無(wú)患子夏季光合速率日變化研究

廖興國(guó)，言議超，郭圣茂

(1.江西省贛州市人民政府森林防火指揮部辦公室，江西 贛州 341000；2.湖南省株洲市林業(yè)局，湖南 株洲 412000；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與藝術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330045)

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無(wú)患子夏季光合速率日變化研究

廖興國(guó)1，言議超2，郭圣茂3

(1.江西省贛州市人民政府森林防火指揮部辦公室，江西 贛州 341000；2.湖南省株洲市林業(yè)局，湖南 株洲 412000；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與藝術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330045)

采用Li-6400便攜式光合系統(tǒng)分析儀，對(duì)夏季無(wú)患子葉片的光合速率日變化進(jìn)行了測(cè)定。測(cè)定結(jié)果表明：夏季無(wú)患子葉片的光合速率日變化呈雙峰型曲線(xiàn)，與很多植物一樣，存在光合“午休”的現(xiàn)象。第一次高峰出現(xiàn)在中午12:00左右，第二次高峰出現(xiàn)在下午15:00左右，日最大的凈光合速率值為13.80 μmol/m2·s。此外，凈光合速率(Pn)與氣孔導(dǎo)度(Cond)、蒸騰速率(Trmmol)、胞間二氧化碳濃度(Ci)間存在相關(guān)性。

夏季；無(wú)患子；光合速率；日變化；光合“午休”

1　引言

無(wú)患子(SapindusmukorossiGaertn.)是無(wú)患子科(Sapindaceae)無(wú)患子屬(Sapindus)落葉喬木，別名“肥皂樹(shù)”，分布廣泛，在東南亞各國(guó)、我國(guó)的臺(tái)灣省及淮河以南各省區(qū)均有分布[1]。其根系非常發(fā)達(dá)，很耐干旱貧瘠，低山、丘陵及石灰?guī)r山地最常見(jiàn)[2]。無(wú)患子樹(shù)形優(yōu)美，抗蟲(chóng)抗害能力強(qiáng)，為園林觀(guān)賞、綠化造林的首選樹(shù)種[3]。無(wú)患子也是我國(guó)傳統(tǒng)中藥材[4]，在開(kāi)發(fā)生物洗滌劑及天然化妝品等方面應(yīng)用廣泛[5]。因無(wú)患子種仁含油量超過(guò)40%[6]，所以，作為生物質(zhì)原料樹(shù)種的無(wú)患子，越來(lái)越受到人們的關(guān)注[7]。

目前，無(wú)患子的研究主要集中在開(kāi)發(fā)利用[8]、育苗技術(shù)[9]、有效成分提取[10]等方面。本文主要研究夏季無(wú)患子光合速率的日變化, 從而揭示其光合作用的基本生理生態(tài)特性和規(guī)律，以期為無(wú)患子的栽培生產(chǎn)提供理論參考。

2　材料與方法

2.1試驗(yàn)材料

供試無(wú)患子種子來(lái)源于九江市廬山區(qū)，2015年3月播種于江西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技園，進(jìn)行常規(guī)管理，測(cè)定時(shí)苗木的平均高度為130 cm。

2.2試驗(yàn)方法

選擇2015年8月下旬的一個(gè)晴天，進(jìn)行光合作用日變化的測(cè)定，在樣地調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇具有代表性的5株無(wú)患子為研究對(duì)象。采用美國(guó) LICOR公司生產(chǎn)的Li-6400便攜式光合系統(tǒng)分析儀，選擇每株無(wú)患子中上部向陽(yáng)的5片功能葉進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定時(shí)間為8:00～18:00，每隔1 h測(cè)定1次，每片葉子重復(fù)測(cè)定5次，分析數(shù)據(jù)取平均值。每一時(shí)段的Pn、Trmmol、Cond、Ci等，儀器會(huì)自動(dòng)記錄。數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。

3　結(jié)果與分析

3.1無(wú)患子葉片Pn日變化

從圖1來(lái)看，無(wú)患子葉片Pn的日變化曲線(xiàn)呈現(xiàn)明顯的雙峰型，中午12:00出現(xiàn)最大峰值，值為13.80 μmol/m2·s，此后Pn下降，到14:00前后出現(xiàn)低谷值，值為10.47 μmol/m2·s。而后 Pn又上升，第二個(gè)峰值出現(xiàn)在15:00左右，其值為 12.00 μmol/m2·s，在此之后呈直線(xiàn)迅速下降，到18:00左右，恢復(fù)到早晨的水平。

圖1　無(wú)患子葉片凈光合速率日變化

3.2無(wú)患子葉片Pn、Cond間的關(guān)系

從圖2來(lái)看，無(wú)患子葉片的Cond日變化也呈雙峰型曲線(xiàn)。12:00前后，氣孔導(dǎo)度出現(xiàn)第一個(gè)高峰, 值為0.59 μmol/m2·s，隨后，逐漸呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，到13:00左右出現(xiàn)一個(gè)低谷值，而后又逐漸開(kāi)始上升，第二個(gè)高峰出現(xiàn)在14:00左右，值為0.45 μmol/m2·s，在這之后，又開(kāi)始逐漸下降。

圖2　無(wú)患子葉片凈光合速率與氣孔導(dǎo)度日變化

3.3無(wú)患子Pn、Trmmol間的關(guān)系

從圖3來(lái)看，無(wú)患子葉片的Trmmol日變化曲線(xiàn)也呈雙峰型。Trmmol的最小值是在清晨和傍晚時(shí)，從上午8:00開(kāi)始，Trmmol便一直呈上升的趨勢(shì)，第一次高峰出現(xiàn)在12:00，其值為13.42 μmol/m2·s，到15:00 又達(dá)到第二次高峰，其值12.21 μmol/m2·s。

圖3　無(wú)患子葉片凈光合速率與蒸騰速率日變化

3.4無(wú)患子葉片Pn、Ci間的關(guān)系

從圖4來(lái)看，無(wú)患子葉片Ci的濃度在清晨的時(shí)候較高，8:00時(shí)達(dá)到第一個(gè)高值, 接著呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，到 12:00出現(xiàn)一低谷，隨后逐漸上升，到14:00時(shí)又出現(xiàn)一個(gè)小的高峰，以后Ci又有所回升。夜晚植物通過(guò)呼吸作用，產(chǎn)生了大量的CO2，所以，早晨空氣中的CO2濃度較高，9:00 Ci達(dá)最大，植物光合作用伴隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)，光合速率不斷地加快，CO2濃度自然降低，在12:00 Pn達(dá)到最大時(shí)，CO2濃度急速下降，產(chǎn)生低谷值；在14:00時(shí)產(chǎn)生光合“午休”時(shí)，Pn達(dá)到低谷時(shí)，胞間CO2濃度上升到一個(gè)高峰；到15:00 Pn出現(xiàn)第二次高峰時(shí)，胞間CO2濃度出現(xiàn)第二次低谷。

圖4　無(wú)患子葉片凈光合速率與胞間CO2濃度日變化

3.5無(wú)患子葉片Cond、Trmmol之間的關(guān)系

從圖5來(lái)看，無(wú)患子葉片Cond的日變化、Trmmol的日變化曲線(xiàn)均是呈雙峰型，并且在相同時(shí)間出現(xiàn)第一次峰值，因此，Cond、Trmmol日變化之間的規(guī)律，存在一定的相關(guān)性。由于光照逐漸增強(qiáng)，氣溫升高，氣孔導(dǎo)度增大，增大了無(wú)患子葉片內(nèi)外水汽的壓力差，使蒸騰速率增強(qiáng)，午后隨光照逐步增強(qiáng)，導(dǎo)致葉溫升高，蒸騰作用加劇，使葉片過(guò)多失水，當(dāng)水分供應(yīng)不充足時(shí)，植物會(huì)以關(guān)閉氣孔形式來(lái)減少水分散失，這就使得氣孔阻力逐漸增大，Cond逐漸降低，Trmmol逐漸下降[7]。所以，在15:00以后的Cond、Trmmol的曲線(xiàn)均呈下降的趨勢(shì)。

圖5　無(wú)患子葉片氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率日變化

4　結(jié)語(yǔ)

本次試驗(yàn)結(jié)果表明，午間Ci的濃度較低和氣孔張開(kāi)的程度減小是導(dǎo)致無(wú)患子夏季出現(xiàn)光合“午休”的主要兩個(gè)原因。

試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)患子Pn日變化為不對(duì)稱(chēng)的雙峰型曲線(xiàn)，最大值出現(xiàn)在12:00前后, 為13.80 μmol/m2·s；15:00又出現(xiàn)第二個(gè)峰值，為12.00 μmol/m2·s。具有典型的“午休”特征，在該試驗(yàn)中出現(xiàn)此現(xiàn)象的時(shí)間為14:00。

無(wú)患子葉片Trmmol日變化為雙峰型曲線(xiàn)，其第一次高峰出現(xiàn)在12:00前后，為13.42 μmol/m2·s，午后第二次峰值出現(xiàn)在15:00左右，為12.21 μmol/m2·s，Trmmol的日變化與Pn的日變化趨勢(shì)幾乎一致。

無(wú)患子葉片Cond日變化為雙峰型曲線(xiàn), 高峰值出現(xiàn)在12:00前后，為0.59 μmol/m2·s，午后的峰值出現(xiàn)在14:00左右，為0.45 μmol/m2·s, Pn及Cond日變化的曲線(xiàn)，幾乎成步調(diào)一致的變化趨勢(shì)。

[1]辜夕容.不同種源無(wú)患子的種子品質(zhì)差異分析[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,31(6):51～54.

[2]徐啟定.無(wú)患子的生態(tài)功效和利用價(jià)值[J].安徽林業(yè),2010(3):64.

[3]黃順.優(yōu)良的造景樹(shù)：無(wú)患子[J].園林,2004(9):42.

[4]周愛(ài)紅.無(wú)患子的用途及栽培技術(shù)[J].林業(yè)科學(xué),2011(7):213.

[5]林文榮.無(wú)患子開(kāi)發(fā)利用前景[J].林業(yè)勘察設(shè)計(jì),2007(2):118～120.

[6]王建章,吳子斌.無(wú)患子籽油成分分析與提取工藝研究[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)研究,2010,31(1):48～50.

[7]閆瑞,錢(qián)春.新型生物質(zhì)能源樹(shù)種無(wú)患子在重慶的發(fā)展優(yōu)勢(shì)分析[J].南方農(nóng)業(yè),2012,6(6):103～105.

[8]李雪琴.建寧縣無(wú)患子能源林引種育苗技術(shù)[J].綠色科技,2013(11):44～45.

[9]黃素梅,王敬文,杜孟浩，等.無(wú)患子的研究現(xiàn)狀及其開(kāi)發(fā)利用[J].林業(yè)科技開(kāi)發(fā),2009,23(6):1～5.

[10]呂瑋,陳登龍,余道國(guó)，等.無(wú)患子皂苷的提純工藝研究[J].化學(xué)工程與裝備,2013(10):14～18.

2016-07-06

廖興國(guó)(1987—)，男，碩士，助理工程師，主要從事?tīng)I(yíng)造林、森林防火方面的工作

郭圣茂(1970—)，男，博士，副教授，主要從事森林資源培育方面的教學(xué)與研究工作。

S794.9

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1674-9944(2016)15-0061-02