田间增加UV-B 辐射对丝瓜光合作用日变化及水分利用效率的影响!

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第!"卷第#期西南师范大学学报(自然科学版)!$$#年%月&’()!"*’)#+’,-./(’01’,234562738./*’-9/(:.8;5-682<(*/2,-/(1=85.=5)+,.)!$$#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号:>$$$?@A(>!$$#)$#$@#%$@田间增加!"#$辐射对丝瓜光合作用日变化及水分利用效率的影响!罗南书>,刘芸>,钟章成>,周永洪!,张彭跃!>B西南师范大学生命科学学院,重庆@$$A>?;!B西南农业大学农学系,重庆@$$A>%摘要:在自然条件下,增加不同强度的:&CD辐射,对攀援植物丝瓜叶片光合速率日变化和水分利用效率进行了研究,发现经增加E>强度:&CD辐射处理的丝瓜的净光合速率和蒸腾速率比对照上升了!"F和##F,水分利用效率则下降了#B@F,而经增加E!强度:&CD辐射处理的丝瓜的净光合速率和蒸腾速率比对照上升了@AF和>#F,水分利用效率也上升了!"F,且其光合作用不受午间强光的抑制,光合午休现象消失了)这表明,在该实验的:&CD强度下,丝瓜的光合作用不但未受抑制,反而还增强了,说明适当增加:&CD辐射对丝瓜的生长有利)关键词::&CD辐射;丝瓜;光合作用;水分利用效率中图分类号:%&’(文献标识码:)由于人类对各种含氟氯烃化合物的电器的大量使用,大气平流层中臭氧分子不断减少,增加了到达地面的紫外线D辐射(:&CD,!"$G#!$.9))地表:&CD辐射增强对人类健康、动植物生长、生态系统、生物化学循环等多方面造成了影响和危害)国内外学者在:&CD辐射对植物的影响方面作了很多研究:增加:&CD辐射使植物的核酸和可溶性蛋白质含量降低;破坏敏感植物的叶绿体结构,降低叶绿素含量[>H#],降低某些作物中的I8((反应活力,降低E,DJ=/65活性,增加暗呼吸[@,?],引起净光合作用的降低[>,#,%];导致气孔阻力增加,降低大豆[>,A]和小麦[%]的蒸腾作用;使植株矮化,节间缩短["],叶面积减小,叶片增厚[K],叶面积指数(用!表示)降低[>$]等)LM目前:&CD辐射对植物生理、生化和生长发育等方面的影响的研究比较活跃,但绝大部分是在实验室内进行的,与在自然条件下的研究结果存在较大差异,而且研究的材料多为作物和林木,而有关:&CD辐射对攀援植物影响的研究未见报道)笔者的实验以攀援植物丝瓜为材料,研究了在自然条件下增加:&CD辐射对其光合作用及蒸腾作用日变化的影响,为研究有关:&CD辐射对生态系统的影响提供依据)*材料和方法!$$!年#月!"日,丝瓜(!"##$%&’()*+(%$(NB)E’59B)种子经催芽处理后播种,待第一对真叶萌生后移栽于西南师范大学生态实验园地(海拔!$$9左右)的盆钵内)!$$!年?月>#日,选取生长一致的@?盆幼苗,分为#个处理组:对照组(7O组,即自然光照)、E>强度:&CD处理组(E>组)和E!强度:&CD处理组(E!组),每一种处理各>?盆)E>组和E!组在自然光照的基础上分别增加强度为#B$·=9H(!E>组)和!4H(!E!组)的:&CD辐射,:&CD辐射系统由>!根紫外灯管分!组平行排列组成(E!组"根,E>组"B$!4·=9"收稿日期:!$$!>>$@基金项目:国家自然基金资助项目(#K"A$>%$))作者简介:罗南书(>KAKH),女,四川省合江县人,生态学硕士研究生,主要从事植物生态学的研究)PC9/8(:(,’./.>@Q64.,)5R,)=.)通讯作者:钟章成,教授,博士生导师) 第3期罗南书,等:田间增加#$%&辐射对丝瓜光合作用日变化及水分利用效率的影响!3X!根),植株位于灯管正下方和两侧"#$%&辐射处理时间为每天’(()*++—,-*++),雨天除外"在丝瓜花芽分化期晴天于.*++,,+*++,,/*++,,!*++,,’*++,,.*++选取其第!,-功能叶(从上往下数)各-株,分’次用美国012公司生产的01%3,+456便携式光合测定系统测定其净光合速率(!,·8;/·<;,)、气温(",7!89:=>)、光合有效辐射(!,·8;/·<;,)、蒸腾速率(",889:·8;/·<;,)、空气相对湿度(#,D)等指标,?@!89:ABC每片叶读取数据/次,取其平均值进行分析"!结果!"#外界环境因子日变化由图,可知,光合有效辐射(!?@)日变化呈单峰曲线,最大值为.,,G/·8;/·<;,,峰值出!89:现于,/*++"气温("=)在一天中变化比较平缓,最大值3.G->,峰值出现在,3*++—,!*++,一天的平均气温为3/G/>"而空气相对湿度(#BC)的日变化则呈早晚高图,外界环境因子日变化中间低的凹陷曲线,最小值为ECFG,H(I2CJA7=:0(=7FI<9KL7MCA978I7N=:E=ON9A<3)G.D,平均值为--G!D"!"!净光合速率日变化由图/可知,0P组丝瓜!7日变化呈单峰曲线,峰值出现于,+*++,峰值出现后,!7快速下降,之后在,/*++—,!*++平缓下降,,!*++后又快速下降"@,组丝瓜!7日变化呈双峰曲线,第一个峰值出现较早,在.*++以前,第二个峰值出现于,!*++,在/个高峰之间,大约在,3*++左右,有一低谷,即人们常说的“午休”现象"而@/组丝瓜!7变化为单峰曲线,峰值在,/*++—,!*++,没有“午休”现象"从总体来看,在一天之中,@/组丝瓜的!7高于@,组,而@,组丝瓜的!7又高于自然条件下生长的丝瓜,3组的!7大小顺序依次为:@/,@,,0P"!"$蒸腾速率日变化由图3可知,自然条件下的丝瓜与@,组丝瓜蒸腾速率("A)在.*++到,+*++之间下降,之后急剧上升,0P组丝瓜在,/*++达最大值,@,组丝瓜在,!*++达最大值,之后0P组丝瓜"A平缓下降,而@,组丝瓜"A急剧下降,并在,’*++—,.*++保持稳定"@/组丝瓜"A日变化为单峰曲线,峰值在,!*++"总体上,一天中@,组丝瓜的"A高于@/组丝瓜,@/组丝瓜的"A又高于0P组丝瓜,3组的"A大小顺序依次为:@,,@/,0P"图/增加#$%&辐射下丝瓜叶片光合速率日变化图3增加#$%&辐射下丝瓜叶片蒸腾速率日变化ECFG/H(I2CJA7=:0(=7FI<9KQ99K=(R=<&>&&]不一致H这是因为实验材料不同,其他学者研究的材料多为直立的作物和林木,而笔者实验研究的是藤本植物丝瓜(目前还未见有关这方面的报道),即植物种类不同,对[&@]报道,*EFG辐射处理下的*EFG辐射的抵抗力不同而得出了不同的结果HJ..+3%0KL]报道,低强度的*EFG辐射能增强植物的ULVV,ULV以及光合色素的活性,而高强度的*EFG辐射则抑4<制植物的ULVV,ULV以及光合色素的活性H笔者的实验所用*EFG辐射强度较低,在丝瓜的耐受范围之内,对丝瓜的光合作用无明显的抑制作用H在丝瓜对*EFG辐射的耐受范围之内,;&强度的*EFG辐射较小,未能激发丝瓜合成大量类胡萝卜素等保护物质,而;:强度的*EFG辐射则激发丝瓜合成了大量保护物质———类胡萝卜素,类胡萝卜素除了可以起到保护叶绿素的作用外,还可以吸收太阳光能,把其传给光合中心,且丝瓜的ULVV,ULV以及光合色素的活性增强了,因而丝瓜的光合作用增强了H另外,从实验结果来看,增加较大强度的*EFG辐射比增加小强度的*EFG辐射对丝瓜的光合作用更有利,因为较大强度的*EFG辐射使丝瓜的光合午休现象消失了,提高了丝瓜的光合效率H对丝瓜水分利用效率的研究表明,增加较大强度*EFG辐射使!提高H增加较小强度*EFG辐射时,丝瓜的光合速率提高了,增加了:?W左右,蒸腾速率也提高了DDW,但光合速率提高的量低于蒸腾速率,因而其!降低了(约降低了DW,而蒸腾速率仅提高了&DW,故其!提高了(增加了:?W)H因为*EFG辐射不影响叶片气孔的功能[&?],所以丝瓜的蒸腾作用不受影响H实验仅研究了不同强度*EFG辐射对丝瓜的光合作用及水分利用效率的影响,至于使丝瓜的光合作用达到最佳时的*EFG辐射强度以及丝瓜耐受*EFG辐射的临界值等,还有待于进一步研究H参考文献:[&]T.)%/X.;T,!%)"6R)"OYH,--%/(+2-R$()"Z.2$%(FG.))"5."0/%20+21#%"0EH!3%5%[%05%0/%2-[$"0(+%0+.(.Z.(120(3%[32(2+10(3%(./[32(20-$R5%0+.(15R).0K"05"-(%)$%"-%["0+.20[]]H"$%&#"’()*+$,&A?C,>C:C>@9C?=H[:]LR$$.Z"0]Y,!%)"6R)"OY,P.$$%0#R)K7;H^)2_(3"05[32(2+10(3%(./)%+[20+%+2--.%$5FK)2_0+_%%(KR6(,*-.*/%01%2)#(2%3*4$.%;Y"6"6%$.5"/%"%)+%%5$.0K+(2*EFG)"5."(.20[]]H5067+#,&AAC,?&:?:I9?D:H[D]!%)"6R)"OY,‘.5X"7Y,LS(%.0O,HB3"0K%+.0K)2_(3"05[32(2+10(3%(.//"["/.(12-)./%_.(3.0/)%"+%5*EFG)"5."(.20[]]H 第$期罗南书,等:田间增加WXG*辐射对丝瓜光合作用日变化及水分利用效率的影响)$"!"#$%&’!’()*,!""!,#$:$%$&$#’([)]*+,-./012,3,4560//78,9:;;<-7*,+*(’(=0>5?<><;@->?0;:;,0/0A>+<->+,-;5<+>A,5,A:>@,,-.B/>+,;>+BA>B+0+,F:G*+,.:,>:<-[1](!’()*!"#$%&’,!"%%,H’:!HI&!H"([I]9:;;<-7*,3,/.J0//KK(L?<><;@->?0;:;,.,+M+0;5:+,>:<-,,-.N+?:0->:,D(0E5<;0.>+,F::++,.:,-A(0O#’&$!I-,-<40>0+;);:4B/,>:-N,+0.BA0.,>4<;5?0+:A?9(UCC0A>;+,F:G*:++,.:,-A0<-;<@60,-(!(V->0+,A>:<-60>J00-B/>+,F:G*,-.5?<>?0>:A,//@,A>:F0+,.:,>:<-<--0>5?<><;@->?0;:;,.,+M+0;5:+,>:<-,,-.>+,-;5:+,>:<-[1](!’()*!"#$%&’,!"#’,HI:)#$&)##([#]侯扶江,贲桂英,颜景义,等(田间增加紫外线(WX)辐射对大豆幼苗生长和光合作用的影响[1],植物生态学报,!""#,O(O$):OIH&OH!(["]安黎哲,冯虎元,王勋陵(增强WXG*辐射对几种作物生长的影响[1],生态学报,O’’!,O(!O):O)"&OI$([!’]李元,王勋陵(紫外辐射增加对春小麦生理、产量和品质的影响[1],环境科学学报,!""#,!(#I):I’)&I’"([!!]杨志敏,颜景义,郑有飞(紫外线辐射增加对大豆光合作用和生长的影响[1],生态学报,!""H,!(HO):!I)&!I"([!O]陈章和,朱素琴,李韶山,等(WXG*辐射对南亚热带森林中几种木本植物幼苗生长的影响[1],云南植物研究,O’’’,O(O)):)H%&)%)([!$]Y,:Z1,L0-N9,3<+<-0/RZ(V->+,;50A:C:A+0;5<-;0;:F,+;><0-?,-A0.WXG*+,.:,>:<-[1](/).%0&)-+)*(’()1/23+04%-+)*(’5&*()#,!""),$):)$$&))O([!)]廖建雄,王根轩(谷子叶片光合速率日变化及水分利用效率[1](植物生理学报,!""",O(I)):$HO&$H#([!I]8::;?0-N9,[:<-N,Q?<4,;R(Y,@,UCC0A>+,F:G*+,.:,>:<-.B+:-N;5+:-N>:40:<-<-5?<><;@->?0;:;,-.6:<4,;;5+<.BA>:<-,+A>:AF,;AB/,+5/,->;[1](!’()*!"#$%&’,O’’!,!OI:%$#&%I!([!H]=0.B-A?0P?:,-=,R--,4,/,:-,>?,-T,TB/,-.,:F0/B(V-.BA>:<-;?0:-:-X:N-,;:-0-;:;;00./:-N;N++,F:G*(O#’]$O’-4)0-?,-A0.+,.:,>:<-[1](!"#$%&’!’()*,!""O,#(I$):I’$&I’H([!%]K<<+>?@L,T,>?:+0;,-T(UCC0A>;:<-<-5?<><;@->?0>:A+0,A>:<-;:-6"%7&3"&0((3%8,’(*([1](!’()*90&:*"6+;,’(*%&),!""",O(#!):)"&I)([!#]3?+:;>:,-0RT:-R(T,;0+,1:+:T<50A?@,+*(’(UCC0A>;B+,/:->0-;:>:0;+,F:+,.:,>:<-<-05:.0+4,/B/>+,F:;A+00-:-N,-.5?<><;@->?0;:;:-N+,50/0,F0;[1](!’()*!"#$%&’,O’’!,!O%:#H$&#%I(!""#$%&’"!()*($#+,-%.*/0’-#%12(,312)4*+0*%0’(’(506.(*-7)*(8#&’"9)’%’&:(%)#&0&*(+;*%#.,&#!""0$0#($:0(!"##$%&’()*+(,$!,DVW_B-!,‘S^=‘?,-NGA?0-N!,DW^=,-G;?BO,‘SR=L0-NG@B0O‘S^W_<-NG?<-N!a!"#$$%$&’(&)!"()*"),!$+,#-).,/#(*01$230%4*(5)2.(,6,/#$*78(*7)’’%!I,/#(*0;Oa90"+%,6$&:72$*$36,!$+,#-).,/#(*0:72("+%,+20%4*(5)2.(,6,/#$*78(*7)’’%!H,/#(*0<=&%.*$%:W-.0+-,>B+,/A<-.:>:<-;,.:B+-,/A?,-N0;<;@->?0>:A+,>0,-.J,>0+B;00CC:A:0-A@<.:CC0+0->:->0-;:>:0;:<-J0+0;>B.:0.(3<45,+0.><>?0A<->++0,>40->N+?05?<><;@->?0>:A+,>0,-.>+,-;5:+,>:<-+,>0;;B6b0A>0.><2!.<;0WXG*+,.:,>:<-J0+0:-A+0,;0.6@O#c,-.$$c,+0;50A>:F0/@,6B>>?0J,>0+B;00CC:A:0-A@J,;.0A+0,;0.6@$a)c(Q?05?<><;@->?0>:A+,>0,-.>+,-;5:+,>:<-+,>0;;B6b0A>0.><2O.<;0WXG*+,.:,>:<-J0+0:-A+0,;0.6@)%c,-.!$c,+0;50A>:F0/@,,-.>?0J,>0+B;00CC:A:0-A@J,;:-A+0,;0.6@O#c(K<+0;;B6b0A>0.><2O>+0,>40->,>?05?<><;@->?0;:;J,;-d>:-?:6:>0.6@>?0;>+<-N/:N?>,>-<<-(Q?:;:-.:GA,>0.>?,>>?05?<><;@->?0>:A+,>0:-?:6:>0.B-.0+>?0WXG*+,.:,>:<-J?:A?/<<:->?:;0EG50+:40->(S0WXG*+,.:,>:<-J,;60-0C:A:,/><>?0N+?#:?’.+&:WXG*+,.:,>:<-;’&&<(";5?<><;@->?0;:;;J,>0+B;00CC:A:0-A@责任编辑汤兴华

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