北极星油桃和曙光油桃光合特性对比研究

赵 勇 ，王 鹏 ，赵进红

（ 1.泰安市林业局经济林站，山东 泰安 271000； 2.山东农业工程学院，山东 济南250100；3.泰安市泰山林业科学研究院 山东 泰安271000）

油桃被认为是最具设施栽培价值的树种之一,具有不落果、丰产性强的优点，在我国发展迅速[2,3]。光合性能研究对于揭示不同树种品种特性、选择设施栽培良种、优化栽培技术提高产量具有重要意义。

‘北极星' 油桃为山东省果树研究所从美国引进白肉油桃品种，平均单果重121g，可溶性固形物含量12.2%[1]。目前有关‘北极星' 油桃的设施栽培和光合特性研究国内未见报道。

本试验以5 年生设施栽培的‘北极星' 油桃和‘曙光' 油桃为试验材料，对比测定了光合有效辐射、CO2浓度、环境因子日变化对光合作用的影响，分析其光合性能及特征参数影响变化规律，为设施油桃良种选择和丰产栽培提供科学依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

以冬暖棚栽培的5 年生‘北极星' 油桃和‘曙光' 油桃为试材，栽植密度2 m×1.5 m，树龄5 年，生长结果良好。

1.2 试验方法

试验在泰安肥城老城镇罗窑村油桃园进行，选出 ‘北极星'油桃‘曙光'油桃健康单株各5 株，在阳面树冠中部随机选取6 片成熟叶片。设3 次重复。

光合性能指标测定用仪器为便携式光合仪CIRAS-2，英国 PP-systems 公司生产。

1.2.1 油桃光合作用光补偿点和饱和点测定

设定11 个光照强度，测定光合有效辐射为0、50、100、200、300、500、800、1200、1400、1600、2000μm ol·m-2·S-1 时的净光合速率。温度控制在 25±1.5℃，相对湿度 80%左右，叶室 CO2浓度 390μL·L-1。

1.2.2 油桃光合作用CO2 补偿点和饱和点测定

将光照强度设为 600 μmol·m-2·S-1，叶室温度 25±1.5 ℃，相对湿度为 80% 左右。设定 CO2浓度16 个，当 CO2浓度 50～400μL·L-1 时测定间隔为50μL·L-1，CO2浓度为 400～2000μL·L-1 时测定间隔为200μL·L-1，分别测定不同CO2浓度下净光合速率的变化。

1.2.3 油桃光合日变化测定

测定光合日变化选择晴朗天气，测定时间为8：00 至 18：00，间隔 2 h 测定 1 次。采用开放式气路同步测定光量子通量密度 （PFD，μmol·m-2·S-1）、大气 CO2浓度（Ca，μL·L-1）、胞间 CO2浓度(Ci，μL·L-1)、大气温度（Ta，℃）、叶片温度（Tl，℃）等环境参数，测定净光合速率（Pn，μmol·m-2·S-1）、蒸腾速率(E，μmol H2O·m-2·s-1)、气孔导度(Gs，μmol H2O·m-2·s-1)、蒸汽压亏缺（Vpd，mb）等光合参数。

2 结果分析

2.1 光合有效辐射对不同油桃光合速率的影响

由图1 可以看出，‘北极星’油桃和‘曙光’油桃净光合速率与光合有效辐射均呈二次相关曲线。光合有效辐射为 0～800 μmol·m-2·s-1，净光合速率随光合有效辐射增加呈直线上升，当光合有效辐射继续增加，净光合速率缓慢升高，当光合有效辐射到达饱和点时，净光合速率值最大，光合有效辐射继续增加，净光合速率降低，出现光抑制现象。相同条件下，‘北极星’油桃的净光合速率均比‘曙光’油桃的高。由表1 光-光合响应曲线回归方程可知，‘北极星’油桃的光饱和点和补偿点均低于‘曙光’油桃，‘北极星’油桃的光补偿点仅为 1.01μmol·m-2·s-1，说明其耐弱光的能力较强。总之，在相同光照条件下，‘北极星’油桃的光能利用效率明显高于‘曙光’油桃。

图1 ‘北极星’和‘曙光' 油桃光—光合响应曲线Fig.1 The light-photosynthesis curve of 'Beijixing' and'Shuguang' nectarine

表1 ‘北极星’和‘曙光' 油桃光饱和点和补偿点Table 1 The light saturation point and compensation point of 'Beijixing' and 'Shuguang' nectarine

2.2 CO2 浓度对不同油桃光合速率的影响

从图2 可以看出，‘北极星’油桃和‘曙光’油桃CO2—光合响应曲线均为二次相关曲线。当CO2浓度为 0～800μL·L-1，随 CO2浓度增加，‘北极星’油桃和‘曙光’油桃净光合速率直线上升；当CO2浓度大于800μL·L-1 时，继续增加浓度，二者净光合速率上升缓慢；当CO2浓度达到饱和点时，净光合速率值升至最高；CO2浓度超过饱和点后，净光合速率下降。由表2 CO2—光合响应曲线回归方程可知，‘北极星’油桃CO2补偿点和饱和点略高于‘曙光’油桃。相同条件下，当 CO2浓度低于 600μL·L-1时，‘北极星’油桃与‘曙光’油桃的净光合速率基本一致；当 CO2浓度高于 600μL·L-1 时，‘北极星’油桃净光合速率随CO2浓度升高逐渐高于‘曙光’油桃，说明高浓度CO2可以大幅提高‘北极星’油桃光合能力。

由图2‘北极星’和‘曙光’油桃CO2浓度与净光合速率关系曲线可以看出，当 CO2浓度由150μL·L-1升至 600μL·L-1时，‘北极星’ 油桃的净光合速率增加了28 倍，‘曙光’ 油桃的净光合速率增加了近 6 倍； 当 CO2浓度由 600μL·L-1升至800μL·L-1时，‘北极星’ 油桃的净光合速率增加了37%，‘曙光’ 油桃的净光合速率增加了32.7%；当CO2浓度由 800μL·L-1升至 1000μL·L-1时，‘北极星’油桃的净光合速率增加了10.4%，‘曙光’油桃的净光合速率增加了4.11%，不同CO2浓度梯度，净光合速率增长率差异较大。

图2 北极星和‘曙光’油桃CO2—光合响应曲线Fig.2 The CO2-photosynthesis curve of ‘Beijixing’ and‘Shuguang’ nectarine

表2 北极星和‘曙光' 油桃CO2 饱和点和补偿点Table 2 The CO2 saturation point and compensation point of 'Beijixing' and 'Shuguang' nectarine

2.3 油桃光合作用日变化

由图3、图4 可知，‘北极星’油桃的叶片净光合速率和‘曙光’油桃的叶片净光合速率日变化曲线均为双峰曲线。上午10:00 左右，‘北极星’油桃光合速率出现小高峰，10:00 之后净光合速率下降，12:00 降至低点，随后又缓慢上升，至14:00 左右出现第二个峰值，此后，净光合速率呈直线下降。‘曙光’油桃净光合速率最高峰在11:00 左右，8:00～10:00 净光合速率呈直线上升，10:00～11:00 缓慢上升至最高，之后净光合速率不断降低，14:00 左右降至最低，然后逐渐升高，15:00 前后出现第二个高峰，此后慢慢降低。

蒸腾速率日变化曲线‘北极星’油桃与‘曙光’油桃的变化趋势基本相同，在14:00 左右2 种油桃的蒸腾速率都达到最高，叶片蒸汽压亏缺日变化曲线走势不同，‘北极星’油桃的叶片蒸汽压亏缺从8:00～14:00 一直呈上升状态，其中 8:00～10:00 呈现直线上升，10:00～14:00 呈缓慢上升，14:00 点左右达到最高点，随后逐渐下降；‘曙光’油桃的叶片蒸汽压亏缺从8:00～10:00 曲线走势与‘北极星’油桃一致，12:00 左右到达最高值并稳定保持至16:00，随后快速下降。北极星和‘曙光’油桃胞间CO2浓度日变化趋势基本一致，当净光合速率达到最大，此时胞间CO2浓度为最低，此后胞间CO2浓度逐渐升高。2 种油桃气孔导度日变化曲线差异较大，‘北极星’油桃在8:00 左右‘北极星’油桃的气孔导度极高，为‘曙光' 油桃气孔导度的2.33 倍，在 10:00 时2 品种气孔导度均降至低谷，随后开始上升，‘北极星’油桃12:00 达到小高峰，之后缓慢降低，而‘曙光’油桃则是在14:00 左右有个小峰，16:00 又出现低谷，随后呈升高趋势。

图3 ‘北极星’油桃光合日变化曲线Fig.3 The photosynthesis curve of diurnal variation of‘Beijixing’nectarine

图4 ‘曙光’油桃光合日变化曲线Fig.4 The photosynthesis curve of diurnal variation of‘Shuguang’ nectarine

3 讨论

设施栽培油桃，晴天条件下棚内CO2浓度在早晨日出前浓度为最高，约 600μL·L-1，10 时左右，CO2浓度降至最低，为 143μL·L-1，同时光合速率也随之降至最低，因此棚内CO2匮乏成为光合作用的主要限制因子。设施栽培采用CO2加富处理可显著提高其光合效率，CO2加富处理浓度为800μL·L-1光合利用率达到最佳。

‘北极星’ 油桃光合速率日变化呈双峰曲线，‘曙光’油桃光合速率日变化呈单峰曲线，王志强等（1998）在5 月份晴天自然条件下，测得露地栽培的‘曙光’ 油桃光合速率的日变化曲线呈典型的双峰曲线[4]。二者差异在于所测试时间不同，本试验测试时间为9 月份，而王志强在5 月份进行测试的，试验结果不同究竟是什么原因造成的，有待进一步深入研究。

4 结论

‘北极星’油桃光补偿点低，耐弱光能力强于‘曙光’油桃，而在高光照强度下，‘北极星’油桃受光抑制程度明显高于‘曙光’油桃；在相同光合有效辐射下，‘北极星’油桃的净光合速率均远高于‘曙光’油桃，‘北极星’油桃的光能利用效率明显优于‘曙光’油桃。

‘北极星’油桃、‘曙光’油桃的CO2饱和点和CO2补偿点差异不明显。在不同CO2浓度梯度下，2个品种净光合速率增长率差异较大。当CO2浓度由150μL·L-1升至 600μL·L-1时，‘北极’ 油桃的净光合速率增加了28 倍，‘曙光’ 油桃的净光合速率增加了近6 倍。设施栽培进行CO2加富处理可显著提高其光合效率，确定CO2加富处理适宜浓度为600～800μL·L-1光合利用率达到最佳。‘北极星’油桃CO2加富处理后光合能力提高显著。

‘北极星’油桃、‘曙光’油桃的光-光合响应曲线、CO2—光合响应曲线和光合日变化曲线显示，相同环境条件下，北极星油光能利用效率高于‘曙光’油桃，从二者的生长量和丰产性上也证明了这一点。许多研究者都把弱光条件下植物的光合速率作为最基本的生理指标，用于衡量设施栽培品种的适应性[5,6]，选择耐弱光的优良品种，是设施栽培的关键技术之一。‘北极星’油桃为耐弱光品种，光能利用效率高，具备设施栽培所需的关键特性，为油桃设施栽培良种提供了选择。