不同光照处理对烟叶光合作用日变化的影响

不同光照处理对烟叶光合作用日变化的影响

光是植物相互作用的基础，它影响植物在相互作用过程中的同化能形成所需的能量、重要的光合作用酶活性、呼吸和光合机构发育。一天中的光照条件随时都发生变化,所以光合作用在一天中也随之发生变化。当水分充足时,光就成为光合作用的主要限制因素,光合作用过程一般与太阳辐射的进程相符合,即表现为光合作用的日变化。植物的光合日变化可分为两种类型,即单峰型和双峰型。研究表明,不同烟草类型、品种和海拔高度对光合作用日变化的影响表现为一定的差异。但对于不同光照条件生长的烟叶光合作用日变化的研究还未见报道,本文研究了不同光照处理对烤烟光合作用日变化的影响,旨在探讨不同条件的光照对烤烟光合作用以及光合作用日变化的影响,从而为烤烟生产中找到更为合理的栽培措施和烤烟种植区划指标提供理论依据。1材料和方法1.1遮阳网处理试验试验于2005年在云南烟草科学研究所赵桅试验基地进行,总面积为0.1hm2。供试烤烟品种为K326。试验用生产上常用的黑色遮阳网进行遮阳处理,A处理为65%的网孔密度,B处理为95%的网孔密度,另设一个对照CK(不遮阳)。每处理栽植120株,3次重复。各处理及对照小区周围设两行保护行,南北向排列,行株距为120cm×50cm,所有小区采用同一施肥及管理措施。1.2光合细菌胞间cod和光合酶活性的测定在烤烟18~19叶期时,采用美国LI-COR公司生产的LI-6400型便携式光合作用测定仪,在自然条件下从6∶30开始,每隔3h测定不同处理烟叶的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)。仪器设定气孔速率为0.5,CO2流量为500mol/s。每隔5s记录1次,共记录5次,求得平均值。用Spss10.0软件对测定结果进行统计分析。2结果与分析2.1温度和湿度的日变化不同处理的外界环境条件日变化有着比较大的差异,不同处理光照日变化(图1)表明,在不同光照处理状况下,其光强随着遮阳度的增加而下降,而日变化表明全天光照强度为先升高后降低,在没有光照的早上和晚上为最低,12∶00左右达到最高值。从气温日变化(图2)可以看出,各处理的气温日变化基本一致,表现为先上升后下降的趋势,在达到最高温度时(14∶00左右),其不遮阳处理的气温显著高于遮阳的处理。湿度日变化(图3)趋势与气温的日变化趋势恰好相反,早上最高,13∶00~14∶00处于最低,随后又逐渐上升,且对照(不遮阳)的最低湿度低于遮阳处理。各处理CO2浓度日变化(图4)表现为早上最高,且遮阳处理的浓度明显高于对照,随后逐渐下降,到下午又逐渐上升,不过上升幅度较小。2.2“单峰型”日变化不同处理净光合速率(Pn)日变化(图5)表明,对照(不遮阳)和65%遮阳处理表现为“双峰型”日变化趋势,而95%遮阳处理则表现为较为平缓的“单峰型”日变化趋势。对照和65%遮阳处理的净光合速率均在9∶00和15∶00达到最高值,而12∶00左右达到一个较低的水平。95%遮阳处理则表现为早上较低,随着时间的推移逐渐升高,在12∶00左右达到最高值,随后又逐渐下降,在20∶00到达最低。此外,可以看出,除在15∶00左右,不遮阳处理的光合速率一直都比遮阳处理高,而在12∶00左右95%遮阳处理的净光合速率比对照和65%遮阳处理的要高。2.3达到最低水平从不同处理的气孔导度(Gs)日变化(图6)可以看出,所有处理均为早上高,随后逐渐下降,到20∶00达到最低的水平。而一天中烟叶在早上(6∶00)的气孔导度大小为65%>95%>对照,而对照在下午的气孔导度明显低于65%和95%遮阳的处理,65%和95%遮阳处理分别在12∶00和14∶00左右达到一个较小的高峰值,而对照(不遮阳)则没有,一直表现为下降的趋势。2.4胞间co浓度的变化不同处理胞间CO2浓度日变化(图7)表明,随着时间的进程,不同处理叶片胞间CO2浓度为逐渐下降,到20∶00左右开始上升。不同处理早上表现为较高的胞间CO2浓度,其中9∶00到15∶00均变化相对稳定,中午时间左右,有一个小幅度的升高。不同处理之间,对照(不遮阳)比遮阳处理表现为较低的胞间CO2浓度。2.5蒸腾速率的比较从不同处理蒸腾速率(Tr)日变化(图8)可以看出,各处理蒸腾速率日变化均表现为先上升后下降的变化趋势,早上比晚上表现为较高的蒸腾速率。各处理之间比较,对照(不遮阳)和65%遮阳处理在15∶00左右达到蒸腾最高峰,而95%遮阳处理则表现为在12∶00左右就达到了蒸腾最高峰。此外,蒸腾速率的最高值和最低值均出现在65%遮阳处理中。3光照、光照对光照日变化的影响植物光合作用是一个极其复杂的生物物理和生物化学过程,受到许多环境因素的制约。光不仅是光合作用的能量来源,也是叶绿素形成的必要条件,同时光照还影响着气孔的开闭,从而影响CO2的进出,此外,光照还影响到空气的温湿度变化。因此光对烟草光合作用的影响是十分显著的。邓仲篪对水稻的研究表明,C3植物在自然强光、高温条件下,光合日变化表现出明显的“午睡”现象;许大全等认为,这种“午睡”现象可能是由中午前后强光引起的光抑制,因为通常光强在远低于晴天田间的太阳光强时,叶片的光合作用已经趋于饱和,人工预遮阴也可以提高中午的光合效率,并且在阴天观测不到光合效率在中午的降低。但是许大全在其它试验中发现,强光并非引起“午睡”的直接必要条件,而空气湿度过低、气孔部分关闭和ABA浓度的提高等才是从中起作用的因素。本试验中,由于遮阳条件引起的“午睡”现象的消失这一现象与许大全等人的研究结论是一致的,而没有遮阳或遮阳条件还不够的则表现为有一段短时间的“午睡”现象。遮阳条件下,其烟叶的净光合速率比较低。这也与光照影响光合作用的理论是相吻合的。根据气孔限制与非气孔限制理论,不同处理中午胞间CO2浓度的小幅度升高和气孔导度的降低,可能直接导致净光合速率的小幅下降。环境CO2浓度随着时间的推移先逐渐降低,15∶30达到最低值,然后迅速升高。蒸腾速率日变化曲线与气温日变化曲线呈现相同走势,而不同处理的蒸腾速率也因不同遮阳