園林植物光合生理特征研究進展

孫龍飛

摘 要 植物最基本功能的就是光合作用，利用園林的光合生理現象可以研究環境的變化，以及相關的因素是如何影響園林植物光合生態。基于此，結合不同的因素對園林植物的光合生態產生影響進行研究，研究結果將對我國園林植物光合生理生態變化起到一點的參考作用，為園林植物光合生理特征起到研究的基礎，從而更好地把握植物生態的變化。

關鍵詞 園林植物；光合生理生態；光合機制

中圖分類號：S688 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.23.066

生物多樣性是指地球上生物與環境形成的生態復合體以及與此相關的各種生態過程的總和，而自然界中的植物也存在著光合作用多樣性，植物的光合作用多樣性為研究環境提供了依據。光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧的過程。光合作用第一個階段中的化學反應必須有光能才能進行，這個階段叫做光反應階段，光反應階段的化學反應是在葉綠體內的類囊體上進行的。光合作用第二個階段中的化學反應沒有光能也可以進行，這個階段叫做暗反應階段。暗反應階段中的化學反應是在葉綠體內的基質中進行的。光反應階段和暗反應階段是一個整體，在光合作用的過程中，二者是緊密聯系、缺一不可的。光合作用的重要意義光合作用為包括人類在內的幾乎所有生物的生存提供了物質來源和能量來源。因此，光合作用對于人類和整個生物界都具有非常重要的意義。

1 光合作用的意義

1.1 制造有機物

綠色植物通過光合作用制造有機物的數量非常巨大。據估計，地球上的綠色植物每年制造四五千億噸有機物，這遠遠超過了地球上每年工業產品的總產量。所以，人們把地球上的綠色植物比作龐大的“綠色工廠”。綠色植物的生存離不開自身通過光合作用制造的有機物。人類和動物的食物也都直接或間接地來自光合作用制造的有機物。

1.2 轉化并儲存太陽能

綠色植物通過光合作用將太陽能轉化成化學能，并儲存在光合作用制造的有機物中。地球上幾乎所有的生物都是直接或間接利用這些能量作為生命活動的能源的[1]，煤炭、石油、天然氣等燃料中所含有的能量，歸根到底都是古代的綠色植物通過光合作用儲存起來的。

1.3 使大氣中的氧和二氧化碳的含量相對穩定

據估計，全世界所有生物通過呼吸作用消耗的氧和燃燒各種燃料所消耗的氧，平均為10 000 t·s-1。以這樣的消耗氧的速度計算，大氣中的氧大約只需2000年就會用完。然而，這種情況并沒有發生[2]。這是因為綠色植物廣泛地分布在地球上，不斷地通過光合作用吸收二氧化碳和釋放氧，從而使大氣中的氧和二氧化碳的含量保持著相對的穩定。

1.4 對生物的進化具有重要的作用

在綠色植物出現以前，地球的大氣中并沒有氧。只是在距今20億～30億年，綠色植物在地球上出現并逐漸占有優勢以后，地球的大氣中才逐漸含有氧，從而使地球上其他進行有氧呼吸的生物得以發生和發展[3]。由于大氣中的一部分氧轉化成臭氧（O3）。臭氧在大氣上層形成的臭氧層，能夠有效地濾去太陽輻射中對生物具有強烈破壞作用的紫外線，從而使水生生物開始逐漸能夠在陸地上生活。經過長期的生物進化過程，最后才出現廣泛分布在自然界的各種動植物。

2 光合生理特性日變化在月份間的差異性研究

現如今，用來描述園林植物光合速率日變化情況的有單峰曲線和雙峰曲線兩種類型[4]。單峰曲線是指植物葉片的光合速率一天只有一次高峰，此次高峰在中午時間段，而雙峰則是說園林植物光合速率一天有兩次高峰，一次為上午，一次為下午。受到季節的影響，園林植物的這種光合速率高峰出現的時間段在不同月份中又存在不同點，一般來說，3月與4月時，園林植物的最高峰值出現在中午12點，并且該最高峰值與光照的強度的最高值是相一致的，與之形成對比的是5月與6月，光合速率最高峰在上午9點左右，而且最高值與光照的強度的最高值并不相一致。光合生理特性日變化在月份之間存在差異，說明影響園林植物光合生理特征的因素是各種各樣的，例如溫度和光照，都是影響園林植物生理特性的重要因素。

3 不同光強下的光合生理特性

光強對于園林植物的生理特征的影響比較顯著，一般而言，光照強度增加，植物的光合速率也會隨之增加，光照強度減弱，植物的光合速率也就逐漸減弱，當然，光照強度影響園林植物的生理特性是多方面的[5]。根據研究，隨著光照強度的減弱，園林植物的日凈光速率以及植物光合作用的光飽和點和補償點、最大光合速率均呈現逐漸下降的趨勢，由此可知，園林植物的生理特性與光照強度是呈正比的。

4 不同園林植物類型的光合生理特性

不同園林植物類型的光合生理特性具有差別，不同植物對于外界環境的適應能力以及自身的內部調節能力都不盡相同[6]。例如，園林植物中的水鬼蕉，其凈光合速率較高，證明其固碳能力強，其氣孔導度高，說明釋放氧氣的能力也比較強，因此對于提高周圍環境的空氣質量有很好的作用；再例如核桃楸，根據研究表明，核桃楸的光合能力較強，而暗呼吸速率較小，最大羧化速率表現出陽性植物的特點[7]。在全光的條件下，核桃楸最大羧化速率較高，據此得出結論核桃楸為強陽性園林植物，具有很強的耐旱能力。不同植物類型本身所具有的特性也就影響著其光合生理特性。

5 遮陰對園林植物光合生理特征的影響

遮陰對于園林植物光合生理特性的影響主要表現為兩個方面，1）遮陰對園林植物光合生理特性的影響大小取決于園林植物本身的耐蔭能力，如水曲柳光合能力強。在弱光的環境中可以充分的利用光強的能力，具有較好的耐蔭性，那么，遮陰對于水曲柳光合生理特征的影響就會相應減少。而耐蔭能力弱的園林植物，在弱光的環境下，就不能很好地利用僅有的光照供自身生長。在遮陰的環境下，此類的園林植物進行光合作用的條件就沒有耐蔭性好的植物那么有利。2）遮陰對園林植物光合生理特性的影響是從外部環境體現的，遮陰的環境沒有了足夠的光照強度，園林植物無法充分完成光合作用，就會對植物的光合生理特性產生影響，主要體現為兩點。

5.1 遮陰對植物凈光合速率日變化的影響

凈光合速率是指真正的光合作用速率減去呼吸作用速率，體現了植物有機物的積累。遮陰對凈光合速率日變化的影響是通過改變光照強度從而影響植物進行光合作用實現的，光照強度的變化與植物進行光合作用息息相關，光照強，植物的光合作用就強，光照弱，光合作用能力就弱。植物凈光合速率日變化主要有單峰曲線和雙峰曲線兩種類型，在正常的情況下，單峰曲線的高峰時間段為中午，雙峰曲線的高峰時間段為上午和下午，而因為遮陰的介入，出現高峰值的時間段就會受到影響，通常來說，隨著遮陰度的增大，出現最高峰值的時間段會晚于正常出現的時間段。

5.2 遮陰對植物光合參數的影響

遮陰對植物光合參數的影響是影響植物光響應曲線的初始斜率和光補償點、暗呼吸速率。不同程度的遮陰對植物光響應曲線的初始斜率影響程度也有差異，遮陰度越高會使得光響應曲線的初始斜率逐漸降低。光補償點是指植物在一定的光照下。光合作用吸收二氧化碳的呼吸作用數量達到平衡狀態時的光照強度。而在遮陰的情況下，不利于園林植物進行光合作用，因此光的補償點會相對減弱。再者就是暗呼吸速率，植物在黑暗條件下不能進行光合作用，只能進行呼吸作用，此時植物只能消耗光合作用生成的氧氣和有機物質，植物葉片在光照強度為零時，單位時間、單位葉面積通過呼吸作用消耗氧氣和有機物生成的二氧化碳的量。在光響應曲線中，當光照強度為零時，Y軸的值即為暗呼吸速率。暗呼吸速率高是植物抗遮陰能力的體現，而隨著遮陰程度的增加，暗呼吸速率會相應降低。

6 干旱脅迫對園林植物光合生理特性的影響

植物體跟人的身體一樣，水分占據了很大的比例，其重要作用也不言而喻，而干旱是植物生長的重要限制因素之一，不僅體現在營養吸收的限制上，同時，干旱的地域也限制了園林植物的生存[8]。植物體的水分是植物營養的重要來源，干旱會導致植物水分的流失，從而嚴重影響園林植物的光合生理特性。

6.1 干旱對園林植物凈光合速率的影響

研究表明，干旱的時間越長，園林植物的凈光合速率會出現降低的情況，當然，不同的園林植物凈光合速率降低的程度有所差異，這可以作為園林植物光合能力強弱的參數。

6.2 干旱對園林植物葉綠素含量的影響

葉綠素是高等植物和其他所有能進行光合作用的生物體含有的一類綠色色素。葉綠素含量是園林植物中的生理指標之一，可以體現出園林植物進行光合作用的能力，某些研究人員經過對干旱脅迫下植物光合性能的變化，得出研究結論，干旱會在不同程度上影響植物葉綠素的含量，從而導致園林植物光合作用的能力降低，另外，通過干旱對園林植物葉綠素的含量的影響也可以折射出植物的抗旱能力，影響越小，抗旱能力越強[9]。

6.3 干旱對園林植物氣孔導度的影響

氣孔導度表示的是氣孔張開的程度，影響光合作用、呼吸作用及蒸騰作用。氣孔是植物葉片與外界進行氣體交換的主要通道。通過氣孔擴散的氣體有O2、CO2和水蒸氣。植物在光下進行光合作用，經由氣孔吸收CO2，所以氣孔必須張開，但氣孔開張又不可避免地發生蒸騰作用，氣孔可以根據環境條件的變化來調節開度的大小而使植物在損失水分較少的條件下獲取最多的CO2。氣孔開度對蒸騰有著直接的影響。因此在干旱的情況下，會導致氣孔導度、開放率變小[10]。

6.4 干旱對園林植物可溶性糖和可溶性蛋白質含量的影響

可溶性糖和可溶性蛋白是參與園林植物有機滲透的調節物質，據研究表明，隨著干旱時間的延長，植物可溶性糖含量會逐漸增加，而對于可溶性蛋白質含量的影響，較小程度上的干旱對可溶性蛋白質含量的影響并不

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明顯，只要當嚴重干旱脅迫時，植物可溶性蛋白含量才會明顯降低。通過考察園林植物的可溶性糖含量，可體現出植物的抗旱能力。

7 結語

近幾年來，我國在園林植物光合生理現象上的研究取得了很大的進展，園林綠化工作也取得了十分顯著的效果，對于很多地方來說，園林的綠化就是一個巨大的進步，除了極具觀賞性外，對于環境的保護也是起到了巨大的作用，利用植物的光合特征進行園林的布置是園林建設的一大創新，也是一個很大的進步，這不僅僅是反映了地方的特色，也在不斷豐富園林植物的種類，合理的布置生產模式。為園林的減少成本，也為環境的保護貢獻一份不小的力量。

參考文獻：

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[9]胡亮.觀賞果樹及其在綠化園林中的應用[J].綠色科技，2009（5）：67-68.

[10]魏曉東.干旱脅迫對銀杏葉片光合系統Ⅱ熒光特性的影響[J].生態學報，2012，32（23）：7492-7500.

（責任編輯：劉昀）