油莎豆不同生育时期叶片光合特性变化规律分析

doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2021.06.06

北方农业学报 ›› 2021, Vol. 49 ›› Issue (6): 51-57.doi: 10.12190/j.issn.2096-1197.2021.06.06

油莎豆不同生育时期叶片光合特性变化规律分析

谢锐^1,2,3, 董琦^1,3, 任永峰^1,3, 侯智惠¹, 慕宗杰¹, 张向前^1,3, 路战远^1,2,3, 赵小庆^1,2,3

1.内蒙古自治区农牧业科学院,内蒙古呼和浩特 010031;
2.河北农业大学农学院,河北保定 071001;
3.内蒙古自治区退化农田生态修复与污染治理重点实验室,内蒙古呼和浩特 010031

收稿日期:2021-09-27 出版日期:2021-12-20 发布日期:2022-02-09
通讯作者: 路战远（1964—）,男,研究员,博士,博士生导师,主要从事保护性耕作和农田生态方面的研究工作。赵小庆（1981—）,男,副研究员,博士,主要从事作物抗逆多组学分析的研究工作。
作者简介:谢锐（1988—）,男,助理研究员,博士研究生,主要从事作物遗传改良及栽培生理的研究工作。
基金资助:
国家重点研发计划项目（2019YFC0507600,2019YFC0507601）; 内蒙古自治区“草原英才”领军人才项目

Analysis on changes in photosynthetic characteristics in leaves of Cyperus esculentus at different growth stages

XIE Rui^1,2,3, DONG Qi^1,3, REN Yongfeng^1,3, HOU Zhihui¹, MU Zongjie¹, ZHANG Xiangqian^1,3, LU Zhanyuan^1,2,3, ZHAO Xiaoqing^1,2,3

1. Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences,Hohhot 010031,China;
2. College of Agronomy,Hebei Agricultural University,Baoding 071001,China;
3. Key Laboratory of Degradation Farmland Ecological Restoration and Pollution Control in Inner Mongolia,Hohhot 010031,China

Received:2021-09-27 Online:2021-12-20 Published:2022-02-09

摘要/Abstract

摘要： 【目的】探究油莎豆不同生育时期光合特性变化规律,明确油莎豆光合生理机制。【方法】测定油莎豆五叶期（L₅）、十叶期（L₁₀）和十五叶期（L₁₅）叶片净光合速率（Pn）、胞间CO₂浓度（Ci）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）日变化和光响应曲线,采用非直角双曲线模型对所测光响应曲线进行模拟。【结果】 L₅、L₁₀叶片净光合速率呈双峰型变化趋势,L₁₅呈单峰型变化趋势;3个生育时期净光合速率日均值从大到小排序为L₁₀>L₁₅>L₅,分别为11.858、10.750、8.654 μmol/（m²·s）。胞间CO₂浓度L₅、L₁₀、L₁₅变化趋势基本一致,均呈现先降低再升高的“V”形变化趋势,最低值均出现在11：00—13：00。气孔导度L₅呈现单峰变化趋势,峰值出现在11：00,其值为0.478 mol/（m²·s）;L₁₀、L₁₅呈现双峰变化趋势。蒸腾速率日变化L₅、L₁₀、L₁₅均呈现单峰变化趋势,日均值L₁₀最大,L₅最小,分别为3.218、2.048 mmol/（m²·s）。模拟参数方面,最大净光合速率以L₁₀最大,为21.616 μmol/（m²·s）,较L₅、L₁₅模拟的最大净光合速率分别高出5.03%、6.96%;L₁₀的光饱和点最大,为534.121 μmol/（m²·s）;L₅的光补偿点最大,为60.359 μmol/（m²·s）。【结论】 L₁₀整体光合性能强于L₅和L₁₅,且L₁₀对强光利用效率最高,L₅在弱光条件下的光能利用效率优于L₁₀和L₁₅两个时期。

关键词: 油莎豆, 生育时期, 光合特性, 光响应曲线

Abstract: 【Objective】To investigate the photosynthetic characteristics changes in leaves at different growth stages of Cyperus esculentus and to elucidate the photosynthetic physiological mechanisms as well.【Methods】At the five leaf stage（L₅）,ten leaf stage（L₁₀）,and fifteen leaf stage（L₁₅） of Cyperus esculentus,the diurnal changes in net photosynthetic rate（Pn）,intercellular CO₂ concentration（Ci）,stomatal conductance（Gs）,transpiration rate（Tr）,and light response curves of leaves were measured. A non-rectangular hyperbolic model was used to mimic the measured light response curves.【Results】The net photosynthetic rate of L₅ and L₁₀ leaves had a double peak trend,while L₁₅ leaves had a single peak. The daily mean of net photosynthetic rate comparison in the three growth stages was L₁₀>L₁₅>L₅,with values of 11.858,10.750,and 8.654 μmol/（m²·s）respectively. L₅,L₁₀,and L₁₅ had almost identical variation trends in intercellular CO₂ concentrations,with a “V” trend of decreasing first and then increasing. The minimum value appeared between 11：00 and 13：00. The stomatal conductance of L₅ showed a single peak trend with peak at 11：00 and a value of 0.478 mol/（m²·s）. L₁₀ and L₁₅ showed a double peak trend. The diurnal change of L₅,L₁₀,and L₁₅ transpiration rates had a single peak trend. The highest daily average value was L₁₀,and the minimum was L₅,with values of 3.218 and 2.048 mmol/（m²·s）,respectively. In terms of simulation parameters,the maximum net photosynthetic rate of L₁₀ was the highest[21.616 μmol/（m²·s）],which was 5.03% and 6.96% higher than that of L₅ and L₁₅ respectively. The maximum light saturation point of L₁₀ was 534.121 μmol/（m²·s）,and the maximum light compensation point of L₅ was 60.359 μmol /（m²·s）.【Conclusion】The overall photosynthetic performance of L₁₀ was stronger than that of L₅ and L₁₅,and L₁₀ had the highest utilization efficiency of strong light,while L₅ had better utilization efficiency of light energy than L₁₀ and L₁₅ under low light conditions.

Key words: Cyperus esculentus, Growth stage, Photosynthetic characteristics, Light response curve

中图分类号:

S565

谢锐, 董琦, 任永峰, 侯智惠, 慕宗杰, 张向前, 路战远, 赵小庆. 油莎豆不同生育时期叶片光合特性变化规律分析[J]. 北方农业学报, 2021, 49(6): 51-57.

XIE Rui, DONG Qi, REN Yongfeng, HOU Zhihui, MU Zongjie, ZHANG Xiangqian, LU Zhanyuan, ZHAO Xiaoqing. Analysis on changes in photosynthetic characteristics in leaves of Cyperus esculentus at different growth stages[J]. Journal of Northern Agriculture, 2021, 49(6): 51-57.

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