北極星油桃和曙光油桃光合特性對(duì)比研究

趙 勇 ，王 鵬 ，趙進(jìn)紅

（ 1.泰安市林業(yè)局經(jīng)濟(jì)林站，山東 泰安 271000； 2.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250100；3.泰安市泰山林業(yè)科學(xué)研究院 山東 泰安271000）

油桃被認(rèn)為是最具設(shè)施栽培價(jià)值的樹種之一,具有不落果、豐產(chǎn)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)發(fā)展迅速[2,3]。光合性能研究對(duì)于揭示不同樹種品種特性、選擇設(shè)施栽培良種、優(yōu)化栽培技術(shù)提高產(chǎn)量具有重要意義。

‘北極星' 油桃為山東省果樹研究所從美國(guó)引進(jìn)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(guān)‘北極星' 油桃的設(shè)施栽培和光合特性研究國(guó)內(nèi)未見報(bào)道。

本試驗(yàn)以5 年生設(shè)施栽培的‘北極星' 油桃和‘曙光' 油桃為試驗(yàn)材料，對(duì)比測(cè)定了光合有效輻射、CO2濃度、環(huán)境因子日變化對(duì)光合作用的影響，分析其光合性能及特征參數(shù)影響變化規(guī)律，為設(shè)施油桃良種選擇和豐產(chǎn)栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)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(zhǎng)結(jié)果良好。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在泰安肥城老城鎮(zhèn)羅窯村油桃園進(jìn)行，選出 ‘北極星'油桃‘曙光'油桃健康單株各5 株，在陽(yáng)面樹冠中部隨機(jī)選取6 片成熟葉片。設(shè)3 次重復(fù)。

光合性能指標(biāo)測(cè)定用儀器為便攜式光合儀CIRAS-2，英國(guó) PP-systems 公司生產(chǎn)。

1.2.1 油桃光合作用光補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)測(cè)定

設(shè)定11 個(gè)光照強(qiáng)度，測(cè)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(shí)的凈光合速率。溫度控制在 25±1.5℃，相對(duì)濕度 80%左右，葉室 CO2濃度 390μL·L-1。

1.2.2 油桃光合作用CO2 補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)測(cè)定

將光照強(qiáng)度設(shè)為 600 μmol·m-2·S-1，葉室溫度 25±1.5 ℃，相對(duì)濕度為 80% 左右。設(shè)定 CO2濃度16 個(gè)，當(dāng) CO2濃度 50～400μL·L-1 時(shí)測(cè)定間隔為50μL·L-1，CO2濃度為 400～2000μL·L-1 時(shí)測(cè)定間隔為200μL·L-1，分別測(cè)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(cè)定

測(cè)定光合日變化選擇晴朗天氣，測(cè)定時(shí)間為8：00 至 18：00，間隔 2 h 測(cè)定 1 次。采用開放式氣路同步測(cè)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(huán)境參數(shù)，測(cè)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(dǎo)度(Gs，μmol H2O·m-2·s-1)、蒸汽壓虧缺（Vpd，mb）等光合參數(shù)。

2 結(jié)果分析

2.1 光合有效輻射對(duì)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(guān)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(dāng)光合有效輻射繼續(xù)增加，凈光合速率緩慢升高，當(dāng)光合有效輻射到達(dá)飽和點(diǎn)時(shí)，凈光合速率值最大，光合有效輻射繼續(xù)增加，凈光合速率降低，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)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(yīng)曲線回歸方程可知，‘北極星’油桃的光飽和點(diǎn)和補(bǔ)償點(diǎn)均低于‘曙光’油桃，‘北極星’油桃的光補(bǔ)償點(diǎn)僅為 1.01μmol·m-2·s-1，說明其耐弱光的能力較強(qiáng)?？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(yīng)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(diǎn)和補(bǔ)償點(diǎn)Table 1 The light saturation point and compensation point of 'Beijixing' and 'Shuguang' nectarine

2.2 CO2 濃度對(duì)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(yīng)曲線均為二次相關(guān)曲線。當(dāng)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(dāng)CO2濃度大于800μL·L-1 時(shí)，繼續(xù)增加濃度，二者凈光合速率上升緩慢；當(dāng)CO2濃度達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)，凈光合速率值升至最高；CO2濃度超過飽和點(diǎn)后，凈光合速率下降。由表2 CO2—光合響應(yīng)曲線回歸方程可知，‘北極星’油桃CO2補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)略高于‘曙光’油桃。相同條件下，當(dāng) CO2濃度低于 600μL·L-1時(shí)，‘北極星’油桃與‘曙光’油桃的凈光合速率基本一致；當(dāng) CO2濃度高于 600μL·L-1 時(shí)，‘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(guān)系曲線可以看出，當(dāng) CO2濃度由150μL·L-1升至 600μL·L-1時(shí)，‘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(dāng) CO2濃度由 600μL·L-1升至800μL·L-1時(shí)，‘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(dāng)CO2濃度由 800μL·L-1升至 1000μL·L-1時(shí)，‘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(zhǎng)率差異較大。

圖2 北極星和‘曙光’油桃CO2—光合響應(yīng)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(diǎn)和補(bǔ)償點(diǎn)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(xiàn)小高峰，10:00 之后凈光合速率下降，12:00 降至低點(diǎn)，隨后又緩慢上升，至14:00 左右出現(xiàn)第二個(gè)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(xiàn)第二個(gè)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(shì)基本相同，在14:00 左右2 種油桃的蒸騰速率都達(dá)到最高，葉片蒸汽壓虧缺日變化曲線走勢(shì)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(tài)，其中 8:00～10:00 呈現(xiàn)直線上升，10:00～14:00 呈緩慢上升，14:00 點(diǎn)左右達(dá)到最高點(diǎn)，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(shì)與‘北極星’油桃一致，12:00 左右到達(dá)最高值并穩(wěn)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(shì)基本一致，當(dāng)凈光合速率達(dá)到最大，此時(shí)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(dǎo)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(dǎo)度極高，為‘曙光' 油桃氣孔導(dǎo)度的2.33 倍，在 10:00 時(shí)2 品種氣孔導(dǎo)度均降至低谷，隨后開始上升，‘北極星’油桃12:00 達(dá)到小高峰，之后緩慢降低，而‘曙光’油桃則是在14:00 左右有個(gè)小峰，16:00 又出現(xiàn)低谷，隨后呈升高趨勢(shì)。

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(shè)施栽培油桃，晴天條件下棚內(nèi)CO2濃度在早晨日出前濃度為最高，約 600μL·L-1，10 時(shí)左右，CO2濃度降至最低，為 143μL·L-1，同時(shí)光合速率也隨之降至最低，因此棚內(nèi)CO2匱乏成為光合作用的主要限制因子。設(shè)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(dá)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(qiáng)等（1998）在5 月份晴天自然條件下，測(cè)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(cè)試時(shí)間不同，本試驗(yàn)測(cè)試時(shí)間為9 月份，而王志強(qiáng)在5 月份進(jìn)行測(cè)試的，試驗(yàn)結(jié)果不同究竟是什么原因造成的，有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

‘北極星’油桃光補(bǔ)償點(diǎn)低，耐弱光能力強(qiáng)于‘曙光’油桃，而在高光照強(qiáng)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(yuǎn)高于‘曙光’油桃，‘北極星’油桃的光能利用效率明顯優(yōu)于‘曙光’油桃。

‘北極星’油桃、‘曙光’油桃的CO2飽和點(diǎn)和CO2補(bǔ)償點(diǎn)差異不明顯。在不同CO2濃度梯度下，2個(gè)品種凈光合速率增長(zhǎng)率差異較大。當(dāng)CO2濃度由150μL·L-1升至 600μL·L-1時(shí)，‘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(shè)施栽培進(jìn)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(dá)到最佳。‘北極星’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(yīng)曲線、CO2—光合響應(yīng)曲線和光合日變化曲線顯示，相同環(huán)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(zhǎng)量和豐產(chǎn)性上也證明了這一點(diǎn)。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(biāo)，用于衡量設(shè)施栽培品種的適應(yīng)性[5,6]，選擇耐弱光的優(yōu)良品種，是設(shè)施栽培的關(guān)鍵技術(shù)之一?！睒O星’油桃為耐弱光品種，光能利用效率高，具備設(shè)施栽培所需的關(guān)鍵特性，為油桃設(shè)施栽培良種提供了選擇。