为 4.24、17.3、-3.05 μmol/m2·s，相对于其他植物较低，均具有较强的耐荫性。 其中
思茅姜花还具有较高的光饱和点，表明其对光照的适应性较强，可配置于全光照条件下。
关键词：姜花属； 光合日变化； 光响应； 景观配置
中图分类号：S682.39 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2011）12-0045-03
Study on photosynthetic characteristics of
three landscape species of Hedychiums
KOU Ya-ping, LIU Nian, HU Xiu, XIONG You-hua
（Horticulture and Landscape College, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou 510225, China）
Abstract: Diurnal variations of photosynthetic rate and photosynthetic light-response of Hedychium simaoense Y. Y. Qian, H. sp., H.
coccineum Smith, which are three species of Hedychium, were examined and analyzed by Li-6400 portable photosynthetic system. The
results demonstrated that: the diurnal variations tendency of net photosynthetic rate(Pn) of the three species all showed twin-peaked curve
with an obvious midday-depress. The water use efficiency (WUE) decreased as follows: H. sp.>H. simaoense>H. coccineum. The maximum
net photosynthetic rate (Pnmax) of the materials were respectively 14.2, 4.73, 7.53 μmol/m2·s. The drought tolerant ability of H. coccineum
was a bit weak, while the high water use efficiency (WUE), high net photosynthetic rate (Pn) and high maximum net photosynthetic rate
(Pnmax) of H. sp. showed strong adaptability to the cultivation of partial drought environment. The light compensation point (LCP) of the
materials were respectively 4.24, 17.3, -3.05 μmol/m2·s, which indicates that they could utilize lower light irradiance and perfectly
acclimate to low light conditions compared with other plants. Especially H. coccineum had high light saturation point (LSP), which shows
high ability to acclimate to the high light irradiance. It could be utilized in full exposure conditions in landscape configuration.
Key words: Hedychium; diurnal variations of photosynthetic rate; photosynthetic light-response; landscape configuration
姜花属（Hedychium J. Ko咬 nig）在全世界约有 50 种，
我国分布约 32 种，有 16 个种在广州引种成功 [1]。 古林菁
圆瓣姜花（Hedychium sp.）、思茅姜花（Hedychium simaoense
Y. Y. Qian）、红姜花（H. coccineum Smith）是姜花属中优
良的园林配置植物。 本研究通对 3 种姜花属植物光合日
变化和光响应特征的研究， 为 3 种植物在园林中的应用
提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试红姜花来自云南腾冲，思茅姜花来自云南宁洱，
古林菁圆瓣姜花来自云南河口。 2010 年 3 月以成熟根茎
种植于仲恺农业工程学院教学实习基地，常规栽培管理。
1.2 试验方法
1.2.1 光合日变化的测定 2010 年 10 月， 在晴天采用
Li-6400XT便携式光合系统测定仪，选择高度、叶片数、花
序长度一致的植株，每个品种 3 株，每植株取上、中、下 3
个部位的叶 3片，重复测定 3次，取其平均值。 每天 8:00～
18:00，每隔 2 h 测量叶片胞间 CO2浓度、气孔导度、净光
合速率、叶室内的瞬时光合有效辐射和蒸腾速率。 水分利
用效率计算公式为净光合速率/蒸腾速率。采用 SPSS 17.0
进行光合日变化各因子间的相关性分析，并用 Excel 绘制
光合日变化曲线。
1.2.2 光响应的测定 根据对红姜花测定的结果，选择在
1 000 μmol/m2·s 光强下进行待测叶片诱导 30 min（仪器
自带的红蓝光源）以充分活化光合系统。使用开放气路，空
气流速为 0.5 L/min。设定不同强度的光合有效辐射 0、20、
50、80、100、150、200、400、600、800、1 000、1 200、1 400、1
600 μmol/m2·s，测定健康且完全展开的上、中、下叶片的
净光合速率，自动取值间隔设置为最小等待 1.5 min，最大
等待时间 3 min，通过 Photosyn Assistant 软件对光响应数
据进行光响应曲线拟合， 以测定 5种植物的光饱和点、光
补偿点等光响应参数。
2 结果与分析
2.1 光合日变化
2.1.1 净光合速率日变化 古林菁圆瓣姜花、红姜花和思
茅姜花的净光合日变化为“双峰”型曲线（图 1），上午出现
收稿日期：201-04-08
基金项目：广东省农业推广中心项目（D1091234）
作者简介：寇亚平（1988-），女，在读硕士生，E-mail：kou_yaping@
163.com
通讯作者：胡秀（1976-），女，博士，讲师，E-mail：huxiu76@yahoo.
com.cn
广东农业科学 2011 年第 12 期 45
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2011.12.063
古林菁圆瓣姜花
红姜花
思茅姜花
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
时间
图 5 水分利用率日变化
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0水
分
利
用
率
（ μ
m
ol
/m
2 ·
s）
古林菁圆瓣姜花
红姜花
思茅姜花
8
7
6
5
4
3
2
1
0
净
光
合
速
率
(μ
m
ol
/m
2 ·
s)
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
时间
图 1 净光合速率日变化
古林菁圆瓣姜花
红姜花
思茅姜花
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
时间
图 2 气孔导度日变化
气
孔
导
度
(m
ol
/m
2 ·
s）
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0
古林菁圆瓣姜花
红姜花
思茅姜花
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
时间
图 3 蒸腾速率日变化
蒸
腾
速
率
(μ
m
ol
/m
2 ·
s)
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
古林菁圆瓣姜花
红姜花
思茅姜花
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
时间
图 4 胞间 CO2浓度日变化
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0胞
间
CO
2
浓
度
(μ
m
ol
/m
ol
)
在 10：00 左右，下午出现在 14：00 左右，且上午的峰值高
于下午的峰值，属于典型的光合午休现象。 由图 1 可知，
红姜花的净光合效率偏低， 古林菁圆瓣姜花合思茅姜花
的光合速率较高，光能利用率较高，这与引种驯化栽培的
结果[1]一致。
2.1.2 气孔导度日变化 除红姜花外， 古林箐圆瓣姜花
和思茅姜花气孔导度日变化均呈现“双峰”型（图 2），最高
峰值出现在上午 10：00和下午 14：00左右。古林菁圆瓣姜
花的气孔导度变化比其他两个品种的峰值滞后 2 h，这可
能是因为该材料是第 1 份待测材料， 叶片光合作用的诱
导期尚未结束，光合作用未达到稳定状态。总体上，3种植
物气孔导度的变化规律与净光合速率的变化趋势相似。
2.1.3 蒸腾速率日变化 蒸腾作用是反映植物水分代谢
的重要生理指标。 3 种植物的蒸腾速率日变化曲线均呈
“双峰 ”型 （图 3），且峰值出现在 10：00 和 14：00 左右 ，
12：00 的蒸腾速率最低。 相关性分析表明，3 种植物的蒸
腾速率变化趋势与净光合速率一致， 且具有显著的正相
关性。
2.1.4 胞间 CO2浓度日变化 除古林菁圆瓣姜花外，其
余两种植物的胞间 CO2浓度的峰值均出现变化， 红姜花
和思茅姜花的峰值变化趋势与净光合速率相反。 但 3 种
植物的胞间 CO2浓度均从 16：00 开始迅速升高（图 4），这
与许大全等 [2]的结论相符，即胞间 CO2浓度和气孔导度同
时影响了植物的光合午休现象。
2.1.5 水分利用效率日变化 3 种植物的水分利用效率
日变化曲线为“双峰”型，峰值先后出现于 10：00 和 15：00
左右。 3种植物水分利用率表现为古林菁圆瓣姜花>思茅
姜花>红姜花（图 3），古林箐圆瓣姜花和思茅姜花具有较
高的水分利用率，红姜花相对较差，对栽培地干旱环境的
适应能力稍差。
2.1.6 净光合速率与气孔导度、蒸腾速率、胞间 CO2浓度
之间的关系 光合有效辐射在一天中从早上低光强慢慢
升高， 植物叶片受低光强诱导活化后净光合速率逐渐升
高，气孔导度变大，植物的蒸腾速率升高，净光合速率也
随之增加。 当光强和温度在 12：00～13：00达到最大值时，
气孔关闭，蒸腾速率和水分利用率降低（图 5）；同时从胞
间 CO2浓度的日变化趋势看， 该时间段胞间 CO2浓度升
高，导致净光合速率降低，出现光合午休现象。 植物气孔
是植物体发育的具有复杂调节功能的器官， 其中一个重
要功能是防止由于蒸腾作用引起水分过分损失[3]。 气孔导
度与胞间 CO2浓度是影响光合作用底物 CO2扩散速度的
重要因素 [4]，气孔开放也受气孔下腔 CO2浓度的影响 [5]，两
者变化趋势一致。 将 4个因素经多因素复相关分析，净光
合速率和气孔导度、和蒸腾速率均呈正相关。
2.2 光响应参数
植物光合作用能力的强弱不但受遗传特性的影响，
植物生长地环境条件对其影响也很大。 光合作用的某些
46
表 1 光响应参数调查结果
品 种
红姜花
思茅姜花
古林菁圆瓣姜花
最大净光合速率
(μmol/m2·s)
7.53
14.20
4.73
光饱和点
(μmol/m2·s)
885
532
109
光补偿点
(μmol/m2·s)
-3.05
4.24
17.30
生理参数，如最大净光合速率、光饱和点、光补偿点等，已
成为植物速生丰产以及制定栽培措施的科学依据 [6-7]。 尤
其是光饱和点、光补偿点在植物对光照强度的需求、适应
和耐荫性方面反应比较直观， 可为植物在园林应用中提
供理论基础。 一般阳生草本植物光饱和点为 100～1 500
μmol/m2·s，光补偿点为 10～40 μmol/m2·s，最大净光合速
率为 15～30 μmol/m2·s[8]。
对光响应的分析结果（表 1）表明，古林菁圆瓣姜花虽
然光饱和点较低、 光补偿点较高、 对光照的适应范围较
小、最大净光合速率低，但在光合日变化中其净光合速率
较高、水分利用率高，表明该品种在栽培地相对偏干旱的
条件下，对环境适应能力很强，光合利用率比较高，在园
林植物配置及开发应用中可广泛推广。 思茅姜花有较低
的光补偿点和较高的光饱和点，对光照的适应范围较广，
花期长，花序凸显，是较好的林下园林景观植物配置的种
类。 红姜花虽然有较低的光补偿点和较高的光饱和点，对
光照适应范围广， 但受水分利用率和胞间 CO2浓度的限
制，其在实际栽培地的条件下，花期短、花序短小、小花数
量少，7 月份高温季节的花粉活力低下、生长状况稍差，表
明红姜花对栽培地高温强光照的环境适应能力弱， 光合
效率低，在推广应用时需要注意水分等环境条件的限制。
根据栽培观察和光响应几个参数的讨论可以得出，3 种植
物在广州栽培地区适应性强弱表现为思茅姜花>古林菁
圆瓣姜花>红姜花。
3 讨论
本试验结果表明，思茅姜花、古林菁圆瓣姜花和红姜
花的光合作用日变化均为典型的“双峰”曲线。 红姜花对
水分的利用效率低，在干旱条件下生长较差，受胞间 CO2
浓度的影响较大，在园林应用时应注意配置在水边。 思茅
姜花的光饱和点高、光补偿点低，对光的适应范围较大，
且在栽培过程中花期比较长、达半年之久，高温季节也能
正常开花、长势良好，可以在广州地区进行大面积的造景
和推广应用。 古林菁圆瓣姜花的光能利用范围较小，但对
栽培地区水分利用率较高，光响应最大净光合速率较高，
生长状况良好，花期延续时间很长，在七八月高温季节花
粉活力较高， 对广州栽培地区夏季高温强光的环境具有
很好的适应性， 因此该品种在广州地区进行大面积的推
广应用，具有很大的潜力。
关于净光合速率和气孔导度、蒸腾速率、胞间 CO2浓
度等因子之间的关系，各学者持不同的观点。 张美善等 [9]
报道，西洋参（Panax quinquefolius）叶片净光合速率与气
孔导度和蒸腾速率之间呈正相关。 翁晓燕等 [10]研究表明，
水稻 （Oryza sativa） 叶片光合速率与气孔导度的变化一
致、呈正相关，与胞间 CO2浓度呈负相关。 陶汉之等 [11]认
为，气孔导度对紫花苜蓿（Medicago sativa）净光合速率的
影响并不明显； 温度是影响紫花苜蓿光合作用最主要的
环境因子。 本研究结果表明，3 种姜花属植物的净光合速
率、气孔导度和蒸腾速率均呈正相关，与许大全等 [2]对影
响光合速率因素的研究结果相符。
参考文献：
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究 [J].生态学报,1991,11(1):89-91.
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[10] 翁晓燕,蒋德安,陆庆,等.影响光合速率日变化的主要因素[J].中
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[11] 陶汉之.茶树光合日变化的研究[J].作物学报,1991(17):444-452.
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