九個(gè)艾草品種光合特性的觀察比較

齊文超，覃德華，王念麗

（1.汝陽(yáng)縣農(nóng)業(yè)綜合行政執(zhí)法大隊(duì)，河南汝陽(yáng) 471200；2.河南科技大學(xué)，河南洛陽(yáng) 471000；3.汝陽(yáng)縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河南汝陽(yáng) 471200)

艾草在我國(guó)具有悠久的種植歷史，主要分布在河南、河北、安徽、山東等地，具有溫經(jīng)、去濕、散寒、止血、消炎、平喘、止咳、安胎及抗過(guò)敏等功效[1-2]。《本草綱目》記載“艾以葉入藥，性溫、味苦、無(wú)毒、純陽(yáng)之性、通十二經(jīng)、具回陽(yáng)、理氣血、逐濕寒、止血安胎等功效，亦常用于針灸”[3]。近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高及保健意識(shí)的不斷增強(qiáng)，對(duì)艾草的需求量不斷增多[4]。同時(shí)，隨著“一帶一路”的快速發(fā)展，艾草作為我國(guó)傳統(tǒng)的中草藥，其國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求量快速上漲，野生艾草產(chǎn)量已無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，須及時(shí)開(kāi)展艾草的人工種植，提高人工種植艾草的產(chǎn)量[5-6]。

光合作用是影響植物生長(zhǎng)的重要因素之一，研究作物的光合能力對(duì)提高其產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義，但國(guó)內(nèi)外關(guān)于艾草光合特性方面的研究較少，為提高艾草種植效益，筆者對(duì)艾草的光合特性進(jìn)行研究，以期為艾草的優(yōu)質(zhì)栽培及品種選用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

艾草品種選自河南舒爾康艾制品有限公司試驗(yàn)基地種植的甪里艾、四川野艾（引自重慶市石柱土家族自治縣）、伏牛山艾（引自河南省葉縣）、廣西野艾（引自廣西防城港市）、祁艾、北艾、太行山野生艾（引自河南省輝縣）、七葉艾及九葉艾（引自湖北省蘄春縣），所選艾草為上一年移栽種植的艾草品種，艾草生長(zhǎng)期間按常規(guī)管理，長(zhǎng)勢(shì)良好。

1.2 儀器與方法

1）實(shí)驗(yàn)儀器。Li-6400 便攜式光合儀，安中達(dá)（北京）環(huán)境技術(shù)有限公司生產(chǎn)。2）實(shí)驗(yàn)方法。在第2 茬艾草的旺盛生長(zhǎng)期，在每個(gè)艾草品種中選取生長(zhǎng)較為一致的植株10 株，每株選取5 個(gè)生長(zhǎng)較好、大小相似的葉片進(jìn)行光合能力測(cè)定。采用Li-6400 便攜式光合儀，在9:00—12:00 對(duì)不同艾草的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、葉片蒸騰速率（Tr）、水分利用效率（WUE）、細(xì)胞間CO2濃度（Ci）和胞間CO2濃度與環(huán)境CO2濃度的比值（Ci/Ca）進(jìn)行測(cè)定。在旺盛生長(zhǎng)期每個(gè)品種選取代表性植株10 株，連根拔起后帶回室內(nèi)，測(cè)定其生物學(xué)性狀；每株取中部葉片5 片，自然晾干后測(cè)定葉片干重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用SPSS、Excel 和DPS 軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，用Origin 進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同艾草品種光合特性比較

從表1 可知，在相同的環(huán)境條件下，不同艾草品種之間的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間CO2濃度、Ci/Ca 值及水分利用效率均存在較大差異。

表1 不同艾草品種光合特性

1）9 個(gè)艾草品種的凈光合速率從大到小依次為七葉艾＞北艾＞祁艾＞九葉艾＞太行山野生艾＞甪里艾＞伏牛山艾＞廣西野艾＞四川野艾，其中太行山野生艾、七葉艾、九葉艾、北艾、祁艾的葉片凈光合速率均超過(guò)了6.608 2μmol·m-2s-1，高于甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和廣西野艾，表明這5 種艾草的光合能力較強(qiáng)。七葉艾的凈光合速率最高，達(dá)到了7.745 9 μmol·m-2s-1；四川野艾的凈光合速率最低，只有0.618 9 μmol·m-2s-1。

2）9 個(gè)艾草品種的葉片蒸騰速率從大到小依次為廣西野艾＞祁艾＞伏牛山艾＞甪里艾＞四川野艾＞九葉艾＞太行山野生艾＞七葉艾＞北艾，廣西野艾、祁艾、伏牛山艾、甪里艾、四川野艾的葉片蒸騰速率均大于2.000 0 mmol·m-2s-1，其中廣西野艾、祁艾的葉片蒸騰速率均大于2.500 0 mmol·m-2s-1，處于較高水平。廣西野艾的葉片蒸騰速率最高，達(dá)到了3.550 5 mmol·m-2s-1，北艾的葉片蒸騰速率最小，僅為0.860 7 mmol·m-2s-1，甪里艾、四川野艾、伏牛山艾、太行山野生艾、七葉艾和九葉艾均處于1.520 3～2.447 3 mmol·m-2s-1，屬于中游水平。

3）9 個(gè)艾草品種的氣孔導(dǎo)度從大到小依次為廣西野艾＞祁艾＞甪里艾＞四川野艾＞伏牛山艾＞九葉艾＞太行山野生艾＞七葉艾＞北艾，其中廣西野艾、祁艾、甪里艾的氣孔導(dǎo)度均大于0.145 0 mmol·m-2s-1。廣西野艾的氣孔導(dǎo)度最大，為0.193 8 mmol·m-2s-1，北艾的氣孔導(dǎo)度最小，僅為0.045 2 mmol·m-2s-1。四川野艾、伏牛山艾、太行山野生艾、七葉艾和九葉艾的氣孔導(dǎo)度在0.086 8～0.132 0 mmol·m-2s-1。

4）9 個(gè)艾草品種的胞間CO2濃度從大到小依次為四川野艾＞廣西野艾＞甪里艾＞伏牛山艾＞祁艾＞太行山野生艾＞九葉艾＞七葉艾＞北艾，其中甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和廣西野艾的胞間CO2濃度水平都處于較高水平，均大于387.590 0 μmol·mol-1，太行山野生艾、七葉艾、九葉艾和祁艾的胞間CO2濃度則處于中等水平，均處于245.113 8～300.791 5 μmol·mol-1。其中，四川野艾的胞間CO2濃度最高，達(dá)到了409.228 4 μmol·mol-1，北艾的胞間CO2濃度最小，僅有107.367 9 μmol·mol-1。

5）9 個(gè)艾草品種的Ci/Ca 值從大到小依次為四川野艾＞廣西野艾＞甪里艾＞伏牛山艾＞祁艾＞太行山野生艾＞九葉艾＞七葉艾＞北艾，其中甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和廣西野艾的Ci/Ca 值大致相似，均大于0.895 0，處于較高水平；太行山野生艾、七葉艾、九葉艾和祁艾細(xì)Ci/Ca 值處于中等水平，在0.600 9～0.775 2。四川野艾的Ci/Ca 值最高，達(dá)到了0.956 0，北艾的Ci/Ca 值最小，只有0.261 3。

6）9 個(gè)艾草品種的水分利用效率從大到小依次為北艾＞七葉艾＞太行山野生艾＞九葉艾＞祁艾＞甪里艾＞伏牛山艾＞廣西野艾＞四川野艾，9 種艾草品種的水分利用效率差異較為明顯。其中北艾的水分利用效率最高，達(dá)到了9.437 0 g·kg-1，顯著高于其他品種；太行山野生艾、七葉艾、九葉艾和祁艾的水分利用效率處于中等水平，均處于2.832 2～5.254 5 g·kg-1；甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和廣西野艾的水分利用效率遠(yuǎn)低于其他品種，水分利用效率最低的品種為四川野艾，只有0.30 g·kg-1。

2.2 不同艾草品種光合特性及葉片干重相關(guān)性分析

由表2 可知，凈光合速率和細(xì)胞間CO2濃度、水分利用效率呈極顯著相關(guān)，與Ci/Ca 值呈顯著相關(guān)；葉片蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度、水分利用效率呈極顯著相關(guān)，和細(xì)胞間CO2濃度及Ci/C 值a 呈顯著相關(guān)；氣孔導(dǎo)度和葉片蒸騰速率、胞間CO2濃度、水分利用效率、Ci/Ca 值呈極顯著相關(guān)；胞間CO2濃度和凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、Ci/Ca 值、水分利用效率呈極顯著相關(guān)，與葉片蒸騰速率呈顯著相關(guān)；Ci/Ca 值和氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、水分利用效率呈極顯著相關(guān)；單個(gè)光合特性參數(shù)與葉片干重之間無(wú)顯著相關(guān)性。

表2 不同艾草品種光合特性及葉片干重相關(guān)性

2.3 不同艾草品種光合特性聚類(lèi)分析

由圖1 可知，采用系統(tǒng)聚類(lèi)的方法將9 種艾草分為3 類(lèi)：1）甪里艾、廣西野艾、四川野艾和伏牛山艾為一類(lèi)，共同光合特性為凈光合速率較低，葉片蒸騰速率較高，氣孔導(dǎo)度較大，細(xì)胞間CO2濃度及Ci/Ca值較高，水分利用效率較低；2）太行山野生艾、九葉艾、祁艾和七葉艾為一類(lèi)，光合特性為葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、水分利用效率、細(xì)胞間CO2濃度及Ci/Ci值均為三類(lèi)的中等水平，凈光合速率較高；3）北艾單獨(dú)為一類(lèi)，其光合特性為凈光合速率和水分利用效率較高，葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間CO2濃度及Ci/Ci 值均處于較低水平。

圖1 不同艾草品種聚類(lèi)分析樹(shù)狀圖

3 結(jié)論與討論

光合作用是自養(yǎng)植物賴(lài)以生存的基礎(chǔ)，不同艾草品種之間的光合特性差異較大，筆者通過(guò)對(duì)不同艾草品種的光合特性差異進(jìn)行系統(tǒng)性研究，得出以下結(jié)論。

1）太行山野生艾、七葉艾、九葉艾、北艾和祁艾的凈光合速率較高，光合能力較強(qiáng)，其中，七葉艾的凈光合速率最高，光合能力最強(qiáng)，四川野艾的凈光合速率最低，光合能力最弱。2）廣西野艾和祁艾的氣孔導(dǎo)度和葉片蒸騰速率都處于較高水平，吸收和輸送水分的能力較強(qiáng)，其中，廣西野艾的氣孔導(dǎo)度和葉片蒸騰速率最大，吸收和輸送水分的能力最強(qiáng)，北艾的氣孔導(dǎo)度和葉片蒸騰速率最小，吸收和輸送水分的能力最弱。3）甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和廣西野艾的細(xì)胞間CO2濃度及Ci/Ca 值均處于較高水平，說(shuō)明這4 個(gè)艾草品種吸收和利用CO2的能力較強(qiáng)；9 個(gè)艾草品種中，四川野艾的胞間CO2濃度及Ci/Ca 值最高，表明其吸收和利用CO2的能力最強(qiáng)，北艾的胞間CO2濃度及Ci/Ca 值最小，表明其吸收和利用CO2的能力最弱。4）北艾的水分利用效率最高，顯著高于其他品種，而甪里艾、四川野艾、伏牛山艾和廣西野艾4 個(gè)品種的水分利用效率遠(yuǎn)低于其他品種，四川野艾的水分利用率最低。5）整體進(jìn)行光合特性分類(lèi)，甪里艾、廣西野艾、四川野艾、伏牛山艾為一類(lèi)；太行山野生艾、九葉艾、祁艾、七葉艾為一類(lèi)；北艾單獨(dú)為一類(lèi)。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)9 種艾草的光合特性進(jìn)行測(cè)定，探究了不同艾草品種的光合特性。在艾草品種選用上，干旱少雨地區(qū)可選用水分利用率較高的北艾品種；在降雨較多的地區(qū)種植水分利用率較低的甪里艾、廣西野艾、伏牛山艾等艾草品種也能較好的生長(zhǎng)；在雨水適宜且地力較高的地區(qū)可選擇七葉艾、祁艾、九葉艾、太行山野生艾等品種。