前言:尋找寫作靈感?中文期刊網用心挑選的桂花夏冬季光合生理特性對比,希望能為您的閱讀和創作帶來靈感,歡迎大家閱讀并分享。
桂花(Osmanthusfragrans)為木犀科木犀屬植物,是我國的傳統名花,在我國的栽培歷史已有2500余年[1].桂花是壽命長、病蟲害少、適應性廣的常綠闊葉觀賞樹木,在園林和庭院的綠化、美化、香化及裝飾盆景上有特殊地位[2].現在在秦嶺淮河流域以南至南嶺以北的廣大地區均有大量的栽培,并形成了江蘇蘇州、四川成都、湖北咸寧、浙江杭州和廣西桂林歷史上著名的5大產區,而且一些新的桂花產區也正日漸發展起來[3].桂花的自然分布多為立地條件較差且其他常綠闊葉喬木難以長成大樹的地段[4-6].隨著現代社會城市化的發展,人們對于綠化要求也越來越高,而桂花四季常綠,在色,香,形上更是常綠樹種一個代表,所以在各地都爭相利用桂花這一絕佳的綠化資源.本文通過測定4個桂花品種在夏季和冬季的一系列光合作用指標,研究其凈光合速率與蒸騰速率日變化特征及生理生態因子的影響,以期科學掌握光合生理,為桂花以及其他園林綠化植物的引種栽培和管理提供一個基礎的參考. 1材料和方法 1.1材料 試驗在深圳市梧桐山仙桐體育公園草坪上進行,供試材料均為2010年11月初從浙江省金華市引進的株高在1~2m的桂花樣本,分別為日香桂(O.fragrans‘Rixianggui’)、小葉佛頂珠(O.fragrans‘XiaoyeFod-ingzhu’)、晚銀桂(O.fragrans‘WanYingui’)、萬點金(O.fragrans‘WandianJin’).樣本采取統一化的水肥管理. 1.2方法 試驗使用LI-6400光合儀,在2011年8月中旬、12月中旬晴朗的天氣進行光合測定,選取3株特定桂花枝條頂端的第1片完全伸展的當年生葉片,共3片.在8:00~18:00之間,每隔1h對4個桂花品種葉片進行日變化各項參數測定,包括蒸騰速率(Tr)、凈光合速率(Pn)、光合有效輻射PAR、胞間CO2濃度(Ci)等.數據采用對應時刻數據的平均值,圖表使用Excel2003、SPSS17.0軟件進行繪制并加以統計分析. 2結果與分析 2.1夏季和冬季桂花的光響應曲線分析比較 植物葉片的光飽和點與光補償點反映了植物對光照條件的要求,分別體現了對強光和弱光的利用能力,依據植物對光環境的適應性,將植物劃分為專性陽生植物、耐陰植物(兼性陽生、陰生植物)和專性陰生植物[8].實驗利用LED人工光源調節光合有效輻射(PAR)強度,從0μmol•m-2•s-1逐漸增加至2000μmol•m-2•s-1,測定小葉佛頂珠葉片凈光合速率(Pn),并將Pn和PAR的關系繪制成曲線圖(圖1).由圖1可以看出在夏季和冬季,當光照強度較弱時(0~200μmol•m-2•s-1),小葉佛頂珠的Pn隨著PAR的增強而呈正比例增大,Pn與PAR呈現一個線性比例階段,本文對低PAR下的Pn進行線性回歸,計算出小葉佛頂珠的光補償點和表觀量子效率(表1).當光照強度>400μmol•m-2•s-1時,Pn隨著PAR的增加而緩緩增大,但是當光照強度>1000μmol•m-2•s-1時,Pn隨著PAR的增強而呈現緩慢下降趨勢.在夏季,小葉佛頂珠的光飽和點為966μmol•m-2•s-1,光補償點為38μmol•m-2•s-1,最大凈光合速率為7.98μmol•m-2•s-1;在冬季,小葉佛頂珠的光飽和點為1028μmol•m-2•s-1,光補償點為30μmol•m-2•s-1,最大凈光合速率為6.89μmol•m-2•s-1.通過對比可以看出,夏季光飽和點〈冬季光飽和點,相反,夏季光補償點〉冬季光補償點,說明小葉佛頂珠在冬季對光環境的適應區間〉夏季對光環境的適應區間.小葉佛頂珠的表觀光量子效率在夏季時為0.031,冬季時為0.027,表明在夏季小葉佛頂珠對光能利用效率要高于冬季. 2.2夏季和冬季桂花光合日變化的動態比較 2.2.1夏季和冬季環境因子日變化動態比較 從圖2-3可知桂花在夏季和冬季所處的環境因子日變化均呈現一定規律的動態變化.光合有效輻射(PAR)日變化曲線在2個季節均呈現單峰型,夏季PAR強于冬季,夏季PAR的最大值為1739μmol•m-2•s-1,冬季PAR的最大值為742μmol•m-2•s-1.大氣溫度(Ta)早晚低、午間高,日變化也呈單峰型,但是Ta在白天變化趨勢緩慢.夏季Ta在整個白天都處于較高狀態,最低溫度是早上8:00左右出現的26℃,最高溫度是中午13:00出現的37℃;冬季最高溫度出現在午后14:00,只有19℃.相對濕度(RH)日變化表現為早晚高、午間低的變化趨勢,在中午13:00左右,RH達到最低值,夏季RH高于冬季,夏季最低RH為22%左右,冬季最低RH只有15%左右. 2.2.2夏季和冬季桂花凈光合速率和蒸騰速率日變化 植物在自然狀態下,葉片的凈光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr)日變化一般有三種情況:單峰型、非規則型和雙峰型,當物種、生長階段和天氣狀況等不同的時候,光合日變化動態呈現各種不同的變化類型[9].由圖4可以看出在夏季,桂花的Pn日變化曲線呈雙峰曲線,明顯的“午休”現象出現在光照最強、溫度最高的正午時間,這與上面提到的夏季PAR日變化動態(圖2)相一致.而不同品種之間,Pn存在一定的差異,其中晚銀桂、萬點金在一天中Pn要比其他品種大.日香桂、小葉佛頂珠、晚銀桂、萬點金4個桂花品種Pn第一峰值均出現在9:00,第一峰值分別為5.47、4.37、7.94、7.22μmol•m-2•s-1,第二峰值均出現在15:00,第二峰值分別為2.15、2.29、2.89、3.29μmol•m-2•s-1,兩個峰值差異很大.由圖5可以看出晚銀桂、萬點金的Tr曲線均是不規則的,但是最大值都出現在9:00,其值分別為3.88、3.44mmol•m-2•s-1;日香桂、小葉佛頂珠的Tr曲線呈不明顯的雙峰曲線,第一峰值均出現在9:00,峰值分別為3.37、2.91mmol•m-2•s-1、第二峰值均出現在15:00,峰值分別為2.64、2.77mmol•m-2•s-1,兩個峰值相差不大.由圖6可以看出在冬季,4個桂花品種的Pn的日變化曲線呈單峰曲線,在早晨8:00時,Pn為負值,隨后緩慢上升,從9:00開始迅速增大,在正午12:00-13:00達到最大值,分別為2.66、2.48、3.77、3.87μmol•m-2•s-1,隨后迅速下降,從下午17:00開始,已經有部分品種Pn為負值,這可能是因為冬季下午光照強度和大氣溫度均太低,不能夠滿足桂花進行正常的營養生長.由圖7可以看出4個桂花品種Tr總體表現為中午高,早晨和傍晚低,與Ta的日變化動態(圖3)有一定的相似性,Tr總體為單峰曲線,從9:00開始迅速增大,在14:00達到最大值,分別為0.9、0.8、1.04、0.99mmol•m-2•s-1,在冬季,桂花Tr總體變化趨勢與圖6中Pn結果是相一致的.#p#分頁標題#e# 2.3夏季和冬季桂花凈光合速率與生理生態因子的回歸分析 利用8月份測定的桂花凈光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr)及其影響因子的數據,以Pn為應變量,以氣孔導度(Cond)、胞間CO2濃度(Ci)、飽和蒸汽壓虧缺(VPD)等生理生態因子為自變量,采用SPSS17.0進行統計分析,以日香桂為例說明逐步多元回歸分析過程.由表2可以看出,日香桂葉片Pn與Cond、RH呈極顯著正相關,與Tr、大氣CO2濃度(Ca)呈顯著正相關;與Ci、VPD呈極顯著負相關,與葉溫(Tl)、Ta呈顯著負相關;與PAR無顯著相關性.同時可以看出各個因子之間也存在復雜的相關性,為了進一步確定這些影響因子對Pn的影響程度,將日香桂的Pn與影響因子進行逐步回歸,回歸系數見表3,從表3中得出Pn與生理生態因子的回歸方程:Y=8.842+5.328X1-0.016X2-0.455X4,R=0.990;方程明顯可以看出,日香桂葉片Pn主要受Cond、Ci、VPD的影響,而偏相關系數絕對值大小,代表著相關性程度,偏相關系數絕對值越大,Pn與該因子的相關性程度就越高,因此可以看出Ci對日香桂Pn影響最大,其次是VPD和Cond.引種到深圳的不同桂花品種在夏季和冬季Pn與影響因子的逐步回歸分析與日香桂相同,現將回歸方程及影響因子排序結果列于表4.從表4中可以看出桂花的Pn主要受生理生態因子的協調作用,不同桂花品種和不同季節Pn受生理生態因子的影響程度是不同的.Ci、Cond、PAR、Ta和VPD是影響4個桂花品種Pn程度較大的幾個因子,其中Ci和Ta在夏季的影響程度尤為突出,PAR在冬季的影響最為明顯;而在同一個季節里,影響4個桂花品種Pn的生理生態因子存在著相似性和差異性,這正說明了不同桂花品種之間,在遺傳上存在一定的共性和差異,這與黃新[10]對于不同牡丹品種的研究結果一致. 3結論與討論 分析研究植物的光合作用,對植物生產力和產量具有一定的理論實踐意義.有研究表明,植物在遭遇高溫、干旱等不利脅迫時,植物本身會做出一系列反應措施,如氣孔關閉、光合酶活性降低、光呼吸升高等,從而引發光合“午休”現象[11].那么根據Farquhar和Sharkey提出的氣孔限制值(Ls)的分析方法,當Pn下降的同時,Ci降低,但Ls升高,表明Pn降低主要是因為氣孔關閉引起的;而如果Pn下降的同時,Ci上升,但Ls下降,表明Pn降低主要是由于非氣孔因素引起的[12].本研究中,在夏季,桂花出現明顯的光合“午休”現象,是因為8月份正午溫度過高,Tr加劇,造成氣孔的關閉,Ci降低,從而降低了植物的光合作用強度,說明Cond降低引起的光合原料短缺和光合產物的積累是引起Pn降低的主要原因,這與靳甜甜[13]、閆年[14]等人研究結果一致.在冬季,桂花不存在光合“午休”現象,是因為桂花要充分利用正午的光溫條件,增大對光照的適應區間,來抵抗低溫帶來的不良影響. 影響桂花光合生理產生變化的因素較多,Ci、Cond、PAR、Ta和VPD是影響4個桂花品種Pn程度較大的幾個因子,可以說PAR是影響桂花Pn的主導因子,其他環境因子對Pn的影響均與PAR存在一定的關系,Ta和RH受到PAR的影響而有所升降,再對Pn產生影響,所以環境因子和生理因子對桂花光合作用的影響錯綜復雜,它們之間還會產生復雜的連鎖反應,共同影響著桂花的營養生長,這與Constable[15]等人研究結果一致.因此必須進行全面地分析,才能綜合把握它們的影響,為將來桂花品種栽培管理及引種環境選擇提供一定的理論依據.