白檀光合作用光補償點和光飽和點的研究

張婷婷，郭太君

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，長春 130118)

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白檀光合作用光補償點和光飽和點的研究

張婷婷，郭太君

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，長春 130118)

測定了吉林省通化山區(qū)自然生境下3種白檀資源在不同光照強度(PAR)下的凈光合速率(Pn)值。利用二次項回歸與弱光(≤200 μmol·m-2·s-1)下的直線回歸法分析光響應(yīng)曲線，計算出光飽和點和光補償點等相關(guān)生理參數(shù)。結(jié)果表明:3種白檀資源的光飽和點分別為1 125，1 250，1 300 μmol·m-2·s-1；光補償點分別為152.25，127.69，101.31 μmol·m-2·s-1，均具有較高的光補償點和光飽和點，適應(yīng)強光能力比較強，屬于陽生植物。

白檀；光補償點；光飽和點；光響應(yīng)曲線；光合作用

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2015年在通化市自然山區(qū)中進行，在標準地附近選擇生長勢、株高和樹齡等大致相同的白檀植株3株，每株選取葉片大小、生長狀況一致的健康成熟葉片為試材，供測定。

1.2 測定方法

在8月，選擇晴朗無風(fēng)的天氣對白檀的光響應(yīng)曲線進行測定，測時選擇上午9:00—11:00之間，因為在這段時間內(nèi)植物葉片生長最強盛。測定前在樹冠一個層面選擇生長狀態(tài)好，易于測量的葉片作為測量對象，使用CIRAS-2作為測量儀器，用紅藍光源控制光照強度。首先對葉片進行光誘導(dǎo)處理，將葉片放置于1 400 μmol·m-2·s-1光強下誘導(dǎo)1 h左右，測定時在每一光強下停留3 min。根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果白檀光合梯度應(yīng)設(shè)置為:1 800 μmol·m-2·s-1、1 600 μmol·m-2·s-1、1 400 μmol·m-2·s-1、1 200 μmol·m-2·s-1、1 000 μmol·m-2·s-1、800 μmol·m-2·s-1、600 μmol·m-2·s-1、400 μmol·m-2·s-1、 200 μmol·m-2·s-1、100 μmol·m-2·s-1、50 μmol·m-2·s-1、0 μmol·m-2·s-1。以有效光輻射強度( PAR) 為橫軸，凈光合速率( Pn) 為縱軸，繪制光合作用光響應(yīng)曲線。本文采用二次項回歸[1]擬合光響應(yīng)曲線。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

本文主要使用Excel2003和SPSS12.0統(tǒng)計軟件求算與分析白檀響應(yīng)曲線的擬合各光合生理參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

光響應(yīng)曲線可反映植物光合速率隨光照強度增減的變化規(guī)律[2]。光合有效輻射光照強度對植物的光合作用有顯著影響，不同生態(tài)型植物對光照的響應(yīng)不盡相同，其光合速率變化在強光和弱光下均有差異[3]。通過實驗數(shù)據(jù)以及軟件分析得出白檀三種資源光響應(yīng)擬合曲線方程分別為:y1=-4E-06x2+0.009x-1.9936(R=0.8755)；y2=-2E-06x2+0.005x-0.8875(R=0.8567)；y3=-2E-06x2+0.0052x-0.6402(R=0.9301)。如圖1所示，白檀光合作用光響應(yīng)過程為:當(dāng)PAR在0-200 μmol·m-2·s-1時，白檀Pn值基本呈線性增長；隨著PAR的增強其Pn值逐步上升，當(dāng)PAR達到1 200 μmol·m-2·s-1左右時，白檀的Pn值達到最大值。當(dāng)PAR繼續(xù)增強時，白檀的Pn值基本穩(wěn)定保持不變。根據(jù)擬合出的光響應(yīng)曲線，可計算出白檀葉片光飽和點分別為1 125，1 250，1 300 μmol·m-2·s-1；最大凈光合速率分別問2.7，8.49，4.19 μmol·m-2·s-1；在較低的光合有效輻射下，三種白檀資源的Pn與PAR的模擬直線方程分別為:y1=0.0208x-3.1667(R=0.9621)；y2=0.013x-1.66(R=0.9572)；y3=0.0127x-1.2867(R=0.9317)，其斜率即為表觀量子效率，白檀的表觀量子效率分別為0.0208，0.013，0.0127 μmol·m-2·s-1；由模擬直線方程可計算白檀的光補償點為152.25，127.69，101.31 μmol·m-2·s-1。

圖1 白檀凈光合速率對光照強度的響應(yīng)Fig.1 The response of symplocos paniculata photosynthetic rate on light intensities

3 結(jié)論與討論

表觀量子效率的數(shù)值反映了植物對弱光的利用能力，AQY一般在0.04～0.07 μmol·m-2·s-1之間[4]。3種資源白檀的表觀量子效率在0.0127～0.0208 μmol·m-2·s-1之間，相對其他植物來說明顯偏低，表明三種資源白檀對光能的利用率較差。

一般認為，植物在光補償點時，有機物的形成和消耗相等，不能累積干物質(zhì)，其數(shù)值的大小體現(xiàn)植物利用弱光的能力，同時也是作為植物耐陰性的一個重要指標。光補償點值越低，意味著植物利用弱光的能力越強。根據(jù)分析可知，3種資源的白檀光補償點在101.31～152.25 μmol·m-2·s-1之間，均具有較大的光補償點，表明三種資源白檀在低光強條件下利用弱光能力較弱，不能以最大能力利用低光子量子密度來進行光合作用。

經(jīng)研究植物光合—光強響應(yīng)曲線發(fā)現(xiàn)，部分植物光合速率隨著光強增加而達到最高點之后，持續(xù)增加光強，光合速率會出現(xiàn)降低現(xiàn)象，還有部分植物光合速率隨光強增加達到最高點之后，持續(xù)增加光強，光合速率在較大的光強范圍內(nèi)不再提高，保持平穩(wěn)[5]。根據(jù)本實驗的測定結(jié)果表明白檀的光合—光強響應(yīng)曲線屬于后者。

通過實驗測定與結(jié)果分析，三種白檀資源的光飽和點值在1 150～1 300 μmol·m-2·s-1，白檀具有較高的飽和點和補償點，初步推定白檀具有陽生植物的特性，對強光有較強的適應(yīng)能力。

光飽和點的高低體現(xiàn)了植物對強光照的適應(yīng)能力。通過對不同光響應(yīng)曲線進行比較分析，一般最大凈光合速率較大的植物在光強4 000 μmol·m-2·s-1以上時就能表現(xiàn)出較大的光合速率，且植物光合作用的產(chǎn)物主要來源于較高光強下的光合作用積累，所以最大凈光合速率是光合能力較強的表現(xiàn)因素。白檀三種資源整體上最大凈光合速率值在2.7～8.49 μmol·m-2·s-1，表明白檀的最大凈光合速率較低，其光合能力較弱。

通過對白檀光飽和點和最大凈光合速率的分析，在栽培應(yīng)用中該地區(qū)白檀適宜在陽光充足的地區(qū)栽培且不宜密植。

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[5] 張冬梅，錢又宇，馬曉，等.三種槭樹光合特性的比較研究[J].園林科技，2007，(01):22-24.

Study on light compensation point and light saturation point of photosynthesis of symplocos paniculata

ZHANG Ting-ting, GUO Tai-jun

(Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)

The photosynthetic rate (Pn) values of three kinds of symplocos paniculata resources under different light intensities (PAR) were measured in the natural habitats of Tonghua Mountain in Jilin Province. The photoreaction curves were analyzed by linear regression method with quadratic regression and low light (≤200 μmol·m-2·s-1), and the related physiological parameters such as light saturation point and light compensation point were calculated. The results showed that the light saturation points of the three kinds of symplocos paniculata were 1 125, 1 250, 1 300 μmol·m-2·s-1respectively, and the light compensation points were 152.25, 127.69, 101.31 μmol·m-2·s-1respectively. They all have high light compensation point and light saturation point, which have strong ability to adapt to strong light and belong to heliophyte.

Symplocos paniculata; Light compensation point; Light saturation point; Light response curve; Photosynthesis

2016-11-26

張婷婷(1989-)，女，碩士研究生。

S514

A

1674-8646(2017)02-0156-02