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微气象因子及植物因子对雅砻江流域野生桑光合速率的影响


  摘要 对影响野生桑光合速率的微气象因子(光合有效辐射、叶温)和植物因子(气孔导度、胞间CO2浓度)进行分析,讨论其对野生桑光合速率的影响,结果表明:微气象因子对野生桑光合速率的影响很大,光合速率与微气象因子(光合有效辐射、叶温)间有显著的相关关系,复相关系数为0.980 5和0.900 9;野生桑光合速率与植物因子(气孔导度、胞间CO2浓度)间亦存在十分显著的相关关系,气孔导度或胞间CO2浓度增大,桑光合速率增大,反之则减小,复相关系数分别为0.966 1和0.932 2。
  关键词 光合速率;微气象因子;植物因子;野生桑;雅砻江流域
  中图分类号 S888.2文献标识码A文章编号1007-5739(2008)19-0053-02
  
  桑树属桑科(Moraceae)桑属(Morus Linna),是落叶性多年生木本植物。四川省境内的雅砻江流域野生桑树资源丰富,野生桑的品质、产量与其生长的环境、生态及生理因子有着密切的关系。笔者通过对四川冕宁县境内雅砻江流域的野生桑树资源进行调查,开展野外试验,探讨野生桑树光合速率与光合有效辐射、温度、气孔导度等因子的关系。
  
  1材料与方法
  
  1.1试验材料
  冕宁县泸宁区野生桑种。
  1.2试验时间与地点
  2008年5月11~12日进行;试验地点在凉山州冕宁县泸宁区。
  1.3试验方法
  采用LI6400型便携式光合测定仪,测定桑叶片的净光合速率、气孔导度、光合有效辐射、胞间CO2浓度等若干植物生理因子的逐时变化,选择6株桑树树体中部生长正常、无病斑的活体叶片连续测量其光合速率等因子,每个时次分别进行3次重复,以平均值作为该时次的测量结果。用计算机对所测数据进行结果分析。
  
  2结果与分析
  
  2.1微气象因子对野生桑光合速率的影响
  2.1.1光合有效辐射与桑光合速率。光照度对植物的生长发育影响很大,在一定光照度范围内,随着光照度的增加,光合效率也相应增加[1]。叶面接收的太阳总辐射与光合有效辐射呈线性关系,光合有效辐射直接反映了太阳辐射的强度[2]。桑净光合速率与光合有效辐射间关系的分析结果表明(如图1):开始桑的光合速率随光合有效辐射的增强而增大,当光合有效辐射达1 176μmoL/m2•s时,桑光合速率达到最大值9.63μmoL/m2•s;此后随光合有效辐射的继续增强,桑光合速率不再增大且有减小的趋势。说明当光合有效辐射过强时,桑为避免失水过多和高光照的灼伤,气孔导度降低,光合速率下降。多元回归分析表明二者存在显著相关关系,回归方程为:Pn=-0.403 9(PAR)2 + 4.206 6PAR-1.362,R2=0.980 5,PAR为有效光合辐射(μmoL/m2•s)。
  2.1.2温度与桑净光合速率。从光合作用的过程来看,光合作用中的暗反应是由一系列酶来催化的,因此光合速率与温度的关系很大。在一定的温度范围内,当温度增高时,酶促反应增强,光合速率加快;但当温度过高时,酶可变性失活,从而使反应速度下降。桑树光合作用的最适温度为20~25℃,最高为40℃[3]。根据生物学温度的三基点理论,净光合速率应与温度呈二次曲线关系[4]。由桑净光合速率与叶温间关系的分析结果表明(如图2),净光合速率与叶温确实为接近二次曲线关系。叶温33.45℃以下,净光合速率随温度升高而增大;超过该转折点,温度继续升高,净光合速率反而下降。原因可能是这时气孔开张度开始减小,光合作用受到限制。多元回归分析表明叶温与净光合速率存在显著相关关系,回归方程为:Pn=-0.578 7T叶+4.042 7T叶+2.285,R2=0.900 9。
  2.2植物因子对桑光合速率的影响
  2.2.1气孔导度与桑光合速率。植物光合速率的大小,不仅受到环境因子的影响,还受到气孔导度等植物因子的影响[5]。桑光合速率与气孔导度关系的研究结果表明(如图3),光合速率随气孔导度的增大而增大,随气孔导度的减小而减小。随着光照强度的增强,桑光合速率会随着气孔导度的增大而增大,这时气温升高,蒸腾耗水增多,植物为维持体内水分平衡,气孔导度减小,光合速率随之下降;当气温降低,光强减弱时,植物体内水分亏损得到缓和,气孔导度会增大,光合速率随之增大。多元回归分析表明气孔导度与桑净光合速率存在着显著的相关关系,回归方程为:Pn=4.016 4Ln(C)+1.759 2,R2=0.966 1,C为气孔导度(mmoL/m2•s)。
  2.2.2胞间CO2浓度与桑光合速率。桑光合速率与胞间CO2浓度关系的研究结果表明(如图4),光合速率随胞间CO2浓度的增大而增大。随着光合速率的不断加快,消耗的CO2增多,相应的胞间CO2浓度不断降低又对光合作用产生一定的抑制作用,光合速率下降;当光合速率降到一定程度时,胞间CO2浓度得到缓和,光合速率又有所回升。多元回归分析表明胞间CO2浓度与桑净光合速率存在着显著的相关关系,回归方程为:Pn=4.750 1Ln(CO2int)+1.399 6,R2=0.932 2,CO2int为胞间CO2浓度(moL/m3)。
  
  3结论
  
  本文根据试验数据,分析了雅砻江流域野生桑光合速率与微气象因子及植物因子的关系。结果表明:微气象因子(光合有效辐射、叶温)和植物因子(气孔导度、胞间CO2浓度)对野生桑的光合速率影响显著。野生桑的光合速率与微气象因子(光合有效辐射、叶温)均呈近二次曲线关系,在一定范围内,野生桑的光合速率随光合有效辐射的增强(或叶温的增大)而增大,超过某一临界值时,光合速率随光合有效辐射的增强(或叶温的增大)而减小;植物因子(气孔导度、胞间CO2浓度)和野生桑的光合速率呈正相关关系,即光合速率随气孔导度和胞间CO2浓度的增大而增大,反之则减小。以上主要讨论的是单一因子变化对野生桑光合速率的影响,而在实际的生态环境中,多个因子相互影响、相互联系,在变化过程中又常以一个因子为主导,并影响着其他因子。
  
  4参考文献
  
  [1] 包云轩.气象学(南方本)[M].北京:中国农业出版社,2001.
  [2] 刘静,王连喜,戴小笠,等.枸杞叶片净光合速率与其他生理参数及环境微气象因子的关系[J] .干旱地区农业研究,2003,21(2):95-98.
  [3] 任迎虹.桑树栽培生理[M].成都:四川大学出版社,2003.
  [4] 郑有飞,顾景义.小麦作物光合生产模拟研究[J].南京气象学院学报,1995,18(4):566-571.
  [5] FARQUHAR G D,SHARKEY T D.Stomatal conductance and pho-tosyn thesis[J].Annu Rev Plant Physical,1982(33):317-345.
  

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