10種彩葉樹種光合特性研究

黃雍容 黃石德 高偉 林捷

摘 要 采用Li-6400便攜式光合測定儀，對福建沙縣引種的銀杏、半楓荷、楓香、黃山欒、藍(lán)果樹、北美紅楓、紅葉李、無患子、海棠和碧桃等10種彩葉樹種的凈光合速率和蒸騰速率進(jìn)行測定。結(jié)果表明：（1）銀杏、藍(lán)果樹、紅葉李和碧桃凈光合速率的日變化呈單峰曲線;而半楓荷、楓香、黃山欒、北美紅楓、無患子和海棠則呈雙峰曲線，觀察到“午休”現(xiàn)象。銀杏、黃山欒、藍(lán)果樹、紅葉李和碧桃蒸騰速率的日變化呈單峰曲線;而半楓荷、楓香、北美紅楓和海棠呈雙峰曲線。（2）海棠的日蒸騰速率最大（3.73 mmolm-2s-1），藍(lán)果樹的最?。?.03 mmolm-2s-1），是海棠的54.43%。（3）無患子、碧桃和海棠節(jié)水能力明顯高于其他樹種。

關(guān)鍵詞 彩葉景觀樹種;凈光合速率;蒸騰速率;水分利用效率

中圖分類號：S718.43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1005-5215（2022）01-0011-03

doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.01.004

Abstract The net photosynthetic rate & transpiration rate of 10 colored-leaved tree species （ Ginkgo biloba，Semiliquidambar cathayensis， Liquidambar formosana， Koelreuteria bipinnata ， Nyssa sinensis，Acer rubrum， Prunus cerasifera，Sapindus mukorossi，Malus spectabilis & Amygdalus persica ） which were introduced in Shaxian County of Fujian Province were measured by LI-6400 portable photosynthetic meter. Results showed that：（1） The diurnal variation of net photosynthetic rate of Ginkgo biloba， Nyssa sinensis， Prunus cerasifera，Sapindus mukorossi，Malus spectabilis and Amygdalus persica show single peak curve，while the diurnal variation of net photosynthetic rate of Semiliquidambar cathayensis， Liquidambar formosana， Koelreuteria bipinnata， Acer rubrum， Sapindus mukorossi & Malus spectabilis show double peak curve，and the phenomenon of "nap break" was observed.The diurnal variation of transpiration rate of Ginkgo biloba， Koelreuteria bipinnata， Nyssa sinensis， Prunus cerasifera and Amygdalus persica show unimodal curve，while the diurnal variation of transpiration rate of Semiliquidambar cathayensis， Liquidambar formosana， Acer rubrum and Malus spectabilis show bimodal curve.（2） Malus spectabilis have the highest daily transpiration rate （3.73 mmol?m-2?s-1），and Nyssa sinensis have the lowest daily transpiration rate （2.03 mmol?m-2?s-1），which is 54.43% of Malus spectabilis .（3） Analysis of the water use efficiency of 10 tree species with colored leaves show that the water saving ability of the species with Sapindus mukorossi，Amygdalus persica & Malus spectabilis is significantly higher than that of other tree species.

Key words color-leaved tree species; net photosynthetic rate; transpiration rate; water use efficiency

光合作用是植物的重要生理過程，構(gòu)成植物體干物質(zhì)的90%以上來自于葉片的光合產(chǎn)物。彩葉樹種作為一類以觀葉為主的樹種，由于葉色表現(xiàn)存在差異，且涉及光合色素的變化，因而光合特性和能力必然存在差異，進(jìn)而影響植株的生長率，改變其固碳能力[1-3]。同時(shí)，彩葉植物是一類特殊的觀葉植物，其葉色形成受到葉片光合特性和葉綠體結(jié)構(gòu)等生理因素的影響。目前，有關(guān)彩葉植物光合特性有較多報(bào)道，如劉嘉君等[4]對保定市12種主要彩葉樹種的光合生理生態(tài)指標(biāo)進(jìn)行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，銀杏、鵝掌楸、柿樹的凈光合速率與葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著正相關(guān)[4]。袁亞琦等[5]對北京市黃垡苗圃引種的6種彩葉樹種的光合生理指標(biāo)的測定，發(fā)現(xiàn)金葉復(fù)葉槭的凈光合速率日變化呈單峰曲線，而其他5種彩葉樹種均呈雙峰曲線，“午休”現(xiàn)象明顯。王澤瑞[6]對安徽省紅葉石楠等5種彩葉樹種的光合特性進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)彩葉樹種的光合特性有顯著變化，主要受光照、溫度和濕度等各種環(huán)境因子的影響。本試驗(yàn)通過對銀杏、半楓荷、楓香、黃山欒、藍(lán)果樹、北美紅楓、紅葉李、無患子、海棠和碧桃等10種彩葉樹種凈光合速率和蒸騰速率的日變化，探討其光合作用的基本生理生態(tài)特征和規(guī)律，為彩葉樹種的選擇提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)設(shè)在福建省沙縣，該地位于福建省中北部，26°06′—26°41′ N，117°32′— 118°06′E，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤，雨熱同季，年均氣溫15.6～19.6 ℃，年均降水量

1 510～1 840 mm。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)材料

選取10種彩葉景觀樹種作為研究對象，分別為銀杏（Ginkgo biloba）、半楓荷（Semiliquidambar cathayensis）、楓香（Liquidambar formosana）、黃山欒（Koelreuteria bipinnata ）、藍(lán)果樹（Nyssa sinensis）、北美紅楓（Acer rubrum）、紅葉李（Prunus cerasifera）、無患子（Sapindus mukorossi）、海棠（Malus spectabilis）和碧桃（Amygdalus persica），詳見參考文獻(xiàn)[7]。

2.2 光合參數(shù)日動(dòng)態(tài)變化測定

試驗(yàn)測定于2016年8月進(jìn)行。選擇晴朗無風(fēng)的天氣進(jìn)行光合參數(shù)日動(dòng)態(tài)變化測定，每個(gè)樹種選擇3株長勢大小相近、生長良好的樣木，每株樹選取3個(gè)葉片，要求朝向一致、無病蟲害，從植株頂部展開葉往下數(shù)第2～3葉近葉尖位置，采用Li-Cor公司的Li-6400便攜式光合儀進(jìn)行基礎(chǔ)光合生理生態(tài)指標(biāo)的數(shù)據(jù)采集， 8：00—18：00每隔2 h同步測定光合參數(shù)。每樹種選取的3株樣木取平均值。

測定的指標(biāo)包括：凈光合速率（Pn），μmol?m-2?s-1;蒸騰速率（Tr），mmol?m-2?s-1;水分利用效率（WUE）=光合速率（Pn）/蒸騰速率（Tr）。

3 結(jié)果與分析

3.1 凈光合速率的日變化

如圖1所示，銀杏、藍(lán)果樹、紅葉李和碧桃凈光合速率的日變化呈單峰曲線，但峰值出現(xiàn)的時(shí)間略有不同，其中銀杏凈光合速率峰值出現(xiàn)在14：00，其他3種則出現(xiàn)在12：00。而半楓荷、楓香、黃山欒、北美紅楓、無患子和海棠則呈雙峰曲線，一般隨光照強(qiáng)度的增加，這些樹種的凈光合速率逐漸增加（多出現(xiàn)在10：00、12：00兩個(gè)時(shí)段），而后隨著光照強(qiáng)度的增加，凈光合速率逐漸下降，在14：00點(diǎn)出現(xiàn)最低值，即光合“午休”現(xiàn)象。14：00之后光照強(qiáng)度開始下降，光合速率再度升高，在16：00出現(xiàn)第2個(gè)峰值。10種彩葉景觀樹種凈光合速率峰值以碧桃最大（19.24 μmolm-2?s-1），其次為海棠、無患子、紅葉李、北美紅楓、黃山欒、楓香、藍(lán)果樹、半楓荷，銀杏最小（6.21 μmol?m-2?s-1）。

碧桃的日凈光合速率最大（10.31 μmol?m-2?s-1），其次為無患子、海棠、紅葉李、北美紅楓、黃山欒、楓香、銀杏、藍(lán)果樹，半楓荷最?。?.83 μmol?m-2?s-1）。上述這些彩葉景觀樹種日最大凈光合速率反映了不同樹種的光合生物學(xué)特性，其相應(yīng)的光合速率日變化曲線的差異反映了植物內(nèi)存節(jié)律，也體現(xiàn)了各樹種對環(huán)境的不同適應(yīng)性。

3.2 蒸騰速率的日變化

如圖2所示，銀杏、黃山欒、藍(lán)果樹、紅葉李和碧桃蒸騰速率日變化呈先上升后下降的變化趨勢，其中銀杏峰值出現(xiàn)在14：00，其他4個(gè)樹種的峰值出現(xiàn)在12：00，最大蒸騰速率大小順序依次為碧桃>紅葉李>黃山欒>藍(lán)果樹>銀杏。半楓荷、楓香、北美紅楓和海棠的蒸騰速率日變化的2個(gè)峰值分別出現(xiàn)在12：00和16：00，而無患子的2個(gè)峰值分別出現(xiàn)在10：00和14：00。蒸騰速率的日變化趨勢與凈光合速率相似，半楓荷、楓香、北美紅楓、海棠和無患子出現(xiàn)明顯的蒸騰“午休”現(xiàn)象，這可能與蒸騰速率受葉片氣孔調(diào)節(jié)有關(guān)。海棠的日蒸騰速率最大（3.73 mmol?m-2?s-1），其次為碧桃、紅葉李、北美紅楓、無患子、黃山欒、楓香、銀杏、半楓荷，藍(lán)果樹的日蒸騰速率最?。?.03 mmol?m-2 s-1）。

3.3 水分利用效率的日變化

水分利用率是指蒸騰消耗單位質(zhì)量的水分所同化CO2的量，常用凈光合速率與蒸騰速率的比值表示，反映光合作用與蒸騰作用間的關(guān)系，可提供水分代謝功能信息[4]。如圖3所示，銀杏、藍(lán)果樹、紅葉李和碧桃的水分利用效率呈單峰曲線，其中銀杏和藍(lán)果樹的峰值出現(xiàn)在14：00，碧桃和藍(lán)果樹分別出現(xiàn)在10：00和12：00。半楓荷、楓香、北美紅楓和海棠出現(xiàn)2次峰值：第1次峰值出現(xiàn)在10：00和12：00;第2次峰值出現(xiàn)在14：00和16：00。黃山欒和無患子水分利用效率的變化較為平緩，但在18：00均表現(xiàn)明顯下降。10種彩葉景觀樹種水分利用效率的日均值大小順序依次為無患子>碧桃>海棠>藍(lán)果樹>紅葉李>北美紅楓>黃山欒>銀杏>楓香>半楓荷?？梢?，無患子、碧桃和海棠較其他彩葉樹種可以更好地利用土壤水分，在消耗等量水分條件下，能固定較多的CO2，是節(jié)水較好的樹種。

4 小結(jié)

銀杏、藍(lán)果樹、紅葉李和碧桃凈光合速率的日變化呈單峰曲線，而半楓荷、楓香、黃山欒、北美紅楓、無患子和海棠則呈雙峰曲線，觀察到“午休”現(xiàn)象，這可能是高溫、強(qiáng)光引起氣孔部分關(guān)閉，抑制了光合作用。銀杏、黃山欒、藍(lán)果樹、紅葉李和碧桃蒸騰速率的日變化呈單峰曲線，而半楓荷、楓香、北美紅楓和海棠呈雙峰曲線。蒸騰速率反映植物的耗水特性。海棠的日蒸騰速率最大（3.73 mmol?m-2?s-1），藍(lán)果樹的最?。?.03 mmol?m-2?s-1），是海棠的54.43%。對10種彩葉景觀樹種水分利用效率的分析表明，無患子、碧桃和海棠節(jié)水能力明顯高于其他樹種。

參考文獻(xiàn)：

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