全 文 ：2003年 6月 甘 肃 农 业 大 学 学 报 第 38卷
第 2期 140～143 JOURNAL OF GANSU AGRICULT URAL UNIVERSITY 季 刊

东祁连山杜鹃属植物光合作用特点的研究

张德罡， 曹文侠， 蒲小鹏， 胡自治
（甘肃农业大学草业学院，兰州 730070）

摘要：对东祁连山杜鹃灌丛中杜鹃属植物光合作用特点的研究结果表明：4 种杜鹃的净光合
速率较低，头花杜鹃、百里香杜鹃、烈香杜鹃和陇蜀杜鹃在 7 月分别为 5.06、6.13、7.23、
7.44 m mol CO2 m-2·s-1，在 10月分别为-0.12、0.032、-0.063、1.218 m mol CO2 m-2·s-1。前 3种杜鹃
的净光合速率与光通量密度存在正相关关系（r分别为 0.936 4、0.850 1、0.817 8），陇蜀杜鹃则相
关性不显著。头花杜鹃和百里香杜鹃的净光合速率在光通量密度达到 1 000 m mol m-2·s-1时开始下
降，而烈香杜鹃和陇蜀杜鹃则在达到 1 400 m mol m-2·s-1时开始下降。4 种杜鹃在 13 : 00～14 : 00
发生光合午休现象。
关键词：杜鹃灌丛；光合作用；东祁连山
中图分类号：S 948.1 文献标识码：A 文章编号：1003-4315(2003)02-0140-04

分布于东祁连山高寒地带的杜鹃灌丛草地是该地区天祝白牦牛和藏羊的重要夏季放牧
地，其中杜鹃属植物在该类型草地中居优势地位[1～3]，它的存在及其生理生态特征对植物群
落的稳定性具有十分重要的生态学意义[4, 5]。本研究旨在揭示该群落中的杜鹃属植物，包括
头花杜鹃（Rhododendron capitatum）、百里香杜鹃（R. thymifolium）、烈香杜鹃（R.
anthopogonoides）和陇蜀杜鹃（R. przewalskii）的光合作用特点，为进一步研究群落中各种
植物间的关系及其在群落中的地位提供必要的基础数据。
1 材料和方法
1.1 观测地点
观测地位于甘肃农业大学天祝高山草原试验站所在的寒冷潮湿类杜鹃灌丛草地。海拔
2 950～4 300 m，年均温-0.1℃，＞0℃积温 1 380℃。年降水量 416 mm，年蒸发量 1 592 mm。
无绝对无霜期[3]。土壤类型为高山灌丛草甸土，土层较薄。
选择马牙雪山前山东北坡湿润地带为测定地点，海拔 3 130 m，坡度 35°。灌木分盖度
68 %，高 85 cm。群落优势种为头花杜鹃和百里香杜鹃，分盖度 40 %，灌木层片内伴生有

作者简介：张德罡（1962-），男，甘肃武威人，博士、副教授，主要从事教学与研究工作。
资助基金：甘肃省教育厅资助项目“东祁连山高寒灌丛生态系统特征及其放牧管理策略”（9686473）
收稿日期：2003－03－12
DOI:10.13432/j.cnki.jgsau.2003.02.003
第 2期 张德罡等：东祁连山杜鹃属植物光合作用特点的研究

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柳（Salix spp.）、金露梅（Dasiphora (Potentilla) fruticosa）和鬼箭锦鸡儿（Caragana jubata）。
草本分盖度 25 %，无明显优势种。苔藓层片分盖度 70 %。
1.2 测定方法
用便携式 BAU 光合测定系统测定净光合速率（Pn）、光合有效辐射（PAR）和叶片表
面温度（TL），测定时按东、南、西、北 4个方位取无病害、无损害、生理状态一致的成熟
叶片重复 3～5次。每次测定的叶片数依不同种杜鹃叶片大小 3～10片不等，用方格纸法对
所测叶片进行叶面积计算。光合测定在 2000 年 7 月和 10 月不同生长季分别进行，测定时
间以晴天的 8 : 00～18 : 00连续进行。
2 结果与讨论
2.1 净光合速率及其种间差异
比较 4种杜鹃在生长高峰期和越冬准备期 8 : 00～18 : 00时的平均净光合速率（表 1），
可以看出，即使在生长高峰期，4 种杜鹃的净光合速率仍不会超过 8 m mol CO2·m-2·s-1，比
大部分草地草本植物低得多[6]，这是其遗传特征所决定的。由于常绿灌木叶片所具有的革质、
被鳞、曲卷等特点，它们捕获的入射光很少，所以光合作用只能以中等速度进行[7]。另外，
一般来讲，常绿植物的呼吸速率是一年生落叶树的 5倍、草本植物的 10倍，这使得常绿植
物的净光合速率不会很高[7]。尽管如此，4种杜鹃之间还是存在着一定差异，其中，陇蜀杜
鹃的光合速率最高，头花杜鹃最低，两者间存在显著差异（P<0.05）。
在越冬准备期，杜鹃的光合作用已十分微弱，从营养积累期转入营养消耗阶段，即光
合速率小于呼吸速率。但相比之下，陇蜀杜鹃仍有较高的光合速率，与其余 3 种有显著差
异（P<0.05），这也反映了陇蜀杜鹃对低温环境的适应性相对较强，对环境因子响应趋惰的
适应对策。
表 1 4 种杜鹃净光合速率测定结果 m mol CO2 m-2·s-1
净光合速率
植物名称
7月 30日 10月 5日
头花杜鹃 R. capitatum 5.06a -0.12 a
百里香杜鹃 R. thymifolium 6.13ab 0.032 a
烈香杜鹃 R. anthopogonoides 7.23ab -0.063 a
陇蜀杜鹃 R. przewalskii 7.94b 1.218 b
注：同列中相同字母者差异不显著（P>0.05），字母不同者差异显著（P<0.05），
2.2 几种杜鹃净光合速率与光通量密度间的关系
图 1显示，几种杜鹃净光合速率（Pn）随光通量密度（PAR）的增强呈明显的上升趋势，
但当 PAR达 1 000 m mol·m-2·s-1左右后，陇蜀杜鹃和烈香杜鹃的净光合速率不再增加，反而
略有下降，且陇蜀杜鹃的下降幅度要大一些，而百里香杜鹃和头花杜鹃的净光合速率则继
续上升至 1 400 m mol·m-2·s-1 后才开始下降。百里香杜鹃与光通量密度关系最为密切
甘 肃 农 业 大 学 学 报 2003年

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（r=0.936 4，P<0.01），烈香杜鹃次之
（r=0.850 1，P<0.05），头花杜鹃再次之
（r=0.817 8，P<0.05），而陇蜀杜鹃与光
通量密度间的关系不显著（r=0.669 0，
P>0.05）。光合效率与叶温（TL）间也具
显著相关性（r=0.964 2，P<0.01）。
几种杜鹃的净光合速率在光强增加
到 1 000～1 400 m mol·m-2·s-1时，则不再
持续增加，甚至下降，这可能与光抑制
的 发 生 有 关 [8] ， 同 时 表 明
1 200 m mol·m-2·s-1左右的光强为该环境下几种杜鹃的饱和光强，这与棉花中的情况类似[8]，
但该环境中最大光强可达 2 000 m mol·m-2·s-1以上，这也是几种杜鹃对郁闭度较大的阴坡灌
丛环境的适应。几种杜鹃在光合特性上的差异表现在百里香杜鹃和头花杜鹃在生长期光合
效率较高，但光合旺盛期较短，而陇蜀杜鹃在 10月初仍有一定的光合效率（表 1），这也反
应了几种杜鹃生理生态适应对策上的差异性。形成这种结果的原因可能与杜鹃叶片表面的
被鳞特点有关，陇蜀杜鹃和头花杜鹃叶片表面密被鳞片，较适应相对较强的光照条件，陇
蜀杜鹃和烈香杜鹃叶表无鳞片，更适合较弱的光照。
2.3 净光合速率的日变化趋势
4种杜鹃的净光合速率日变化趋势较为相似（图 2），基本呈现出双峰曲线。从 8 : 00起
随太阳辐射强度的增加，光合速率也在不断上升，在 12 : 00 左右达到一天中的最高峰。随
后光合速率开始下降，在 13 : 00～14 : 00 发生光合午休现象，在 15 : 00～16 : 00 光合速率
略有回升。叶表温度也是在 12 : 00左右达到高峰，随后开始下降，在 15 : 00最低值，随后
略为上升后再次下降（图 3）。但几种杜鹃光合速率的升幅和降幅以及净光合速率对叶温的
响应等细微变化却存在着不同程度的差异。
0
2
4
6
8
10
12
14
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
(时间)
净
光
合
速
率
(μ
m
ol
C
O
2.
m
-2
s-
1 )
百里香杜鹃
头花杜鹃
烈香杜鹃
陇蜀杜鹃
15
20
25
30
35
8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
(时间)
叶
表
温
度
（
℃
）
百里香杜鹃
头花杜鹃
烈香杜鹃
陇蜀杜鹃

图 2 杜鹃净光合速率日变化趋势 图 3 杜鹃叶表温度日变化趋势

叶片温度与光合效率的显著相关性也反应了高寒地区植物同化积累对温度因素的依
赖。杜占池[6]对草原主要草本植物光合生理生态的研究发现草原植物普遍具有午休现象。几
0
2
4
6
8
10
12
100 500 800 1400 1800 2000
光
合
速
率
(μ
m
ol
·m
-2
·s
-1
)
10
20
30
40
叶
表
温
度
(℃
)
叶片表面温度
百里香杜鹃
头花杜鹃
烈香杜鹃
陇蜀杜鹃
光通量密度(m mol·m-2·s-1)
图 1 净光合速率与光通量密度间的关系
第 2期 张德罡等：东祁连山杜鹃属植物光合作用特点的研究

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种杜鹃在光合特性上也有午休现象存在，其原因是多方面的，可能与叶片中光合产物积累[9]，
低相对湿度、高温度引起的高饱和差[10]，空气中的 CO2浓度下降，叶温升高，呼吸作用加
强，气孔关闭，水分亏缺等有关，其中光抑制也是一个重要因素[7, 8]。百里香杜鹃 7月底平
均净光合速率大于其它 3 种杜鹃。这可能与百里香杜鹃在一个生长季的早期生长较其它几
种杜鹃为快有关。
参考文献
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273

Study on photosynthetic characteristics of Rhododendron shrubs in
Rhododendron communities in eastern Qilian Mountains

ZHANG De-gang， CAO Wen-xia， PU Xiao-peng， HU Zi-zhi
（Pratacultural Institute, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China）

Abstract: The study on photosynthetic characteristics of Rhododendron shrubs in
Rhododendron community in eastern Qilian Mountains indicated that the net photosynthetic rates
of Rhododendron capitatum, R. thymifolium, R. anthopogonoides and R. przewalskii were 5.06,
6.13, 7.23, 7.44 m mol CO2·m
-2·s-1 in July, and -0.12, 0.032, -0.063, 1.218 m mol CO2·m-2·s-1 in
October. There were positive relationship between photosynthetic rates and light intensity in
Rhododendron capitatum, R. thymifolium and R. anthopogonoides (r=0.936 4, 0.850 1 and
0.817 8 respectively). The net photosynthetic rates of Rhododendron capitatum and R.
thymifolium declined when light intensity reached 1 000 m mol CO2·m
-2·s-1 and it was
1 400 m mol CO2·m
-2·s-1 for R. anthopogonoides and R. przewalskii. The midday decline occurred
from 13 : 00 to 14 : 00 in all Rhododendron shrubs.
Key words: Rhododendron shrub；photosynthesis；eastern Qilian Mountains