（生态学专业论文）粤西野生香根草光合生理生态特性研究.pdf

摘要 以粤西天然香根草为材料，利用“6 4 0 0 光合仪分别对不同月份香根草植株 的光合生理生态特性日动态和不同c 0 2 浓度下光有效辐射倍增的光合生理特性 进行了测定，研究了香根草的光合生理生态特性。主要研究结果如下： 春、夏季香根草叶片的净光合速率日变化呈单峰型，与秋季香根草叶片的净 光合速率日变化呈双峰型不同，午间气温升高，湿度下降，羧化效率下降应该是 香根草光合午休的主要原因。香根草叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率受 多个环境因子的综合影响，各个环境因子间相互制约，同一环境因子对净光合速 率、蒸腾速率和气孔导度的影响程度也不同，其中光有效辐射是香根草光合作用 影响最为强烈的因子，与香根草叶片的净光合速率和蒸腾速率均有极显著的相关 关系( p 0 0 1 ) 。光合生理特性中叶片的气孔导度受环境因子的限制程度最小， 在不良环境时，香根草叶片的气孔导度变化不大，开张度以维持正常的生理活动 为目的；在良好环境时，气孔导度随光照强度的增加而增大，以提高净光合速率， 加快生长。雨季是香根草的快速生长时期。 香根草叶片各光合生理因子与光合有效辐射递增均有极显著的相关关系 ( p 2 6 0 0 h 0 l 扩s ， 是典型的阳生植物。香根革气孔导度在一定程度上决定蒸腾速率的变化模式，而 叶面饱和蒸气压亏缺决定蒸腾速率的大小。香根草的水分利用能力随叶面饱和蒸 气压亏缺的升高而下降。 射 关键词光合作用；蒸腾速率；气孔导度；光合参数；环境因子；光有效辐 a b s t r a c t d i u m a ld y n a r n i co fp h o t o s y n t h e s i sa n dr e s p o n s e so fm ep h o t o s y m h e s i s c h a r a c t e r i s t i c st ot h ee r d l a l l c e dp h o t o s y n t l l c 廿cr a d i a t i o ni nd i 彘r e n tc 0 2 c o n c e n t r a t i o n so fw i l dv b t i v e rg r a s si nw e s t e mg u a n g d o n gw e r es t l j d i e di nt h i s e x p e r i m e n tb yl i 6 4 0 0p o r t a b l ep h o t o s y n t h e s i ss y s t e m r e s u l t sw e r ei n d i c a t e dm a t ： t h ed i 啪a lc u r v e o fn e tp h o t o s y n m e t i cr a t eo f 硒l dv e t i w rg r a s sw a sa s i n g l e - p e a k e dp a t 七e m i n s p r i n g a n ds u m m e r ，w h i c hw a sd i f f b r e n tf b mt l l e t w o h u m p e dc u e i na u t u m n t h e r ew a sa n o b v i o u s l y d e c r c a s ea tn o o n n o n s t o m a t a ll i m i t a t i o n ，c a r b o x y l e f f i c i e n c yw a st h em a i nc a u s e so ft h ed 印r e s s i o n n e tp h o t o s ”t h e t i cr a t e ( p n ) ，t r a n s p i r a t i o nr a t e ( n ) a n ds t o m a t a lc o n d u c t a n c e ( 曲 w e r ea f r e c t e db vv a r i o u se n v i r o n m e n t a lf a c t o r s v a r i o u se r i r o n m e n t a lf h c t o r sm u t u a l r e s 仃a i n te a c ho 也e r t h ei n f l u e n c eo fe n v i r 0 衄e n t a lf k t o r0 n 1 ep n ，r i ya i l dg sw a s d i 疵r e n t i nm i sp e r i o d ，p h o t o s y n t h e t i ca c t i v er a d i a t i o n ( p a r ) ，w h i c hw a s s i 卿n c a n t l y ( p o 0 1 ) c o r r e l a t i v ew i t hka n dt rw e r e ( p o 0 5 ) ，而5 月的气孔导度则达到极显著 ( p o ，0 5 ) 。蒸腾速率的变化曲线图与气孔导度的变化 曲线图非常一致，但是在4 月和5 月，气孔导度的大小并不完全决定蒸腾速率的大小， 4 月和5 月在低c 0 2 浓度下的气孔导度都高于高c 0 2 浓度下的气孔导度，但是4 月是高 c 0 2 浓度下的蒸腾速率高于低c 0 2 浓度下的蒸腾速率，而5 月气孔导度的差异极显著， 而蒸腾速率没有显著差异。从数值上比较这三个月份的蒸腾速率值，5 月份的蒸腾速率 值( 1 9 4 7 7 p m 0 1 m s 。) 明显比3 月和4 月的蒸腾速率值( o 2 2 1 7 4 3 眦1 0 1 m 一s 。1 和 o 3 8 2 3 2 阿o l m 。s - 1 ) 大，而4 局的蒸稽速率又大于3 月的蒸腾速率。蒸游速率的强 弱是表明植物水分代谢的一个重要的生理指标。一般地，净光合速率越高，蒸腾速率也 越高。叶面饱和蒸气压亏缺是植物蒸腾失水的直接动力，在同一月份不同c 0 2 浓度下 o 6 7o 5 o 4 ? o 3 _ _ 2 o 2 v 品0 1 0 05 0 4 ，、 苣 o 3 富 o 2 ， 0 1 o 3 月 。墨奏莩量暑 风 岁 f 虽量莩量量 5 月 。萎基量量曼 。fj 一 巍量萎蚤萎 圈2 - 2 香根草叶片气孔导度、蒸鹃速率、叶面饱和蒸气压亏缺和水分利用率对光合有效辐射倍增的响应 f i g2 2 r 船p o 峦e so f m es t o m a t a lc d u c t a n c e ，仃硼s p i m d o n 眦e ，啪埘v 印删r d e & m 锄d w a t e r l l s ee f f i c i e l l c y o f v e t i v e r l f t om ee n h a i l c c dp h o t o s y 劬e t i cr a d i a “o n 的净光合速率值差异不显著，因此叶面饱和蒸气压亏缺是造成蒸腾速率值在不同时期差 异大的主要原因。因此可知，气孔导度只是在一定程度上决定蒸腾速率的变化形式，而 叶面饱和蒸气压亏缺决定蒸腾速率的大小。 邬弱鲫坫0 0 咕如 表2 不同2 浓度下光台生理因子对p a r 响应的相关系数 t a b i e ic o m l a t i v er e l a t i o n s h i pb 吐w e e mp h y s i o l o g i c a l 蠡c t e r 3 帅dp 根i nd i 丘缸n tc 0 2c o n c 洲i o n 叶面饱和蒸气压亏缺初随光有效辐射的增加而上升，后随着光有效辐射的进一步增 加而下降( 图2 2 ) 。3 月叶面饱和蒸气压亏缺在不同c o 。浓度下差异不显著( p 0 0 5 ) ， 而4 月和5 月这两者之间的差异均达到极显著的程度( p 2 6 0 0u m o l _ m s 一，这与刘金祥教授等人的研究结果相一致【7 7 ；香根草的光补偿点在不同月份 有所不同，3 月和4 月的光补偿点小于5 0 m o l 瑚产s o 而5 月的光补偿点大于5 0 u m o l m 也s ，呈不断上升的状态，是典型的阳生植物。 香根革的气孔导度随着光有效辐射的递增先下降后上升，刘金祥教授等人认为是因 为随着p a r 的不断上升，净光合速率增大，植物体内c o z 消耗增大，叶片为了弥补c 0 2 的消耗和满足细胞光合作用的需要，从而调节机制发生作用，调节气孔，增大气孔导度， 加速外界c 0 2 向体内扩散【7 8 。本实验结果表明，在c 0 2 浓度倍增的情况下仍有如此现 象，c 0 2 的浓度的变化应该不是气孔变化的主要原因。光有效辐射的变化应该才是气孔 变化的主要原因。光强对光合作用主要有三方面的作用：提供同化力形成所需要的能量； 活化光合作用的关键酶和促进气孔开放；调节光合机构的发育等。而在这表现了光强促 进气孔开放的作用。至于低光合有效辐射低的时候，气孔导度有先下降后上升的现象， 这应该是气孔调节的后置现象，因为气孔对环境的变化作出反应是需要一定的时间的。 气孑l 导度只是在一定程度上决定蒸腾速率的变化模式，而叶面饱和蒸气压亏缺决定蒸腾 速率的大小。香根草的水分利用能力受叶面饱和蒸气压亏缺的影响，水分利用能力随叶 面饱和蒸气压亏缺的升高而下降。 参考文献 【1 】蒋高明植物生理生态学的学科起源与发展史问植物生态学报， 2 0 0 4 ，2 8 ( 2 ) ：2 7 8 2 8 4 【2 】杜林方光合作用研究的一些进展【j 】世界科技研究与发展， 1 9 9 9 ，2 7 ( 1 ) ：5 8 6 2 3 田大伦，等樟树幼树光合特性及其对c 0 2 浓度和温度升高的响应阴林业科学， 2 0 0 4 ，4 0 ( 5 ) ：8 8 ，9 2 4 】曹慧，等土壤水分胁追对短枝型苹果树光合速率的影响 j 山西农业大学学报， 2 0 ( 4 ) ：3 5 6 3 5 9 5 】陶俊，等银杏光合特性的研究 j 园艺学报， 1 9 9 9 ， 2 6 ( 3 ) ：1 5 7 1 6 0 【6 l d s osb ， k i m b a l lba e 艉c t so fa t o m o s p h e r i cc 0 2c n r i c h r n e n to np h o t o s y n t h e s i sa n d g r o w c l lo f s o u ro m g et r e e s j 】p l a n tp h y s i 0 1 ， 1 9 9 2 ， 9 9 ( 1 ) ：3 4 1 3 4 3 7 】曹慧，等水分胁追对短枝型果树光合速率日变化的影响明山西农业科学，2 0 0 0 ， 2 8 ( 3 ) ：5 3 5 5 【8 】孙艳，等两种黄瓜接穗在同一砧木上对生长状况影响的研究 j 西北植物学报， 2 0 0 2 ， 2 2 ( 1 ) ：1 6 3 1 6 7 9 李长缨，等光强对黄瓜光合特性及亚适温下生长的影响 j 】园艺学报， 1 9 9 7 ，2 4 ( 1 ) ：9 7 9 9 1 0 】马成仓，等内蒙古高原甘蒙锦鸡儿光合作用和水分代谢的生态适应性研究【j 】植 物生态学报，2 0 0 4 ，2 8 ( 3 ) ：3 0 5 3 1 1 1l 】吴彦琼， 等外来植物南美蟛蜞菊、裂叶牵牛和五爪金龙的光合特性佣生态学报， 2 0 0 4 ，2 4 ( 1 0 ) ：2 3 3 4 2 3 3 9 1 2 】f o o t ek & s c h a e d l em s e a s o n a if i e l dr a t e so f p h o t o s y n 血e s i sa n dr e s p i f a t i o ni ns t e m so f p o p u l u st r e m u l o i d e s ( j 】p l a n tp h y s i o l o g y s u p p l ， 1 9 7 4 ，5 3 ：3 5 2 3 5 9 1 3 】n e l s o n ， cj e ta 1 a d v a i l c e si n p h ”i o l o 蹦a n dm 0 1 e c u l a rb i o l o g yd i s c u s s i o n i n t e m a t i o n a lc r o ps c i e n c ec o n g r e s s j a m e s ， i o w a ，u s a ，1 4 2 2j u l y1 9 9 2 ， p p ， 7 1 3 7 1 4 1 4 】朱春全韩国松及其伴生种光合作用和呼吸的研究 d 】：【博士学位论文】哈尔滨：东 北林业大学，1 9 9 1 【1 5 】胡绪兰国外果树光合作用的研究进展【j 园艺学文摘， 1 9 83 ，( 5 ) ：1 9 1 6 许大全光合作用及有关过程对长时期高c 0 2 浓度的响应田植物生理学通讯， 1 9 9 4 ，3 0 ( 2 ) ：8 l _ 8 7 1 7 】蒋高明，等大气c 0 2 浓度升高对植物的直接影响【j 】植物生态学报，1 9 9 7 ， 2 1 ( 6 ) ：4 8 9 5 0 2 18 】林伟宏植物光合作用对大气c 0 2 浓度升高的反应 j 】生态学报，1 9 9 8 ，1 8 ( 5 ) ：5 2 9 5 3 8 1 9 】林伟宏，等大气c 0 2 浓度和温度升高对水稻叶片及群体光合作用的影响【j 】植物 学报， 1 9 9 9 ，4 1 ( 6 ) ：6 2 4 6 2 8 【2 0 】张小全，徐德应c 0 2 增长对杉木中龄针叶光合生理生态的影响【j 】生态学报， 2 0 0 0 ， 2 0 ( 3 ) ：3 9 0 一3 9 6 2 1 江波，等臭氧处理对植物光合产物的影响 j 】山西农业大学学报， 1 9 9 5 ，1 5 ( 2 ) ：1 3 9 1 4 1 2 2 s a n t o s ， i e ta 1 p l a l l t so f z e am a y sd e v e l o p e du n d e re n h a l l c e du v - b r a d i a t i o n 明 p h y s i o lp l a n t ， 1 9 9 3 ，8 3 ：3 7 3 3 8 0 2 3 t e r a ， a hc h a l l g e so f g r o w t ha i l d p h o t o s y n t h c t i cc 印a c 蚵o f r i c e m i n c r e a s e d u v - dm d i a t i o n j ， p 1 1 y s i o lp 1 a n t ， 1 9 9 1 ，8 0 ：5 一1 1 【2 4 】侯扶江，等田间增加紫外线( u v ) 辐射对大豆幼苗生长和光合作用的影响 j ， 1 9 9 8 ，2 2 ( 3 ) ：2 5 6 2 6 1 【2 5 】刘芸草本攀援植物的生理生态、生育生态及其适应性的研究 d ： 博士论文】广 州：中山大学 2 6 林金科茶树光合作用的年变化【j 】福建农业大学学报， 1 9 9 9 ，2 8 ( 1 ) ：3 8 _ 4 2 2 7 】潘瑞炽主编植物生理学 m 】第四版北京：高等教育出版社，2 0 0 1 ， 5 4 9 9 2 8 许大全光合作用及有关过程对长时期高c 0 2 浓度的响应 j 植物生理学通讯， 1 9 9 4 ，3 0 ( 2 ) ：8 1 - 8 7 2 9 ( 沁n d e r s o nca ，w u l l s c b l e g e rsd p h o t o s y n 恤e s i sa c c l i f m t i o ni n 订e e st or i n s i n g a t m o s p h e r i cc 0 2 ：a b r o a d e r p e r s p e c t i v e 【刀p h o t o s y n 也e s i sr e s ， 1 9 9 4 ，3 9 ：3 6 9 3 8 8 3 0 c o l e s j 跏e s f a ) ， j 0 n e s - r - c h r i s t i a n e 髓c to ft e m p e r a t u r eo np h o t o s y n m e - s i sl i g h t r e s p o n s e a n dg r o w t ho f 仍u rp h ”o p l a n t h o ns p e c i e si s o l a t e d 丘o mat i d a l 丘_ e s b w a t e r r i v e r 【j 】j o u m a l 一o f _ p h y c 0 1 0 9 y ， f e b ， 2 0 0 0 ；3 6 ( 1 ) ：7 1 6 ， 3 l 】郭培国，李荣华提高环境c 0 2 浓度和环境温度对植物光合作用的影响 j 广州师 院学报，1 9 9 8 ， 2 0 ( 5 ) ：5 1 5 4 3 2 】刘东焕，赵世伟等植物光合作用对高温的响应 j 1 植物研究， 2 0 0 2 ，2 2 ( 2 ) ：2 0 5 2 0 9 3 3 】徐克章，曹正菊等人参叶片光合作用和气孔开闭日变化的研究 j 】植物生理学通 讯，1 9 8 7 ，( 3 ) ：3 5 3 6 3 4 】陈绍光，李燕南，王沙生空气和土壤干旱对不同杨树种类无性系生长及光合的影 响【j 】北京林业大学学报， 1 9 6 6 ，1 8 ( 3 ) ：3 6 4 1 3 5 葛滢，常杰，陈增鸿等石砾净光合作用与环境因子的关系田浙江林业科学， 1 9 9 9 ，1 9 ( 2 ) ：3 0 3 5 3 6 l a w l o rdwp h o t o s y n m e s i s ，p r o d u c t i o na n de n v i m n m e n t j o 啪a lo fe x p 甜m e n t - a l b o t a i l y j f1 9 9 5 ， 4 6 ：1 3 8 9 1 3 9 6 3 7 潘瑞炽主编植物生理学【m 】第四版北京：高等教育出版社，2 0 0 1 ， 5 4 9 9 3 8 f e m a n d e zn ，r 0 幽g u e zp o ，e ta 1 e v a l u a t i o no f d i 腩r e n ts o i la i l dw a t e rc o n s e r v a t i o n p r a c t i c e si nah i 啦v e n e z u e l a na 鲥c u l 哳a 1w a t e r s h e d j s t u d yo fw 酞e re r o s i o na n d c o n 打0 1s t r a l e g i e s ，1 9 9 5 ，4 7 ：8 9 9 4 【3 9 d a l t o npa ， e t 越v e t i v c rg r a s sb e d g e sf o re r o s i o nc o n 廿0 1o nac f o p p e d 矗o o dp l a i n ： h e d g e h y d u a u l i c a j 】a 鲥c w i t e r m a i l a g e m e m ， 1 9 9 6 ，3 l ：9 l 一1 0 4 4 0 g r e e n f i e l d jc v b t i v e r g r a s s ： t l l ei d e a l p l a i l t f b r v e g e t a t i v e s o i la n dm o i s t u r e c o n s e r v a t i o n j 】t h ew o r l db a n k ，w a s h i n g t o nd c ，1 9 9 5 ，3 3 8 4 1 t a n t u n l a s t a b i l i z a t i o no f h i 曲w a y r o a d c u t s w i 也v e t i v e r 【j 】v e t i v e r n e w s l e t t e r ， 1 9 9 3 ， ( 1 0 ) ：1 7 4 2 t i w a r i sc ，e t a 1 v e g e t a t i v eh e d g e r o w s f o rc r o s i o nc o r l 订o l i ns o u t h w e s t e m m i s s i s s i p p i j v i t i v e r n e w s l e t t e r ， 1 9 9 3 ， ( 1 0 ) ：1 9 【4 3 夏汉平，刘世忠，敖惠修香根草等三种植物的抗盐性比较【刀应用与环境生物学报， 2 0 0 0 ，6 ( 1 ) ：7 1 7 【4 4 夏汉平香根草和水花生对垃圾污水中n 、p 、c l 的吸收效果 j 】植物生态学报， 2 0 0 0 ，2 4 ( 5 ) ：6 1 3 6 1 6 。 【4 5 】夏汉平，束文圣香根草和百喜草对铅锌尾矿重金属的抗性与吸收差异研究 j 】生态 学报，2 0 0 1 ，2 1 ( 7 ) ：1 1 2 1 1 1 2 9 4 6 】龙健，黄昌勇，滕应，等天台铅锌矿区香根草等几种草本植物的重金属耐性 j 】应 用与环境生物学报，2 0 0 3 ，9 ( 3 ) ：2 2 6 2 2 9 4 7 夏汉平，敖惠修，何道泉，等香根草在土壤改良和水土保持中的作用【j 热带地理， 1 9 9 6 ， 1 6 ( 3 ) ：2 6 52 7 0 4 8 司友斌，包军杰，曹德菊，等香根草对富营养化水体净化效果研究【j 应用生态学 报，2 0 0 3 ，1 4 ( 2 ) ：2 7 7 。2 7 9 【4 9 】陈旭晖，r d - h i l l ，夏锦慧香根草旄肥与防治土壤侵蚀的效果【j 】西南农业学报， 1 9 9 8 ，1 1 ( 2 ) ：5 2 5 7 【5 0 】夏汉平，王庆礼，孔国辉垃圾污水的植物毒性和植物净化效果之研究明植物生态 学报，1 9 9 9 ，2 3 ( 4 ) ：2 8 9 3 0 1 5 1 】马国华，夏汉平，羡蕴兰香根草不同外植体诱导体细胞胚胎发生和器官发生 j 】热 带亚热带植物学报，2 0 0 0 ，8 ( 1 ) ：5 5 5 9 5 2 夏汉平，刘世忠香根草优良生态型筛选研究 j 】草业学报， 2 0 0 3 ，1 2 ( 2 ) ：9 7 一 1 0 5 【5 3 y o o mpk e x t r a c t sf r o mal o o k s e ea tv e t i v e rg r a s si nm a l a y s i a f i r s tp r o g r e s s 阴n e w o 订db a t l 】( ，w a s h i n g t o ndc ，8 6 9 6 5 4 】m u c c i a r e l l im ， g a l l i n om ，e ta 1 c a l l u si i l d u c t i o na 1 1 dp l a n tr e g e i lc r a _ c i o ni n 塘舭，f 口 z 赴瓣以抽以鲻【j 】p 1 a n tc e l l ， t i s s u ea n do r g a nc u l t u r e ， 1 9 9 3 ，1 6 ：1 5 2 4 5 5 】a d a m s rp ， e t “。d n an n g e i p r i r 吐撂r e v e a l sc l o n a ln a t 岍eo fv e t i v e r i a z i z a i l i o i d e s ( l ) n a s h ，g 谢n 砒ea 1 1 ds o u r c e so fp o t e 埘a ln e wg e m p l 鹊m mm o l e c u l a r e c o l o g y 1 9 9 1 ，( 5 ) ：1 2 【5 6 刘玉珊新鲜香根草出油多、蒸馏快、油质好川热带作物， 1 9 6 0 ，7 ：2 1 。2 6 【5 7 】李晋辉香根草根系保留长度对其生长的影响叨热带作物， 1 9 5 9 。1 8 ：1 4 1 9 【5 8 庞廷辉，等香根草快速繁殖法 j 】热带作物， 1 9 5 8 ， 1 2 ：1 6 2 1 【5 9 丁光敏，方德厚香根草育苗技术初探【j 】中国水土保持， 1 9 9 0 ， 9 ：3 7 4 1 2 8 【6 0 陈法扬，李风，程洪香根草引种实验研究 j 】水土保持通报，1 9 9 1 ，1 l ( 3 ) ：6 0 6 4 【6 1 】高维森，张宁，张信宝香根草引种试验初报叨中国水土保持，1 9 9 l ，( 2 ) ：2 9 3 1 【6 2 】夏汉平，敖惠修，何道泉，等香根草在土壤改良和水土保持中的作用 j 】热带地 理，1 9 9 6 ， 1 6 ( 3 ) ：2 6 52 7 0 、 【6 3 】阮伏水，周伏建坡土果园开发水土保持新模式田农村生态环境， 1 9 9 5 ，1 1 ( 2 ) ：7 1 0 、， 6 4 】张菁滨海风沙地香根草篱防风固沙效应与应用前景【j 】香根草研究与展望北京： 农业科技出版社，1 9 9