10种彩叶树种光合特性研究

黄雍容 黄石德 高伟 林捷

摘 要 采用Li-6400便携式光合测定仪，对福建沙县引种的银杏、半枫荷、枫香、黄山栾、蓝果树、北美红枫、红叶李、无患子、海棠和碧桃等10种彩叶树种的净光合速率和蒸腾速率进行测定。结果表明：（1）银杏、蓝果树、红叶李和碧桃净光合速率的日变化呈单峰曲线;而半枫荷、枫香、黄山栾、北美红枫、无患子和海棠则呈双峰曲线，观察到“午休”现象。银杏、黄山栾、蓝果树、红叶李和碧桃蒸腾速率的日变化呈单峰曲线;而半枫荷、枫香、北美红枫和海棠呈双峰曲线。（2）海棠的日蒸腾速率最大（3.73 mmolm-2s-1），蓝果树的最小（2.03 mmolm-2s-1），是海棠的54.43%。（3）无患子、碧桃和海棠节水能力明显高于其他树种。

关键词 彩叶景观树种;净光合速率;蒸腾速率;水分利用效率

中图分类号：S718.43 文献标识码：A

文章编号：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，构成植物体干物质的90%以上来自于叶片的光合产物。彩叶树种作为一类以观叶为主的树种，由于叶色表现存在差异，且涉及光合色素的变化，因而光合特性和能力必然存在差异，进而影响植株的生长率，改变其固碳能力[1-3]。同时，彩叶植物是一类特殊的观叶植物，其叶色形成受到叶片光合特性和叶绿体结构等生理因素的影响。目前，有关彩叶植物光合特性有较多报道，如刘嘉君等[4]对保定市12种主要彩叶树种的光合生理生态指标进行测定，结果发现，银杏、鹅掌楸、柿树的净光合速率与叶绿素质量分数存在显著正相关[4]。袁亚琦等[5]对北京市黄垡苗圃引种的6种彩叶树种的光合生理指标的测定，发现金叶复叶槭的净光合速率日变化呈单峰曲线，而其他5种彩叶树种均呈双峰曲线，“午休”现象明显。王泽瑞[6]对安徽省红叶石楠等5种彩叶树种的光合特性进行测定，发现彩叶树种的光合特性有显著变化，主要受光照、温度和湿度等各种环境因子的影响。本试验通过对银杏、半枫荷、枫香、黄山栾、蓝果树、北美红枫、红叶李、无患子、海棠和碧桃等10种彩叶树种净光合速率和蒸腾速率的日变化，探讨其光合作用的基本生理生态特征和规律，为彩叶树种的选择提供理论依据。

1 试验区概况

试验区设在福建省沙县，该地位于福建省中北部，26°06′—26°41′ N，117°32′— 118°06′E，属中亚热带季风气候区，温暖湿润，雨热同季，年均气温15.6～19.6 ℃，年均降水量

1 510～1 840 mm。

2 研究方法

2.1 试验材料

选取10种彩叶景观树种作为研究对象，分别为银杏（Ginkgo biloba）、半枫荷（Semiliquidambar cathayensis）、枫香（Liquidambar formosana）、黄山栾（Koelreuteria bipinnata ）、蓝果树（Nyssa sinensis）、北美红枫（Acer rubrum）、红叶李（Prunus cerasifera）、无患子（Sapindus mukorossi）、海棠（Malus spectabilis）和碧桃（Amygdalus persica），详见参考文献[7]。

2.2 光合参数日动态变化测定

试验测定于2016年8月进行。选择晴朗无风的天气进行光合参数日动态变化测定，每个树种选择3株长势大小相近、生长良好的样木，每株树选取3个叶片，要求朝向一致、无病虫害，从植株顶部展开叶往下数第2～3叶近叶尖位置，采用Li-Cor公司的Li-6400便携式光合仪进行基础光合生理生态指标的数据采集， 8：00—18：00每隔2 h同步测定光合参数。每树种选取的3株样木取平均值。

测定的指标包括：净光合速率（Pn），μmol m-2 s-1;蒸腾速率（Tr），mmol m-2 s-1;水分利用效率（WUE）=光合速率（Pn）/蒸腾速率（Tr）。

3 结果与分析

3.1 净光合速率的日变化

如图1所示，银杏、蓝果树、红叶李和碧桃净光合速率的日变化呈单峰曲线，但峰值出现的时间略有不同，其中银杏净光合速率峰值出现在14：00，其他3种则出现在12：00。而半枫荷、枫香、黄山栾、北美红枫、无患子和海棠则呈双峰曲线，一般随光照强度的增加，这些树种的净光合速率逐渐增加（多出现在10：00、12：00两个时段），而后随着光照强度的增加，净光合速率逐渐下降，在14：00点出现最低值，即光合“午休”现象。14：00之后光照强度开始下降，光合速率再度升高，在16：00出现第2个峰值。10种彩叶景观树种净光合速率峰值以碧桃最大（19.24 μmolm-2 s-1），其次为海棠、无患子、红叶李、北美红枫、黄山栾、枫香、蓝果树、半枫荷，银杏最小（6.21 μmol m-2 s-1）。

碧桃的日净光合速率最大（10.31 μmol m-2 s-1），其次为无患子、海棠、红叶李、北美红枫、黄山栾、枫香、银杏、蓝果树，半枫荷最小（3.83 μmol m-2 s-1）。上述这些彩叶景观树种日最大净光合速率反映了不同树种的光合生物学特性，其相应的光合速率日变化曲线的差异反映了植物内存节律，也体现了各树种对环境的不同适应性。

3.2 蒸腾速率的日变化

如图2所示，银杏、黄山栾、蓝果树、红叶李和碧桃蒸腾速率日变化呈先上升后下降的变化趋势，其中银杏峰值出现在14：00，其他4个树种的峰值出现在12：00，最大蒸腾速率大小顺序依次为碧桃>红叶李>黄山栾>蓝果树>银杏。半枫荷、枫香、北美红枫和海棠的蒸腾速率日变化的2个峰值分别出现在12：00和16：00，而无患子的2个峰值分别出现在10：00和14：00。蒸腾速率的日变化趋势与净光合速率相似，半枫荷、枫香、北美红枫、海棠和無患子出现明显的蒸腾“午休”现象，这可能与蒸腾速率受叶片气孔调节有关。海棠的日蒸腾速率最大（3.73 mmol m-2 s-1），其次为碧桃、红叶李、北美红枫、无患子、黄山栾、枫香、银杏、半枫荷，蓝果树的日蒸腾速率最小（2.03 mmol m-2 s-1）。

3.3 水分利用效率的日变化

水分利用率是指蒸腾消耗单位质量的水分所同化CO2的量，常用净光合速率与蒸腾速率的比值表示，反映光合作用与蒸腾作用间的关系，可提供水分代谢功能信息[4]。如图3所示，银杏、蓝果树、红叶李和碧桃的水分利用效率呈单峰曲线，其中银杏和蓝果树的峰值出现在14：00，碧桃和蓝果树分别出现在10：00和12：00。半枫荷、枫香、北美红枫和海棠出现2次峰值：第1次峰值出现在10：00和12：00;第2次峰值出现在14：00和16：00。黄山栾和无患子水分利用效率的变化较为平缓，但在18：00均表现明显下降。10种彩叶景观树种水分利用效率的日均值大小顺序依次为无患子>碧桃>海棠>蓝果树>红叶李>北美红枫>黄山栾>银杏>枫香>半枫荷。可见，无患子、碧桃和海棠较其他彩叶树种可以更好地利用土壤水分，在消耗等量水分条件下，能固定较多的CO2，是节水较好的树种。

4 小结

银杏、蓝果树、红叶李和碧桃净光合速率的日变化呈单峰曲线，而半枫荷、枫香、黄山栾、北美红枫、无患子和海棠则呈双峰曲线，观察到“午休”现象，这可能是高温、强光引起气孔部分关闭，抑制了光合作用。银杏、黄山栾、蓝果树、红叶李和碧桃蒸腾速率的日变化呈单峰曲线，而半枫荷、枫香、北美红枫和海棠呈双峰曲线。蒸腾速率反映植物的耗水特性。海棠的日蒸腾速率最大（3.73 mmol m-2 s-1），蓝果树的最小（2.03 mmol m-2 s-1），是海棠的54.43%。对10种彩叶景观树种水分利用效率的分析表明，无患子、碧桃和海棠节水能力明显高于其他树种。

参考文献：

[1] 姜琳，杨暖，姜官恒，等. 三种不同叶色栎树光合特性研究[J]. 山东林业科技，2016，46（2）： 12-16

[2] 何梅，王华，胡玉安，等.彩叶树种研究与开发利用现状[J].江西农业大学学报，2018，40（6）：1134-1144

[3] 杨莉娟. 日照市主要彩叶树种综合评价研究[D].泰安：山东农业大学，2016

[4] 刘嘉君，王志刚，阎爱华，等. 12种彩叶树种光合特性及固碳释氧功能[J]. 东北林业大学学报，2011，39（9）： 23-25，30

[5] 袁亚琦，王少杰，付宇晨，等. 北京地区引种的6种彩叶树种光合生理特性[J]. 北京农学院学报，2017，32（2）： 92-97

[6] 王泽瑞. 几种红色系彩叶树种光合特性及呈色机理的研究[D]. 合肥：安徽农业大学，2011

[7] 黄石德，曾建新，高伟，等.10种彩叶树光合色素含量的研究[J].防护林科技，2018（9）：3-5