三種豆科植物光合特征初步研究

瞿思民，吳夏華，瞿巧文，尹瑞安

（漸江省慶元縣林業(yè)局，浙江慶元 323800）

山核桃（CaryacathayensisSarg.為我國特有的高檔干果和木本油料植物，20世紀(jì)80年代隨著人們生活水平的提高及對(duì)保健休閑產(chǎn)品需求的增加，農(nóng)民種植山核桃積極性高漲，每年新增面積約3萬畝。山核桃栽培中，農(nóng)民為采收方便，大量使用除草劑去除林地雜草，從而造成山核桃林生物多樣性下降、病蟲害加劇、水土流失等生態(tài)問題。

隨著人們生態(tài)意識(shí)的增強(qiáng)和山核桃產(chǎn)業(yè)的的可持續(xù)發(fā)展，如何在保持山核桃經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和社會(huì)效益的最大化，是擺在當(dāng)?shù)卣土洲r(nóng)面前的一個(gè)重大問題。林草復(fù)合栽培是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、改變單一種植結(jié)構(gòu)、提高單位面積產(chǎn)出量及生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑［7－9］。近幾年山核桃產(chǎn)區(qū)林業(yè)技術(shù)部門對(duì)林下生草栽培進(jìn)行了一系列的探索，如不同生草的選擇、栽培模式及技術(shù)等，選擇的草種包括白三葉（TrifoliumrepensLinn.）、紫云英（AstragalussinicusL.）和紫花苜蓿（MedicagosativaL.），黑麥草（Loliumperenne）、油菜（Brassica chinensisL.）等。本文對(duì)栽植于山核桃林下的三種豆科植物的光合生理進(jìn)行初步研究，以期為山核桃林下生草栽培提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

實(shí)驗(yàn)地設(shè)在浙江省臨安市浙江農(nóng)林大學(xué)東湖校區(qū)苗圃，地理位置為E 118°51′，N 29°56′，該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫16℃，極端最高氣溫41.7℃，極端最低氣溫－13.3℃，年有效積溫5774℃，年降水量1350～1500 mm，年日照時(shí)數(shù)1774 h，無霜期235 d。海拔高度在90 m，土壤為發(fā)育于凝灰?guī)r的紅壤土類。

1.2 試驗(yàn)材料

3種豆科植物分別是白三葉、紫云英和紫花苜蓿，均為種子繁殖，于2010年9月種植于山核桃林下，常規(guī)管理。

1.3 氣體交換參數(shù)測定

于2011年5月25日上午9：30～11：00時(shí)，對(duì)3種豆科植物進(jìn)行光合特性測定。測為生長完好、無病蟲害、葉面積相近的完全展開葉。光響應(yīng)曲線利用Li－6400（美國，LI－Cor公司）紅藍(lán)光源6400－02測定，測量時(shí)的葉室溫度設(shè)置為25℃，CO2濃度370 μmol／L，光照強(qiáng)度梯度設(shè)置1500、1000、800、500、300、100、50、0μmol／m2·s，測定的的指標(biāo)有光合速率（Pn 蒸騰速率（Tr 胞間CO2濃度（Gs 氣孔導(dǎo)度（Gs）等。每種植物測定6片葉片。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel、DPS等數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種豆科植物光合速率的差異

圖1 不同豆科植物的光飽和曲線

光響應(yīng)曲線反映了植物光合速率隨光照強(qiáng)度的變化而變化的規(guī)律［8］。從圖l可以看出，隨著光量子通量的增大，凈光合速率幾乎呈直線上升；當(dāng)光量通量達(dá)到一定值后，凈光合速率增加的幅度就逐漸減慢，最后達(dá)到一定限度，不再隨光量子通量的增加而增加，即達(dá)到光飽和。圖1表明，在相同條件下，白三葉的光合速率最大。通過光響應(yīng)曲線可以計(jì)算出光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)及最大凈光合速率，計(jì)算結(jié)果見表1。由于植物在光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)不能積累干物質(zhì)，因此，光補(bǔ)償點(diǎn)的高低可以作為判斷植物在低光照強(qiáng)度條件下能否生長的標(biāo)志。光補(bǔ)償點(diǎn)越小表明植物利用弱光的能力越強(qiáng)，紫云英、紫花苜蓿、白三葉光補(bǔ)償點(diǎn)分別為12.20、15.14、24.16μmol／m2·s。植物在光飽和點(diǎn)時(shí)光合速率最大，因此，光飽和點(diǎn)反映了植物利用強(qiáng)光的能力，越高說明植物在受到強(qiáng)光時(shí)不易發(fā)生抑制，植物的耐陽性越強(qiáng)，紫云英、紫花苜蓿、白三葉樹光飽和點(diǎn)分別為510.67、512.35、758.00μmol／m2·s，最大凈光合速率為15.55、10.70、23.58μmol CO2／m2·s。

表1 三種豆科植物光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)和光飽和點(diǎn)時(shí)凈光合速率

2.2 三種豆科植物氣孔導(dǎo)度的差異

從圖2中可知，在光合過程初期，氣孔導(dǎo)度隨光強(qiáng)的增大而增大，光強(qiáng)為200μmol／m2·s時(shí)，三種植物的氣孔導(dǎo)度均達(dá)最大值，隨著光強(qiáng)的繼續(xù)增大，氣孔導(dǎo)度則逐漸減小。從圖中還可看出。在整個(gè)光合過程中白三葉的氣孔導(dǎo)度明顯大于紫云英和紫花苜蓿。

圖2 不同豆科植物的氣孔導(dǎo)度對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)

2.3 三種豆科植物胞間二氧化碳濃度的差異

圖3 胞間二氧化碳濃度對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)

圖3結(jié)果顯示，三種植物胞間二氧化碳濃度均著隨光強(qiáng)的增大而減小，植物間的差異并不明顯。

2.4 三種豆科植物蒸騰速率的差異

三種豆科植物蒸騰速率的變化見圖4。從圖中可知，光量子通量密度為0～50μmol／m2·s時(shí)，白三葉、紫云英、紫花苜蓿的蒸騰速率均隨光強(qiáng)的增大而增大，而后分別保持5.4、1.5、2.4mmol／m2·s左右。在整個(gè)光合過程中，白三葉的蒸騰速率明顯大于其它兩種植物。

圖4 蒸騰速率對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)

3 結(jié)論

通過對(duì)三種豆科植物氣體交換參數(shù)的測定，結(jié)果表明，白三葉、紫云英、紫花苜蓿的光補(bǔ)償分別為24.16、12.20、15.14μmol／m2·s，光飽和點(diǎn)分別為758.00，510.67，512.35μmol／m2·s，最大凈光合速率為23.58 15.55 10.70μmol CO2m s在整個(gè)光合過程中白三葉的氣孔導(dǎo)度、騰速率明顯大于紫云英和紫花苜蓿，而胞間二氧化碳濃度在植物間的差異并不明顯。白三葉光合能力明顯高于其它兩種植物，僅從光合特征進(jìn)行分析，山核桃林下以栽培白三葉為好，從而可以產(chǎn)生較大的生物量。

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