3種室內(nèi)觀葉植物光合特性的比較研究

陳海霞，范　適

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128; 2.湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院 園林學(xué)院，湖南 衡陽 421005)

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3種室內(nèi)觀葉植物光合特性的比較研究

陳海霞1，范適2

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128; 2.湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院 園林學(xué)院，湖南 衡陽 421005)

摘要：觀葉植物是居室綠化的重要材料．為了合理進行居室植物設(shè)計，采用3種常見室內(nèi)觀葉植物豆瓣綠、吊蘭、鐵線蕨為試材，分別將其置于居室的東、南和西面，再利用LI-6400便攜式光合測定儀測定這3種植物的光合特性．結(jié)果表明：3種植物的光補償點分別為25.7、29.6和13.0 μmol·m-2·s-1；光飽和點分別約為1 300、1 400、1 200 μmol·m-2·s-1．由此可見，鐵線蕨對光的適應(yīng)性較強，是一種蔭性植物，而吊蘭和豆瓣綠則是半蔭性植物，這為觀葉植物的室內(nèi)布置提供了科學(xué)依據(jù)．圖6，表2，參10.

關(guān)鍵詞：觀葉植物；凈光合速率；光飽和點；光補償點

人類80%～90%的時間是在室內(nèi)度過，室內(nèi)環(huán)境相對獨立和隔離，加之建筑材料的污染，據(jù)調(diào)查結(jié)果表明人們生活的室內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量直接影響到人們的身體健康和生活質(zhì)量[1]．因此，室內(nèi)綠化逐漸受到青睞，室內(nèi)植物的應(yīng)用越來越廣泛，形式也多樣化，已由過去的不注重室內(nèi)植物的擺放，發(fā)展為室內(nèi)綠化設(shè)計，更注重植物對室內(nèi)環(huán)境生態(tài)質(zhì)量的影響；室內(nèi)植物種植設(shè)計也是緩解人類精神壓力的一種有效途徑[2]．但是受到室內(nèi)光照、溫度和濕度等環(huán)境條件的限制，植物生長發(fā)育也受到影響，因此，根據(jù)居室不同方向的光照條件進行植物種植設(shè)計，是維持室內(nèi)植物景觀的前提條件．作者以3種常見的室內(nèi)觀葉植物為研究對象，分別置于室內(nèi)的東、南和西面，對其在室內(nèi)不同自然光照條件下的光合特性進行比較分析，旨在為居室植物的綠化設(shè)計和應(yīng)用提供參考依據(jù)．

1材料與方法

1.1材料

實驗于2014年11月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院觀賞園藝研究所進行．以長勢一致的三年生豆瓣綠、吊蘭和鐵線蕨為試材，分別在居室的東、南和西面放置3種觀葉植物各3盆，選取每盆植株中部的功能葉3片進行測定．

豆瓣綠(Peperomia tetraphylla)胡椒科椒草屬多年生草本植物，葉片肥厚，光亮翠綠，四季常青，株型美觀，給人以小巧玲瓏之感，深受人們喜愛．

吊蘭(Chlorophytum elatum)百合科吊蘭屬多年生草本植物，肉質(zhì)根，葉細長，似蘭花；其性喜溫暖濕潤、半陰的環(huán)境，為室內(nèi)綠化常用植物．

鐵線蕨(Adiantum capillus veneris)是多年生常綠草本植物，葉片輕盈秀美，畏干燥及強烈光照，在10～20 ℃溫度下生長良好，冬季溫度高于5 ℃，才能安全越冬．

1.2居室環(huán)境條件

表1　居室不同方向的環(huán)境條件

注：以上數(shù)據(jù)為測定時間段的環(huán)境參數(shù)

選取室內(nèi)南、西、東3個方向作為試驗環(huán)境，將供試植物置于以上環(huán)境30 d后進行各項指標(biāo)的測定．

1.3測量指標(biāo)

采用LI-6400XT便攜式光合儀(LI-COR)測定光合日變化褐光響應(yīng)曲線．

(1)光合日變化的測定．選擇一大晴天，使用自然光源，CO2為環(huán)境濃度，流量設(shè)定為500 μmol s-1，從8∶00-18∶00分別對放置在南、西、東面的3種室內(nèi)觀葉植物進行測定，每2 h測定1次．

(2)光響應(yīng)曲線的測定．選擇晴天的上午8∶00～11∶30，使用LED紅藍光源，CO2為環(huán)境濃度，流量設(shè)定為500 μmol s-1，將光照強度(PAR)分別設(shè)定15個水平(2 000、1 700、1 400、1 200、1 000、800、600、400、200、150、100、80、50、20、0 μmol·m-2·s-1)．采用自動測量系統(tǒng)Auto Prog，設(shè)定最小等待時間(120 s)、最大等待時間(200 s)，ΔCO2絕對值低于20去匹配．最大凈光合速率為光飽和時的凈光合速率，以光強為橫坐標(biāo)，凈光合速率為縱坐標(biāo)，繪制光響應(yīng)曲線；由Pn-PAR響應(yīng)曲線的回歸方程y=ax2+ bx+ c(x為光量子強度，y為凈光合速率) 獲得光補償點及光飽和點的值．

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Excel2007對獲得數(shù)據(jù)進行整理和分析．

2結(jié)果與分析

2.13種觀葉植物在不同環(huán)境下的光合日變化

光合作用是一個光生物化學(xué)反應(yīng)，所以光合速率隨著光照強度的增加而加快．凈光合速率是光合系統(tǒng)功能的直接體現(xiàn)，也是植株光合系統(tǒng)工作正常與否的指標(biāo)．植物的生態(tài)型影響其對光照的響應(yīng)方式，在強光和弱光下其光合速率變化也均有差異[3-4]．在自然條件下，植物光合速率的日變化曲線有“單峰和雙峰”兩種類型，植物在晴天午時前后光合速率達到頂點即能形成單峰曲線；如植物在中午光合速率下降(曲線的低谷)，即出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象，然后再上升則形成雙峰曲線[5]．

如圖1所示，豆瓣綠B和C環(huán)境下凈光合速率呈雙峰變化曲線，兩個峰值分別在12∶00以及16∶00出現(xiàn)，午后有“午休”現(xiàn)象，最大凈光合速率為3.72 μmol·m-2·s-1；在A環(huán)境中，豆瓣綠凈光合速率呈單峰變化曲線，且在14∶00達到最高峰值，最大凈光合速率分別為1.20 μmol·m-2·s-1．

圖1　豆瓣綠在不同環(huán)境下的凈光合速率日變化Fig.1　Diurnal variation of net photosynthetic rate under different circumstances of peperomia tetraphylla

吊蘭的凈光合速率變化曲線如圖2所示，在A和B環(huán)境下凈光合速率的變化曲線呈雙峰，分別在12∶00和16∶00出現(xiàn)，最大的凈光合速率為5.11 μmol·m-2·s-1；在環(huán)境中，吊蘭的凈光合速率為單峰變化曲線，12∶00時達到峰值為1.4 μmol·m-2·s-1．

圖2　吊蘭在不同環(huán)境下的凈光合速率日變化Fig.2　Diurnal variation of net photosynthetic rate under different circumstances of chlorophytum elatum

如圖3所示，鐵線蕨在B和C環(huán)境下凈光合速率呈雙峰變化曲線，分別在12∶00和16∶00出現(xiàn)峰值，其中在C環(huán)境下12∶00的凈光合速率最大，其值為3.87 μmol·m-2·s-1；在A環(huán)境中，鐵線蕨的凈光合速率為單峰變化曲線，14∶00時達到峰值，為3.2 μmol·m-2·s-1．

圖3　鐵線蕨在不同環(huán)境下的凈光合速率日變化Fig.3　Diurnal variation of net photosynthetic rate under different circumstances of adiantum capillus veneris

2.23種觀葉植物在不同環(huán)境下的光補償點和光飽和點

光合作用是非常復(fù)雜的光生物化學(xué)反應(yīng)，其光合速率會隨著光照強度的變化而變化，光響應(yīng)曲線則反映了這種變化規(guī)律．光飽和點則反映了植物利用強光的能力，不同植物的光飽和點受到葉片特征的影響．在自然條件下，測定在不同光合有效輻射下所對應(yīng)的凈光合速率，做出散點圖，得到其光響應(yīng)曲線圖及回歸方程，再從曲線上判斷和計算植物的光補償點和光飽和點[6-8]．根據(jù)光飽和點和光補償點的值判斷植物對光照條件的需求，以及植物喜陽和耐陰的性能．

由表2和圖4～6可知，這3種植物對光照的適應(yīng)范圍較大，在弱光情況下也能維持一定的凈光合速率；在光照強度較高時，凈光合速率也有較高水平．當(dāng)光合有效輻照為0 μmol·m-2·s-1時，3種植物的凈光合速率均為負(fù)值；當(dāng)光合有效輻照達到50 μmol·m-2·s-1時，鐵線蓮和豆瓣綠開始進行光合作用，而吊蘭的凈光合速率還為負(fù)值；當(dāng)光照強度小于700 μmol·m-2·s-1時，3種植物的凈光合速率都隨光照強度的增強而顯著增加；當(dāng)光照強度繼續(xù)增強時，凈光合速率增加的速度逐漸緩慢；當(dāng)達到一定值時，3種植物的凈光合速率均不再增加，而是維持在一定水平，即達到光飽和點．從圖中可見，豆瓣綠的光補償點和光飽和點分別為25.7 μmol·m-2·s-1，1 100 μmol·m-2·s-1；吊蘭的光補償點和光飽和點分別為29.6 μmol·m-2·s-1，1 400 μmol·m-2·s-1；鐵線蕨的光補償點和光飽和點分別為13.0 μmol·m-2·s-1，1 150 μmol·m-2·s-1．比較3種植物的光補償點和光飽和點可知，鐵線蕨的光補償點最低，其利用弱光的能力最強，其耐陰性也最好；吊蘭光補償點最高，利用弱光的能力相對較低，能耐較強光，光飽和點最高，說明其適應(yīng)光照的范圍最大．

表2　3種室內(nèi)觀葉植物的光強響應(yīng)值

圖4　豆瓣綠的光響應(yīng)曲線Fig.4　The light response curve of peperomia tetraphylla

圖5　吊蘭的光響應(yīng)曲線Fig.5　The light response curve of chlorophytum elatum

圖6　鐵線蕨的光響應(yīng)曲線Fig.6　The light response curve of adiantum capillus veneris

3討論

植物光合作用是十分復(fù)雜的生理過程，其自身葉綠體含量、葉片特性及環(huán)境因子都會影響葉片凈光合速率[9]．一天之中，由于外界光照強度、氣溫、空氣中CO2濃度以及植物體內(nèi)水分、光合中間產(chǎn)物及氣孔的開放度等不斷變化，植物的凈光合速率也有明顯的日變化．本試驗結(jié)果表明，相同植物放置在室內(nèi)不同的方向，由于光照強度的不同，葉片凈光合速率的日變化呈現(xiàn)不同的峰，其中豆瓣綠和鐵線蕨有相同的變化規(guī)律，在東面和西面的凈光合速率日變化呈雙峰變化曲線．

通過分析光合響應(yīng)曲線，可以判斷植物光合作用的光飽和點、光補償點等重要數(shù)值，這兩組數(shù)值很好地反映了植物對光照條件的要求，和陽性植物相比耐陰植物的光飽和點和光補償點均較低[10]．因此，不同光強下的凈光合速率以及對不同光強的反應(yīng)可以作為鑒定植物耐蔭性能的生理指標(biāo)．本試驗中，由3種室內(nèi)觀葉植物的光響應(yīng)曲線可知，3種植物在弱光條件下的光合作用均能正常進行；隨著光照強度的不斷增加，凈光合速率都呈現(xiàn)增加趨勢，并在1 000 μmol·m-2·s-1左右達到飽和點，說明3種植物對光的適應(yīng)性都較強．其中鐵線蕨的光補償點和光飽和點均較低，豆瓣綠次之，因此這兩種植物利用弱光的能力比吊蘭強，耐陰性較好，在半陰狀態(tài)下的生長狀況更好，因此能很好地適應(yīng)居室環(huán)境．

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Biography：CHEN Hai-xia,female,born in 1976,Ph.D.,assistant professor,research directions: Ornamental plant molecular biology

收稿日期：2016-03-12

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助(編號：31201656);湖南省教育廳青年基金資助(編號：14B093)；湖南省林業(yè)廳科技計劃項目資助(編號：XLK201338)

作者簡介：陳海霞(1976-)，女，湖南張家界人，博士，副教授，研究方向：觀賞植物分子生物學(xué)．

文章編號：2095-7300(2016)02-016-05

中圖分類號：Q945.11

文獻標(biāo)識碼：A

A Comparison of Characteristics of Photosynthetic of Three Indoor Ornamental Foliage Plants

CHEN Hai-xia1,FAN Shi2

(1.College of Horticulture and Landscape,Hunan Agriculture University,Changsha 410128,China; 2.Landscape Department, Hunan Polytechnic of Environment and Biological,Hengyang 421005,China)

Abstract：In this paper,three kinds of indoor foliage plants Peperomia te traphylla,Chlorophytum elatum and Adiantum capillus-veneris are for materials,LI-6400 portable photosynthesis analyzer of photosynthetic characteristics in the three light environment (east,west,south).The results indicated that light compensation point is respectively 25.7，29.6，13.0 μmol/(m2·s)；Light saturation point is respectively 1 200，1 400，1 200 μmol/(m2·s)．Results showed that Adiantum capillus-veneris had wider adaptability for light，but Peperomia tetraphylla and Adiantum capillus-veneris need much more light．6figs.,2tabs.,10refs.

Keywords：ornamental foliage plants;photosynthetic rate;light saturation point;light compensation point