1、桂北中华猕猴桃光合蒸腾特性及其影响因子研究西南农业SouthwestChinaJournalofAculturalSciences2008 年 21 卷 4 期V01.2lN 仉 4文章编号:10014829(2008)04 096804桂北中华猕猴桃光合蒸腾特性及其影响因子研究莫凌,韦兰英,张中峰,曾丹娟,袁维圆(广西植物研究所,广西桂林 541006)摘要:在自然条件下,用 L1-6400 便携式光合测定系统测定桂北中华猕猴桃光合速率及蒸腾速率日变化情况.结果表明:净光合速率(Pn)日变化曲线为“双峰“ 型,光合效率午间明显降低,主要由非气孔限制引起;蒸腾速率(Tr)日变化为“单峰型“,午
2、问最高.相关分析表明,光合速率与蒸腾速率,光照强度(PAR),气孔导度(cb)均呈极显着正相关(P0.01),蒸腾速率与光照强度,气孔导度,饱和气压差(df),叶温( 死)均呈极显着正相关 (P0.O1),而光合速率与胞间 CO2 浓度(a),蒸腾速率与相对湿度(nn)均呈极显着负相关 .关键词:光合速率;蒸腾速率;相关分析中图分类号:$662.1 文献标识码:APhotosynthetic,transpirationcharacteristicsanditsaffectingfactorsin.leavesofActinidiachinensisMOLing,WE1Lanying,ZHANG
3、Zhongfeng,ZENGDan-juan,YUANWei-yuan(GuangxiInstituteofBotany,GuangxiGuilin541006,China)Abstract:Undernatulcondition,diurnalchangesofphotosyntheticrate(Pn)andTranspirationrate(Tr)inleavesofActinidiachinensisweremeasulusingL1-6400portablephotosynthesis(LICotlnc.,USA).Theresultsshowedthatthecurveofdiur
4、nalvariationsofPnhadtwopeaks,whichhad8nobdousphenomenonofmiddaydeclineofphotosyntheticefficiency.Themid-depressofPnWosprincipallycausedbynonstomatalimitedelements.ThecurveofdiurnalvariationofTrhadonepeal【exhibitingthehighestvalueatnoon.Correlationanalysisamongphotosyntheticparametersshowedthattherew
5、eresignificantlypositivecorrelationsbetweenPnandTr,Pn,TrandPAR,Pn,Trand,TrandvHt,T/(PO.01).However,thereweresignificantlynegativecorrelations(PO.01)betweenPnandCi,TrandRH.Keywords:photosyntheticrate;transpirationrate;correlationanalysis光合作用是植物生长发育的基础,是果树产量和品质构成的决定因素.目前对不同作物的光合特性已有许多报道 J,对猕猴桃光合特性的研究也
6、逐年增多 qJ.广西地处热带和亚热带,光能充足,雨量充沛,区内丘陵山地多,利用大面积海拔在 8001200m 的山地发展猕猴桃绿色果品,将是西部大开发,亚高山区扶贫和生态重建,农业结构调整的重要途径,也是其他水果不可替代的 J.广西植物研究所选育的中华猕猴桃“桂海 4 号“ 于 8 月底至 9 月收稿日期:2oo8 一 o43O基金项目:广西自然科学基金项目(桂科自 0640137);中国科学院西部行动计划项目(KZCX2 一 XB2-08);中国科学院西部之光人才培养项目(科发人教字200524 号); 国家科技支撑计划项目(2006BAC01AIO)作者简介:莫凌(1974 一), 女 ,
7、广西来宾人,壮族,助理研究员,主要从事植物生理生态研究.初成熟,比区外产地提早 1 个月左右进入市场,具有更大的市场竞争力“J.因此,加强对广西猕猴桃的栽培生理研究,显得尤其重要.目前植物光合速率 13 变化及其影响因素是科技工作者研究的重点之一,已有报道对大豆 H】,青花菜,沙冬青,柿树-17J,美味猕猴桃-8 等多种经济树种进行了研究,表明环境条件对作物净光合速率变化影响甚大.本试验对桂北中华猕猴桃光合速率及蒸腾速率 13 变化情况进行了分析测定,并运用相关分析方法进行分析评价,以期为中华猕猴桃栽培技术措施的合理制定提供有益参考.1 材料与方法1.1 试验地概况试验地设在广西植物研究所引种
8、栽培室的猕猴4 期莫凌等:桂北中华猕猴桃光合蒸腾特性及其影响因子研究桃园,海拔 170m,年平均温度 l9.2,最热月(7月)平均温度 28.3,最冷月(1 月)平均温度 8.4,极端最高温 38,极端最低温一 6oC,冬有霜冻,偶见雪.年降雨量 1655.6Into,降雨集中在 4,5,6 月,冬季雨量较少,干湿交替明显,年平均相对湿度 78%,土壤为酸性粘壤土.试验地土壤平均容重 1.13g/em,田间持水量 32.78%左右.土壤全N 含量 1.82g/kg,全 P 含量 2.25g/kg,全 K 含量11.o4g/kg.1.2 试验材料及方法供试材料为 22 年生中华猕猴桃早熟品种桂海
9、4 号,采用大棚架栽培,株行距 3m3m.选择在6 月下旬的晴天用 LI-6400 便携式光合测定系统(LIcot,USA)测定植物叶片的净光合速率 (),蒸腾速率(rr),气孔导度(Co,a),饱和气压差(VpdZ),胞间 CO 浓度(Ci)等生理指标,同时记录相关的环境因子,如有效光辐射(PAR),空气相对湿度(Vur/),叶温(刀 )等.测定时间为早上 8:oo 至下午 l8:oo,每隔 2h 测定 1 次,供试叶片选用树冠上层成熟,向阳的完整叶片.结果为 5 次测定的平均值.所有数据均由仪器自动记录,数据统计分析应用 Excel 和SPSS 软件.2 结果与分析2.1 中华猕猴桃各因子
10、的日变化情况典型的夏季气候条件下,PAR 呈倒 U 形(图1),早上 8 时即接近 1000la.mol/mS,12 时达一天中最大值,1835.78la.mol/mS,随后下降,下午 l6时仍有 1258.81la.mol/m2?S,一天中超过 1000panol/m?S 的时间近 8h,其平均值达到 1272.75la.mol/m?S;T/随着 PAR 的加强而增大,中午 l2 时至 l4 时变幅不大均在 42chz,一天中的均温为 39.34oC;R/-/一天中的变化趋势与死及 PAR 相反,早晚高,中午低,午后 l4 时达最低值 35.68%,比早上 8 时下降了 38.6%,18 时
11、恢复至近早上的湿度值.一一 Tr专毒苍40o3503oo25O猕猴桃桂海 4 号值一天中呈现出双峰曲线,在 lO 时达一天中最大值 l4.56p.mol/mS.而后下降,在 l2 时达低谷,l4 时有一小高峰出现,后持续下降,下午 l8 时仍维持在 3.82panol/m?S 左右,一天中的均值为 9.41panol/m?s,表明其在夏季生长较旺盛;在维持高的光合速率的同时,其也保持在较高水平,表现为单峰曲线,一天中均值为8.28mmol/m2?s,在午后 l4 时达到高峰(13.47mmol/m?S);一天中呈双峰形,上午 l0 时和下午 l4 时各有一高峰出现,下午的峰值比上午要高;vpa
12、t 为一单峰曲线,其峰值出现在正午 l2 时;Ci则与相反,低谷值出现在上午 lO 时(图 1).2.2 内外因子对中华猕猴桃光合和蒸腾的影响2.2.1 有效光辐射和空气相对湿度在夏季典型的天气条件下,与 PAR 呈极显着相关.上午值随着 PAR 的上升而上升,在 PAR 为 l4O0p.mol/m?S 左右时达最高值,其后随着 PAR 的继续升高而下降,在 PAR 达峰值时处于低谷,然后随 PAR 的下降有一小高峰出现,之后随 PAR 的持续下降而下降,在下午 l8 时仍有一天中最高值(26.24%).通过回归分析发现,PAR 与的关系呈抛物线型(图 2a),其方程如表 1,曲线的顶点为(1
13、408,10.84),说明在强光下桂海 4 号适应性较强.PAR 与呈极显着正相关(P0.01),与 PAR 的关系呈线性(图 2a,表 1),值随 PAR 的增大持续增大,在正午 PAR 最大时,仍未达最大值,而在 l4 时达最大,这也许是因为存在蒸腾饱和现象的缘故.RH 对和都呈负面影响,的低谷出现在 RIt 相对较低的时候,但却与达极显着负相关(图 2b,表 1),随着 Rtt 的降低而升高,在其达低谷时达最高值.2.2.2 叶温和饱和气压差叶温对光合有一定影响,净光合速率峰值出现在叶温较高时(39.13,41.8O),谷值出现在温度最高时(4z.64oC), 表明其能耐受一定程度的高温
14、.叶温对蒸腾影响显着,相关系数达 0.784,(PO.01)(图 2c,表 1).午前随口一 cjCond图 1 内外因子日变化Fig.1Thediurnalvariatiomofinfluencefactors罨 Pu0 口54321OOOQnl0IIl日 i852963O(s.八 0 目 HI)(g.目 T9970 西南农业 21 卷0tool/too1)Pn趋势线 ;口 Tr-n 趋势线圈 2 中华猕猴桃光合和蒸腾对内外因子的响应Fig.2ResponsesofPnandTrofActinidiachinenshtoinfluencefactors着叶温的升高,蒸腾增大,午后随其下降而降
15、低.蒸时,上升缓慢,随之出现峰值.c 对Pn 与均腾作用有助于降低叶片温度,免受高温伤害.饱和呈负相关,其中与 Pn 显着相关(图 2f,表 1).Pn 越气压差与光合作用呈正相关,但相关性很小,相关系大,其消耗的 CO:越多,c 就越低,反之,c 上升 ,表数为 0.105,(P0.05).饱和气压差与蒸腾速率呈明参与同化的 CO 减少,从而导致下降.极显着正相关(图 2d,表 1),饱和气压差增大,可加 2.3 各因子的综合作用大蒸腾动力,从而加速蒸腾作用.净光合速率和蒸腾速率呈极显着正相关(R=2.2.3 气孔导度和胞间 CO 浓度生理因子随着 0.410“);PAR 与 Ci,RtI
16、均呈极显着负相关(R=气候因子的变化而变化,但生理因子又反过来影响一 0.549 一,一 0.816 一),与Cond,vpdl,Tl 均呈极植物的光合和蒸腾.Cond 与光合,蒸腾均呈极显着显着正相关(R=0.487 一,0.828一,0.845 一);RH正相关(图 2e,表 1).一天中 Cond 与 Pn 一样呈双与 Cond,vpal,Tl 均呈极显着负相关(R=一 0.峰变化,上午随着气孔逐渐张开,Cond 升高,光合速 470 一,一 0.856 一,一 0.938 一),而与 c 呈极显着率升高,随着 PAR 的进一步增强,气孔部分关闭,光正相关(R=0.379 一);,Il
17、与 Cond呈显着正相关(R合出现低谷,随着 Cond 又一峰值的出现,出现一=0.227),与 c 呈极显着负相关(R=一 0.天中的第二峰值,之后再次下降;Tr 随着气孔的开 578 一),与呈极显着正相关(R=0.964“);张,Cond 的上升而上升很快,在中午气孔部分关闭与 c 呈极显着负相关(R=一0.636“).从表 1 中华猕猴桃桂海 4 号净光合速率与蒸腾速率随内外因子变化的回归方程Table1Relationshipsbetweennetphotosyntheticrate,transpirationrateofActinidiachinensGuihai4andrelat
18、edfactors有效光辐射 PARY=一 7.1E 一 06X2+0.020X 一 3.249相对湿度删 Y=一 0.079X+13.156气孔导度 Y=21.845X+3.517胞问 CO2 浓度 Ciy=一 0.081X+32.154饱和气压差 Y:0.440X+8.286叶温咒 Y=0.209X+1.343注:+P0.05,+P0.O1.3.一昭一一钉蚓加 c;一埘槲一加8_574 期莫凌等:桂北中华猕猴桃光合蒸腾特性及其影响因子研究 971以上分析不难看出,主要环境因子 PAR,Rtt,Tl 与c0,d2,等内在因子均对 ,产生了一定程度的影响,为进一步分析它们之间的数量化关系,对测
19、定结果进行了逐步回归,可得,与内外因子的多元线性方程,分别表示为:Pn=43.944+5O.9O2c0 一 O.118+O.495RH+7.112vpdl 一 1.508T/(复相关系数 R=0.976,F 值=295.298,P=0.000)(1)Tr=一 1.364 一 O.1O8R 日+21.049Gs+1.842Vpd/+0.011Ci(复相关系数 R=0.989,F 值=814.347,P=O.000)(2)这两个模型的每一个回归系数具有极高的显着性,均为重要变量.而 PAR 被剔除在外并不能说明其对于光合速率不重要(相关系数为 0.558 一),有可能是由于田间条件下植株表现出特殊
20、的“午休现象“, 使得 Pn 与其响应关系受到破坏所致 .3 结论与讨论光合作用是十分复杂的生理过程,植物叶片净光合速率与自身因素密切相关,又受环境因子的影响.研究结果表明,在夏季自然晴天条件下,中华猕猴桃桂海 4 号净光合速率日变化呈双峰曲线,表现出典型的“午休 “特征.这与刘应迪等 J,孙骞等【1 引测得的结果大致相同.但出现峰值和谷值的时间有所不同,这可能是由于各地气候条件及猕猴桃品种本身的原因造成.桂海 4 号净光合速率最大值出现在 1O 时,而在 12 时出现“午休“ 现象,而此时相对湿度不是日测最小值,气孔导度出现波谷,但也不是最小值,胞间 CO:浓度有所增加,说明气孔的关闭没有减
21、少对叶片 CO:的供应,“午休“ 的形成并不是气孔导度下降所造成,且蒸腾速率没有减少,而有效光辐射最大(1835.78iJ.,mol/m?s),较其顶点(1408mo/m2?s)高出 3O.4%,过量的光能引起了光抑制,它的一个显着特征就是表观量子效率的降低 u 引,从 1O 时的 0.0101 降至 12 时的 0.0051,说明出现“午休 “现象是非气孔因素造成的 .桂海 4号对于不同的光环境具有较强的适应性,其适应强光和高温(1408,10.84),(39.1341.8O) 的能力较美味猕猴桃(1348,16.79;1315,20.40;1333,18.14),(32.534.5)0 强
22、.何科佳等得出中华猕猴桃翠玉对高温强光的耐受性高于美味猕猴桃米良一号;竺元琦也认为中华猕猴桃比美味猕猴桃具有更强的抗高温能力.本研究支持上述观点.自然条件下,净光合速率和蒸腾速率是多因子综合作用的结果.本研究中,c0,Ci,Rtt,2,Tl皆为重要因子共同作用于光合速率,而 PAR 与这 5个因子均有显着相关关系,通过改变 PAR 来影响这些因子,从而提高光合速率;蒸腾作用是受 c0,R 日,vpaz 共同限制的,与光合速率一样,也可通过改变尸来达到降低蒸腾作用的目的.生产上可通过遮荫来达到这一目的.具体的遮荫方法及遮荫度等问题还有待于进一步研究.参考文献:1吴妹,张树源 ,沈允钢.昼夜温差对
23、小麦光合特性的影响J.西北植物.1998.18(1):103 109.2王志强,何方 ,牛良,等.设施栽培油桃光合特性研究J.园艺,2000.27(4):245250.3杨建民,张林平 ,张国良,等.大石早生李幼树光合特性研究J.河北农业大学,1998,21(2):34 38.4潘晓云,曹琴东 ,王根轩,等.扁桃与桃光合作用特征的比较研究J.园艺,2002,29(5).403 4o7.5谢田玲,沈禹颖 ,邵新庆,等.黄土高原 4 种豆科牧草的净光合速率和蒸腾速率日动态及水分利用效率J.生态,2004,24(8)16781685.6向小奇,陈军 ,陈功锡,等.猕猴桃夏季叶温,蒸腾及光合作用J.果树科学,1998,15(4)1368-369.7符军,王军 .高建社,等.几个猕猴桃品种净光合速率和蒸腾速率与环境因素的关系J】.西北植物,1998,18(1):9096.8刘应迪,李菁 ,石进校.美味猕猴桃净光合速率日变化与光合特性的初步研究J.生命科学研究,1999,3(4):34-4-352.9王新桂,李瑞高 ,李洁维,等.广西猕猴桃科研生产概况及发展对
