北極星油桃和曙光油桃光合特性對比研究

趙 勇 ，王 鵬 ，趙進紅

（ 1.泰安市林業局經濟林站，山東 泰安 271000； 2.山東農業工程學院，山東 濟南250100；3.泰安市泰山林業科學研究院 山東 泰安271000）

油桃被認為是最具設施栽培價值的樹種之一,具有不落果、豐產性強的優點，在我國發展迅速[2,3]。光合性能研究對于揭示不同樹種品種特性、選擇設施栽培良種、優化栽培技術提高產量具有重要意義。

‘北極星' 油桃為山東省果樹研究所從美國引進白肉油桃品種，平均單果重121g，可溶性固形物含量12.2%[1]。目前有關‘北極星' 油桃的設施栽培和光合特性研究國內未見報道。

本試驗以5 年生設施栽培的‘北極星' 油桃和‘曙光' 油桃為試驗材料，對比測定了光合有效輻射、CO2濃度、環境因子日變化對光合作用的影響，分析其光合性能及特征參數影響變化規律，為設施油桃良種選擇和豐產栽培提供科學依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

以冬暖棚栽培的5 年生‘北極星' 油桃和‘曙光' 油桃為試材，栽植密度2 m×1.5 m，樹齡5 年，生長結果良好。

1.2 試驗方法

試驗在泰安肥城老城鎮羅窯村油桃園進行，選出 ‘北極星'油桃‘曙光'油桃健康單株各5 株，在陽面樹冠中部隨機選取6 片成熟葉片。設3 次重復。

光合性能指標測定用儀器為便攜式光合儀CIRAS-2，英國 PP-systems 公司生產。

1.2.1 油桃光合作用光補償點和飽和點測定

設定11 個光照強度，測定光合有效輻射為0、50、100、200、300、500、800、1200、1400、1600、2000μm ol·m-2·S-1 時的凈光合速率。溫度控制在 25±1.5℃，相對濕度 80%左右，葉室 CO2濃度 390μL·L-1。

1.2.2 油桃光合作用CO2 補償點和飽和點測定

將光照強度設為 600 μmol·m-2·S-1，葉室溫度 25±1.5 ℃，相對濕度為 80% 左右。設定 CO2濃度16 個，當 CO2濃度 50～400μL·L-1 時測定間隔為50μL·L-1，CO2濃度為 400～2000μL·L-1 時測定間隔為200μL·L-1，分別測定不同CO2濃度下凈光合速率的變化。

1.2.3 油桃光合日變化測定

測定光合日變化選擇晴朗天氣，測定時間為8：00 至 18：00，間隔 2 h 測定 1 次。采用開放式氣路同步測定光量子通量密度 （PFD，μmol·m-2·S-1）、大氣 CO2濃度（Ca，μL·L-1）、胞間 CO2濃度(Ci，μL·L-1)、大氣溫度（Ta，℃）、葉片溫度（Tl，℃）等環境參數，測定凈光合速率（Pn，μmol·m-2·S-1）、蒸騰速率(E，μmol H2O·m-2·s-1)、氣孔導度(Gs，μmol H2O·m-2·s-1)、蒸汽壓虧缺（Vpd，mb）等光合參數。

2 結果分析

2.1 光合有效輻射對不同油桃光合速率的影響

由圖1 可以看出，‘北極星’油桃和‘曙光’油桃凈光合速率與光合有效輻射均呈二次相關曲線。光合有效輻射為 0～800 μmol·m-2·s-1，凈光合速率隨光合有效輻射增加呈直線上升，當光合有效輻射繼續增加，凈光合速率緩慢升高，當光合有效輻射到達飽和點時，凈光合速率值最大，光合有效輻射繼續增加，凈光合速率降低，出現光抑制現象。相同條件下，‘北極星’油桃的凈光合速率均比‘曙光’油桃的高。由表1 光-光合響應曲線回歸方程可知，‘北極星’油桃的光飽和點和補償點均低于‘曙光’油桃，‘北極星’油桃的光補償點僅為 1.01μmol·m-2·s-1，說明其耐弱光的能力較強?？傊谙嗤庹諚l件下，‘北極星’油桃的光能利用效率明顯高于‘曙光’油桃。

圖1 ‘北極星’和‘曙光' 油桃光—光合響應曲線Fig.1 The light-photosynthesis curve of 'Beijixing' and'Shuguang' nectarine

表1 ‘北極星’和‘曙光' 油桃光飽和點和補償點Table 1 The light saturation point and compensation point of 'Beijixing' and 'Shuguang' nectarine

2.2 CO2 濃度對不同油桃光合速率的影響

從圖2 可以看出，‘北極星’油桃和‘曙光’油桃CO2—光合響應曲線均為二次相關曲線。當CO2濃度為 0～800μL·L-1，隨 CO2濃度增加，‘北極星’油桃和‘曙光’油桃凈光合速率直線上升；當CO2濃度大于800μL·L-1 時，繼續增加濃度，二者凈光合速率上升緩慢；當CO2濃度達到飽和點時，凈光合速率值升至最高；CO2濃度超過飽和點后，凈光合速率下降。由表2 CO2—光合響應曲線回歸方程可知，‘北極星’油桃CO2補償點和飽和點略高于‘曙光’油桃。相同條件下，當 CO2濃度低于 600μL·L-1時，‘北極星’油桃與‘曙光’油桃的凈光合速率基本一致；當 CO2濃度高于 600μL·L-1 時，‘北極星’油桃凈光合速率隨CO2濃度升高逐漸高于‘曙光’油桃，說明高濃度CO2可以大幅提高‘北極星’油桃光合能力。

由圖2‘北極星’和‘曙光’油桃CO2濃度與凈光合速率關系曲線可以看出，當 CO2濃度由150μL·L-1升至 600μL·L-1時，‘北極星’ 油桃的凈光合速率增加了28 倍，‘曙光’ 油桃的凈光合速率增加了近 6 倍； 當 CO2濃度由 600μL·L-1升至800μL·L-1時，‘北極星’ 油桃的凈光合速率增加了37%，‘曙光’ 油桃的凈光合速率增加了32.7%；當CO2濃度由 800μL·L-1升至 1000μL·L-1時，‘北極星’油桃的凈光合速率增加了10.4%，‘曙光’油桃的凈光合速率增加了4.11%，不同CO2濃度梯度，凈光合速率增長率差異較大。

圖2 北極星和‘曙光’油桃CO2—光合響應曲線Fig.2 The CO2-photosynthesis curve of ‘Beijixing’ and‘Shuguang’ nectarine

表2 北極星和‘曙光' 油桃CO2 飽和點和補償點Table 2 The CO2 saturation point and compensation point of 'Beijixing' and 'Shuguang' nectarine

2.3 油桃光合作用日變化

由圖3、圖4 可知，‘北極星’油桃的葉片凈光合速率和‘曙光’油桃的葉片凈光合速率日變化曲線均為雙峰曲線。上午10:00 左右，‘北極星’油桃光合速率出現小高峰，10:00 之后凈光合速率下降，12:00 降至低點，隨后又緩慢上升，至14:00 左右出現第二個峰值，此后，凈光合速率呈直線下降?！锕狻吞覂艄夂纤俾首罡叻逶?1:00 左右，8:00～10:00 凈光合速率呈直線上升，10:00～11:00 緩慢上升至最高，之后凈光合速率不斷降低，14:00 左右降至最低，然后逐漸升高，15:00 前后出現第二個高峰，此后慢慢降低。

蒸騰速率日變化曲線‘北極星’油桃與‘曙光’油桃的變化趨勢基本相同，在14:00 左右2 種油桃的蒸騰速率都達到最高，葉片蒸汽壓虧缺日變化曲線走勢不同，‘北極星’油桃的葉片蒸汽壓虧缺從8:00～14:00 一直呈上升狀態，其中 8:00～10:00 呈現直線上升，10:00～14:00 呈緩慢上升，14:00 點左右達到最高點，隨后逐漸下降；‘曙光’油桃的葉片蒸汽壓虧缺從8:00～10:00 曲線走勢與‘北極星’油桃一致，12:00 左右到達最高值并穩定保持至16:00，隨后快速下降。北極星和‘曙光’油桃胞間CO2濃度日變化趨勢基本一致，當凈光合速率達到最大，此時胞間CO2濃度為最低，此后胞間CO2濃度逐漸升高。2 種油桃氣孔導度日變化曲線差異較大，‘北極星’油桃在8:00 左右‘北極星’油桃的氣孔導度極高，為‘曙光' 油桃氣孔導度的2.33 倍，在 10:00 時2 品種氣孔導度均降至低谷，隨后開始上升，‘北極星’油桃12:00 達到小高峰，之后緩慢降低，而‘曙光’油桃則是在14:00 左右有個小峰，16:00 又出現低谷，隨后呈升高趨勢。

圖3 ‘北極星’油桃光合日變化曲線Fig.3 The photosynthesis curve of diurnal variation of‘Beijixing’nectarine

圖4 ‘曙光’油桃光合日變化曲線Fig.4 The photosynthesis curve of diurnal variation of‘Shuguang’ nectarine

3 討論

設施栽培油桃，晴天條件下棚內CO2濃度在早晨日出前濃度為最高，約 600μL·L-1，10 時左右，CO2濃度降至最低，為 143μL·L-1，同時光合速率也隨之降至最低，因此棚內CO2匱乏成為光合作用的主要限制因子。設施栽培采用CO2加富處理可顯著提高其光合效率，CO2加富處理濃度為800μL·L-1光合利用率達到最佳。

‘北極星’ 油桃光合速率日變化呈雙峰曲線，‘曙光’油桃光合速率日變化呈單峰曲線，王志強等（1998）在5 月份晴天自然條件下，測得露地栽培的‘曙光’ 油桃光合速率的日變化曲線呈典型的雙峰曲線[4]。二者差異在于所測試時間不同，本試驗測試時間為9 月份，而王志強在5 月份進行測試的，試驗結果不同究竟是什么原因造成的，有待進一步深入研究。

4 結論

‘北極星’油桃光補償點低，耐弱光能力強于‘曙光’油桃，而在高光照強度下，‘北極星’油桃受光抑制程度明顯高于‘曙光’油桃；在相同光合有效輻射下，‘北極星’油桃的凈光合速率均遠高于‘曙光’油桃，‘北極星’油桃的光能利用效率明顯優于‘曙光’油桃。

‘北極星’油桃、‘曙光’油桃的CO2飽和點和CO2補償點差異不明顯。在不同CO2濃度梯度下，2個品種凈光合速率增長率差異較大。當CO2濃度由150μL·L-1升至 600μL·L-1時，‘北極’ 油桃的凈光合速率增加了28 倍，‘曙光’ 油桃的凈光合速率增加了近6 倍。設施栽培進行CO2加富處理可顯著提高其光合效率，確定CO2加富處理適宜濃度為600～800μL·L-1光合利用率達到最佳?！睒O星’油桃CO2加富處理后光合能力提高顯著。

‘北極星’油桃、‘曙光’油桃的光-光合響應曲線、CO2—光合響應曲線和光合日變化曲線顯示，相同環境條件下，北極星油光能利用效率高于‘曙光’油桃，從二者的生長量和豐產性上也證明了這一點。許多研究者都把弱光條件下植物的光合速率作為最基本的生理指標，用于衡量設施栽培品種的適應性[5,6]，選擇耐弱光的優良品種，是設施栽培的關鍵技術之一。‘北極星’油桃為耐弱光品種，光能利用效率高，具備設施栽培所需的關鍵特性，為油桃設施栽培良種提供了選擇。