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行測定。結果表明：（1）銀杏、藍果樹、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”現象。銀杏、黃山欒、藍果樹、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），藍果樹的最小（2.03 mmolm-2s-1），是海棠的54.43%。（3）無患子、碧桃和海棠節水能力明顯高于其他樹種。

關鍵詞 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 文獻標識碼：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，構成植物體干物質的90%以上來自于葉片的光合產物。彩葉樹種作為一類以觀葉為主的樹種，由于葉色表現存在差異，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，進而影響植株的生長率，改變其固碳能力[1-3]。同時，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構等生理因素的影響。目前，有關彩葉植物光合特性有較多報道，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指標進行測定，結果發現，銀杏、鵝掌楸、柿樹的凈光合速率與葉綠素質量分數存在顯著正相關[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的測定，發現金葉復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行測定，發現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境因子的影響。本試驗通過對銀杏、半楓荷、楓香、黃山欒、藍果樹、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特征和規律，為彩葉樹種的選擇提供理論依據。

1 試驗區概況

試驗區設在福建省沙縣，該地位于福建省中北部，26°06′—26°41′ N，117°32′— 118°06′E，屬中亞熱帶季風氣候區，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[7]。

2.2 光合參數日動態變化測定

試驗測定于2016年8月進行。選擇晴朗無風的天氣進行光合參數日動態變化測定，每個樹種選擇3株長勢大小相近、生長良好的樣木，每株樹選取3個葉片，要求朝向一致、無病蟲害，從植株頂部展開葉往下數第2～3葉近葉尖位置，采用Li-Cor公司的Li-6400便攜式光合儀進行基礎光合生理生態指標的數據采集， 8：00—18：00每隔2 h同步測定光合參數。每樹種選取的3株樣木取平均值。

測定的指標包括：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 結果與分析

3.1 凈光合速率的日變化

如圖1所示，銀杏、藍果樹、紅葉李和碧桃凈光合速率的日變化呈單峰曲線，但峰值出現的時間略有不同，其中銀杏凈光合速率峰值出現在14：00，其他3種則出現在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，一般隨光照強度的增加，這些樹種的凈光合速率逐漸增加（多出現在10：00、12：00兩個時段），而后隨著光照強度的增加，凈光合速率逐漸下降，在14：00點出現最低值，即光合“午休”現象。14：00之后光照強度開始下降，光合速率再度升高，在16：00出現第2個峰值。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、藍果樹，半楓荷最小（3.83 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特性，其相應的光合速率日變化曲線的差異反映了植物內存節律，也體現了各樹種對環境的不同適應性。

3.2 蒸騰速率的日變化

如圖2所示，銀杏、黃山欒、藍果樹、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，其中銀杏峰值出現在14：00，其他4個樹種的峰值出現在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個峰值分別出現在12：00和16：00，而無患子的2個峰值分別出現在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、海棠和無患子出現明顯的蒸騰“午休”現象，這可能與蒸騰速率受葉片氣孔調節有關。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，藍果樹的日蒸騰速率最小（2.03 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系，可提供水分代謝功能信息[4]。如圖3所示，銀杏、藍果樹、紅葉李和碧桃的水分利用效率呈單峰曲線，其中銀杏和藍果樹的峰值出現在14：00，碧桃和藍果樹分別出現在10：00和12：00。半楓荷、楓香、北美紅楓和海棠出現2次峰值：第1次峰值出現在10：00和12：00;第2次峰值出現在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>藍果樹>紅葉李>北美紅楓>黃山欒>銀杏>楓香>半楓荷。可見，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，是節水較好的樹種。

4 小結

銀杏、藍果樹、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”現象，這可能是高溫、強光引起氣孔部分關閉，抑制了光合作用。銀杏、黃山欒、藍果樹、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），藍果樹的最小（2.03 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、碧桃和海棠節水能力明顯高于其他樹種。

參考文獻：

[1] 姜琳，楊暖，姜官恒，等. 三種不同葉色櫟樹光合特性研究[J]. 山東林業科技，2016，46（2）： 12-16

[2] 何梅，王華，胡玉安，等.彩葉樹種研究與開發利用現狀[J].江西農業大學學報，2018，40（6）：1134-1144

[3] 楊莉娟. 日照市主要彩葉樹種綜合評價研究[D].泰安：山東農業大學，2016

[4] 劉嘉君，王志剛，閻愛華，等. 12種彩葉樹種光合特性及固碳釋氧功能[J]. 東北林業大學學報，2011，39（9）： 23-25，30

[5] 袁亞琦，王少杰，付宇晨，等. 北京地區引種的6種彩葉樹種光合生理特性[J]. 北京農學院學報，2017，32（2）： 92-97

[6] 王澤瑞. 幾種紅色系彩葉樹種光合特性及呈色機理的研究[D]. 合肥：安徽農業大學，2011

[7] 黃石德，曾建新，高偉，等.10種彩葉樹光合色素含量的研究[J].防護林科技，2018（9）：3-5