不同光強對美國紅櫨光合特性的影響

張 超

（太原大學外語師范學院，山西太原030012）

美國紅櫨（Cotinus coggygria‘Royal purple’）為漆樹科黃櫨屬美國黃櫨（C.coggygria）的變種，其葉色在春季為鮮紅或紫紅；入夏后，上部新生葉保持紅紫色，下部葉逐漸轉綠；入秋后葉片鮮紅動人，一般作為園林建設中的彩葉植物。按前人對彩葉植物的定義進行分類[1-2]，美國紅櫨屬葉色多變、表現優秀的彩葉樹木，也是北京等地的5大栽培樹種之一[3]。關于美國紅櫨的快繁與栽培[4]、組織培養[5]方面的研究較多，而光照是影響彩葉植物葉色變化最重要的環境因素[6-7]。葉片是進行光合作用最主要的器官，其對生境條件的變化最為敏感[8]。目前，關于光照強度對彩葉植物葉片光合特性的研究報道還不多。

本試驗是繼美國紅櫨在不同光質下光合特性研究[9]之后，為進一步研究不同光強對其光合特性的影響所進行的，目的是為彩葉植物常規的園林養護工作和保證葉色正常表達提供一定的參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗以山西農業大學林學院苗圃內2年生美國紅櫨為試材。試驗地位于山西省中部，海拔790 m，屬溫帶大陸性季風氣候，春季多干旱風，夏季炎熱，秋季涼爽，冬季寒冷，晝夜溫差大，年均溫9℃左右；1月份均溫7℃左右，7月均溫為23℃左右，年降水量540 mm，無霜期140～180 d。

1.2 試驗設計

本試驗采用單因素設計，3個處理（含對照），隨機區組排列，3次重復。以市售黑色遮陽網分別進行覆蓋處理：處理1.加蓋1層遮陽網遮光，相對光強為60%；處理2.加蓋2層遮陽網遮光，相對光強30%；對照（CK）不使用遮陽網，在無其他遮擋物的自然條件下受光，相對光強100%。每個處理選取3株，共27株，處理期為35 d。采用TES-1332A型數位式照度計測定光照強度。

1.3 光合特性的測定

采用美國CID公司生產的CI-301PS型便攜式光合測定系統，使用開放氣路進行美國紅櫨葉片光合特性的測定。分別于2007年6月10日，6月15日和6月20日進行。測定時間為7：00—18：00，選擇生長于樹冠東南方，由頂部向下第5個枝條上發育良好的功能葉3片，每隔1 h測定一次，每次測定讀數3次，計算平均值。

光合測定系統直接輸出的數據有：時間（t），葉面積（cm2），大氣溫度（Ta，℃），葉表面溫度（T1，℃），光合有效輻射（PAR，μmol/（m2·s）），空氣相對濕度（RH，%），細胞間隙CO2的體積分數（Ci，μL/L），凈光合速率（Pn，μmol/（m2·s）），蒸騰速率（Tr1，mmol/（m2·s）），氣孔導度（Gs，mmol/（m2·s））等生理指標。

2 結果與分析

2.1 不同光強下凈光合速率的日變化

不同光強下處理35 d后，葉片的凈光合速率測定結果如圖1所示。

從圖1可以看出，對照的凈光合速率日變化曲線呈雙峰曲線，出現了明顯的“午休”現象，一天中的凈光合速率高峰分別出現在11：00和15：00，峰值分別是4.07，3.88μmol/（m2·s）；處理1葉片的凈光合速率的日變化呈單峰曲線，高峰出現于13：00，峰值為4.9μmol/（m2·s），明顯高于對照，且全天較長時間凈光合速率都維持在較高的水平；處理2葉片的凈光合速率日變化也呈單峰曲線，高峰出現在13：00，峰值為4.04μmol/（m2·s），低于處理1與對照的峰值。

2.2 影響光合作用的主要生理生態因子的日變化

2.2.1 光合有效輻射的日變化 不同光強下處理35 d后，光合有效輻射的測定結果如圖2所示。

由圖2可知，不同光強下的光合有效輻射日變化基本都呈拋物線型，但處理與對照的光合有效輻射強度差別極大。其中，處理與對照的峰值都出現在13：00左右，對照的峰值為580μmol/（m2·s），處理1的峰值為348μmol/（m2·s），而處理2的峰值為131.5μmol/（m2·s）。

2.2.2 大氣溫度日變化 3種不同光強下的大氣溫度日變化測定結果如圖3所示。

2.2.3 胞間CO2濃度的日變化 不同光強下處理35 d后，對美國紅櫨葉片胞間CO2濃度的日變化進行測定，結果如圖4所示。

由圖4可知，各處理與對照的美國紅櫨葉片的胞間CO2質量分數的日變化基本與其葉片的凈光合速率日變化進程相反，這主要是因為凈光合速率較大的時候，固定CO2較多，導致胞間CO2質量分數的降低；當中午光合降低的時候，胞間CO2質量分數的上升。

2.2.4 蒸騰速率的日變化 不同光強下處理35 d后，對美國紅櫨葉片蒸騰速率的日變化進行測定，結果如圖5所示。

從圖5可以看出，不同光強處理下的美國紅櫨葉片蒸騰速率均呈單峰曲線，處理與對照的蒸騰速率均從7：00開始隨光照強度的增強和大氣溫度的上升呈逐漸上升趨勢，12：00—13：00時達到最高峰，隨后下降。日蒸騰速率表現為處理2＞處理1＞對照。

2.2.5 氣孔導度的日變化 由圖6可知，不同光強處理下美國紅櫨葉片的氣孔導度日變化為單峰曲線，而對照的日變化為雙峰曲線。在7：00—12：00，處理1和處理2的氣孔導度絕對值均大大高于對照，有利于氣孔張開，但是12：00以后，氣孔導度出現明顯的下降。一天中，對照的氣孔導度始終最低，這是由于在自然條件下，光合有效輻射大，引起氣孔部分關閉所造成的。

3 結論與建議

（1）在不同光強處理下，美國紅櫨葉片的凈光合速率日變化不同。相對光強60%和30%處理的凈光合速率的日變化呈單峰曲線。最高峰均出現在13：00左右，分別為4.9，4.04μmol/（m2·s）；而對照的凈光合速率日變化呈雙峰曲線，有明顯的“午休”現象，一天中的高峰分別出現在11：00和15：00，峰值分別是4.07，3.88μmol/（m2·s）。

（2）從不同光強下的凈光合速率的日變化可以看出，處理1，2的凈光合速率峰值均高于對照，這說明自然條件下的光照強度過大，可能會使處于光合誘導期的光合機構受到傷害，進而會影響植物的凈光合速率，也會導致葉片蒸騰速率加快，使體內含水量降低，抑制植物生長[10]，而適當的減弱光照強度會在一定程度上提高植物的凈光合速率；同時也表明，光合作用可以在弱光下正常進行，而在光照最強時光合速率下降，說明美國紅櫨有較為明顯的光抑制效應，是具有一定耐陰性的彩葉植物。

（3）美國紅櫨的氣孔導度日變化趨勢與其光合速率的日變化趨勢類似，證明氣孔導度與光合速率間存在明顯的相關性，氣孔作為植物葉片水汽和CO2進出的門戶，控制著植物的光合作用和蒸騰作用[11-13]，是影響光合速率的直接因素之一。

美國紅櫨在北方強日照地區栽培時，可適當地進行遮光處理，以促進植物的生長、保護植物免受日灼傷害。但是光照強度改變，也會導致葉片內葉綠素、花色素苷的含量和比例發生改變，如花色素苷含量下降、葉綠素b的含量上升等現象，均會導致葉色變化，降低其觀賞性，故在彩葉植物上應用還需慎重。建議針對應用愈加廣泛的彩葉植物[14-15]，可開展不同品種、不同生長期的觀測，使彩葉植物的生長發育和葉色表達能夠達到平衡，為觀葉苗木生產提供更詳實的依據。

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