無患子夏季光合速率日變化研究

廖興國，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 園林與藝術(shù)學院，江西 南昌 330045)

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無患子夏季光合速率日變化研究

廖興國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 園林與藝術(shù)學院，江西 南昌 330045)

采用Li-6400便攜式光合系統(tǒng)分析儀，對夏季無患子葉片的光合速率日變化進行了測定。測定結(jié)果表明：夏季無患子葉片的光合速率日變化呈雙峰型曲線，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；無患子；光合速率；日變化；光合“午休”

1　引言

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

目前，無患子的研究主要集中在開發(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，以期為無患子的栽培生產(chǎn)提供理論參考。

2　材料與方法

2.1試驗材料

供試無患子種子來源于九江市廬山區(qū)，2015年3月播種于江西農(nóng)業(yè)大學科技園，進行常規(guī)管理，測定時苗木的平均高度為130 cm。

2.2試驗方法

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

3　結(jié)果與分析

3.1無患子葉片Pn日變化

從圖1來看，無患子葉片Pn的日變化曲線呈現(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，在此之后呈直線迅速下降，到18:00左右，恢復到早晨的水平。

圖1　無患子葉片凈光合速率日變化

3.2無患子葉片Pn、Cond間的關(guān)系

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

圖2　無患子葉片凈光合速率與氣孔導度日變化

3.3無患子Pn、Trmmol間的關(guān)系

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

圖3　無患子葉片凈光合速率與蒸騰速率日變化

3.4無患子葉片Pn、Ci間的關(guān)系

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

圖4　無患子葉片凈光合速率與胞間CO2濃度日變化

3.5無患子葉片Cond、Trmmol之間的關(guān)系

從圖5來看，無患子葉片Cond的日變化、Trmmol的日變化曲線均是呈雙峰型，并且在相同時間出現(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，氣溫升高，氣孔導度增大，增大了無患子葉片內(nèi)外水汽的壓力差，使蒸騰速率增強，午后隨光照逐步增強，導致葉溫升高，蒸騰作用加劇，使葉片過多失水，當水分供應不充足時，植物會以關(guān)閉氣孔形式來減少水分散失，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的曲線均呈下降的趨勢。

圖5　無患子葉片氣孔導度與蒸騰速率日變化

4　結(jié)語

本次試驗結(jié)果表明，午間Ci的濃度較低和氣孔張開的程度減小是導致無患子夏季出現(xiàn)光合“午休”的主要兩個原因。

試驗結(jié)果表明，無患子Pn日變化為不對稱的雙峰型曲線，最大值出現(xiàn)在12:00前后, 為13.80 μmol/m2·s；15:00又出現(xiàn)第二個峰值，為12.00 μmol/m2·s。具有典型的“午休”特征，在該試驗中出現(xiàn)此現(xiàn)象的時間為14:00。

無患子葉片Trmmol日變化為雙峰型曲線，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的日變化趨勢幾乎一致。

無患子葉片Cond日變化為雙峰型曲線, 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，幾乎成步調(diào)一致的變化趨勢。

[1]辜夕容.不同種源無患子的種子品質(zhì)差異分析[J].西南大學學報(自然科學版),2009,31(6):51～54.

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

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

[4]周愛紅.無患子的用途及栽培技術(shù)[J].林業(yè)科學,2011(7):213.

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

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

[7]閆瑞,錢春.新型生物質(zhì)能源樹種無患子在重慶的發(fā)展優(yōu)勢分析[J].南方農(nóng)業(yè),2012,6(6):103～105.

[8]李雪琴.建寧縣無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.無患子的研究現(xiàn)狀及其開發(fā)利用[J].林業(yè)科技開發(fā),2009,23(6):1～5.

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

2016-07-06

廖興國(1987—)，男，碩士，助理工程師，主要從事營造林、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與研究工作。

S794.9

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1674-9944(2016)15-0061-02