干旱条件下马铃薯叶片光合特征对叶室温度的响应.pdf

中 国 农 业 气 象 第 45 卷 308 中国农业气象（Chinese Journal of Agrometeorology）2024 年doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2024.03.008 杨阳,赵鸿,杜昊霖,等.干旱条件下马铃薯叶片光合特征对叶室温度的响应J.中国农业气象,2024,45(3):308-317 干旱条件下马铃薯叶片光合特征对叶室温度的响应*杨 阳，赵 鸿*，杜昊霖，王鹤龄（中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室,兰州 730020）摘要：通过 Li-6400 便携式光合仪设置叶室温度分别为 22、25、28、31 和 34，模拟叶片局部温度，测定马铃薯块茎膨大期充分供水（土壤含水量保持 80%田间持水量，对照处理）和干旱（土壤含水量在 65%田间持水量时开始持续干旱）条件下叶片光合特征的光响应曲线，研究干旱条件下马铃薯叶片光合特征对叶室温度的响应特征。结果表明：充足灌溉条件下马铃薯在 25时具有较大的光合潜能，且对弱光的利用最强，22条件下马铃薯叶片对光环境适应最强，28条件下马铃薯叶片活性最好，而干旱胁迫处理明显降低了马铃薯的最大光合能力、弱光的利用能力和叶片活性。随着温度升高，充足灌溉条件下马铃薯叶片净光合速率和气孔导度先升后降，在 25达到最大，此时蒸腾速率最小，水分利用效率较高，说明此温度条件下马铃薯表现出较强的水、气调节能力，对环境的适应能力最强，25下马铃薯光合作用较为适宜，其次是22，而干旱胁迫马铃薯叶片在 22条件下净光合速率最大、蒸腾速率最小、气孔导度较大、水分利用效率最高，此温度条件为干旱胁迫下马铃薯适应能力最适温度。温度高于 31对马铃薯光合作用不利。关键词：马铃薯；光合作用；干旱胁迫；温度效应；半干旱区 Response of Photosynthetic Characteristics of Potato Leaves to Leaf Chamber Temperature under Drought Condition YANG Yang,ZHAO Hong,DU Hao-lin,WANG He-ling(Lanzhou Institute of Arid Meteorological,China Meteorological Administration/Key Laboratory of Arid Climate Change and Reducing Disaster of Gansu Province/Key Open Laboratory of Arid Climate Change and Disaster Reduction of CMA,Lanzhou 730020,China)Abstract:The leaf chamber temperature was set to 22,25,28,31 and 34 by Li-6400 portable photosynthesizer to simulate the local leaf temperature,the photoresponse curves of leaf photosynthetic characteristics of potato tuber were measured under the conditions of full water supply(soil water content remained at 80%field holding as control treatment)and drought(soil water content began to continue drought at 65%field holding)during the expanding stage of potato tuber,and the response characteristics of potato leaf photosynthetic characteristics to leaf chamber temperature under drought conditions were studied.The results showed that under adequate irrigation conditions,potatoes had greater photosynthetic potential at 25,and the utilization of low light was the strongest.Under 22,potato leaves had the strongest adaptation to light environment,and under 28,potato leaves had the best activity,while drought stress treatment significantly reduced the maximum photosynthetic capacity,low light utilization capacity and leaf activity of potato.With the increase of temperature,the net photosynthetic rate and stomatal *收稿日期：20230706 基金项目：国家自然科学基金项目（41975151）；甘肃省气象局气象科研项目（ZcMs202322）；甘肃省基础研究创新群 体项目（20JR5RA121）*通讯作者：赵鸿，研究员，博士，主要从事干旱气候变化影响适应与干旱监测研究，E-mail: 第一作者联系方式：杨阳，E-mail: 第 3 期 杨阳等：干旱条件下马铃薯叶片光合特征对叶室温度的响应 309conductance of potato leaves first increased and then decreased under adequate irrigation,and reached the maximum at 25,when the transpiration rate was the lowest and the water use efficiency was higher,indicating that under this temperature condition,potato showed strong water and air regulation ability and the strongest adaptability to the environment.Photosynthesis was more suitable at 25,followed by 22,under drought stress,the net photosynthetic rate of potato leaves was the highest,the transpiration rate was the lowest,the stomatal conductance was the highest,and the water use efficiency was the highest,which was the optimal temperature for potato adaptability under drought stress.Temperature higher than 31 was unfavorable for potato photosynthesis.Key words:Potato;Photosynthesis;Drought stress;Temperature effect;Semi-arid zone 光合作用是植物将光能转换为生命过程中的化学能并合成有机物的生物过程1，光合作用产物是植株实现能量积累进而完成各项生命活动的主要能量来源，光合作用受到抑制，导致植株生长受抑，植株形态也随之发生很大变化23。相关研究发现，植物光合作用的主要能量来源是光能4，弱光条件下，植株得不到足够的能量，无法完成正常的光合作用5；同时，植物光合作用对光强很敏感，光强过低时植物净光合速率下降、碳水化合物合成减少，碳平衡遭到破坏57，而光强过高时又容易产生植物光合色素降解、光抑制、光合速率降低等光伤害89。诸多研究发现，植物的光饱和点和光补偿点反映了植物对光照条件的要求，植物正常生长发育也与特定的温度条件存在一定联系10。温度是影响植物生长的重要环境因素，通过影响植物的光合作用、呼吸作用等对植物生长和干物质积累产生影响11，并且高温和低温都会对植物光合作用产生一定的抑制作用1213。一般情况下，温度改变将导致植物叶片气孔导度、蒸腾速率和土壤蒸发速率发生变化1415，同时，温度是植株光合速率变化的主要限制因素，叶片光合速率的高低，对有机物质合成、运输及积累具有重要意义16。近些年，随着全球气温的持续升高17，许多干旱半干旱区已经出现中度甚至重度缺水，农业生产与生态环境的脆弱性及敏感性逐年增加1820。马铃薯作为中国的主要粮食作物，广泛种植于半干旱区2122，对水分和高温非常敏感23，喜光照但不耐高温，既怕旱又怕涝，其块茎干物质重的 95%以上来自光合产物24，而气候变暖致使干旱事件增加，影响了马铃薯等干旱敏感作物的生长2526。因此，研究半干旱区不同水分条件下温度变化对马铃薯光合作用的影响，对了解马铃薯生理活动对温度变化的响应及对马铃薯最适温度条件的研究有重要意义。目前，国内外已有部分关于植物叶片的光响应曲线及温度对植物生长发育的研究，相关研究发现温度对不同刺槐品种光合光响应曲线变化规律具有显著影响，温度高于 30对烟草光合作用不利27；柯世省等28研究发现，随着水分胁迫加重及处理温度的升高，夏蜡梅的光响应参数显著降低，夏蜡梅在 2028光合适宜，39下其净光合速率、水分利用效率显著降低，暗呼吸速率和蒸腾速率显著升高；大田条件下烟草的净光合速率、最大净光合速率、初始斜率和气孔导度先上升后下降，在 20达最大值，35净光合速率受强光的抑制作用明显，其中 20最适烟草脚叶采烤期光合作用，温度高于30对烟草光合作用不利29；对可可而言，与单独胁迫相比，水分亏缺条件下高温对净光合速率、叶片水势和生物量的影响更为严重30。但在以往的研究中，以马铃薯为试验对象，开展不同水分条件下温度梯度对叶片光合特性的研究尚不多见。因此，本研究在大田条件下，以遮雨棚小区马铃薯为研究对象，通过叶片局部控温实验，探讨马铃薯叶片的光合特性，分析不同水分胁迫、不同温度梯度下马铃薯叶片光合特性的差异，了解半干旱区马铃薯光合特性对叶片温度的响应，以期为进一步提高马铃薯产量及作物应对气候变化提供依据。1 材料与方法 1.1 试验地概况 试验于 2021 和 2022 年 510 月在中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地开展(10437E，3535N)，该地海拔高度 1896.7m，日照充足，降水较少，温差较大，气候干燥，是典型半干旱气候区，降水多集中于 68 月，多年降水量为 375.1mm，年平均气温 7.8，年日照时数2487.9h，年极端最高气温 35.1出现在 7 月，8 月 中 国 农 业 气 象 第 45 卷 310 极端最高气温 34.2。1.2 试验材料 供试马铃薯品种为新大坪，每年 7 月（块茎形成期）开始观测，选择长势均匀的植株顶部健康叶片每 58d 对光合和土壤水分进行同步观测，小区长 8.0m，宽 6.8m，采用遮雨棚阻挡自然降水对试验的影响，小区之间为 1.5m 深的牛毛毡隔离层，阻挡土壤水分的横向移动。马铃薯播前（5 月 3 日）施复合肥 184.9kghm2，有机肥 1294.3kghm2。设置两种土壤水分处理，一种是充足灌溉处理(CK)：土壤含水量保持 80%FWC（田间持水量）；另一种是干旱胁迫处理（T）：当土壤含水量降为 65%FWC（田间持水量）时开始持续干旱，直至生育期结束。每个处理 3 个重复，随机区组排列。1.3 测定方法 光响应曲线观测：采用 Li-6400 便携式光合仪进行马铃薯叶片光合特征值测定，利用 LED 红蓝光源将光合有效辐射（PAR）设定 1800、1500、1300、1000、800、600、400、200、150、100、50、25、0molm2s1共13个梯度，叶室温度分别控制为22、25、28、31和34，叶室 CO2浓度400molmol1，叶片在每个温度下，在 1500molm2s1PAR 下适应2030min，待仪器读数稳定后，进入自动测量程序。观测包括净光合速率 Pn（molm2s1）、气孔导度Gs（molm2s1）、胞间CO2浓度Ci（molmol1）、蒸腾速率 Tr（mmolm2s1），并计算水分利用效率WUE（WUE=Pn/Tr，molmmol1）。马铃薯喜光，最适生长温度 2131，2025适宜地上茎叶生长32，有研究指出，马铃薯总体光合作用最适温度为 2430，叶片光合作用最适温度为 24，净光合作用的最适温度不能超过2533。本试验设置 25为最适温度，22为地上茎适宜生长温度，28为总体光合作用最适温度，31为夏日中午出现频率较高的温度，34为极端最高气温。1.4 数据处理与分析 使用 Microsoft Excel 2007 进行数据整理及作图，SPSS 19.0 软件进行单因素方差分析及显著性检验。利用直角双曲线修正模型模拟马铃薯的光响应曲线，拟合得到初始量子效率、暗呼吸速率 Rd（molm2s1）、最大净光合速率Pnmax（molm2s1）、光饱和点 LSP（molm2s1）和光补偿点 LCP（molm2s1）等参数。2 结果与分析 2.1 干旱条件下马铃薯叶片光响应过程对叶室温度的响应 2.1.1 光响应曲线 由图 1 可见，不同水分处理、不同叶室温度条件下马铃薯净光合速率随 PAR（光合有效辐射）的增加呈不同的响应规律。充足供水条件下（CK 处理），不同叶温设置所测叶片净光合速率在弱光（0200molm2s1）条件下呈明显差异，总体上表现为温度越高净光合速率随 PAR 增加越慢，25条件下，马铃薯净光合速率最高，25和 28均在PAR 为 1500molm2s1时光合速率达到最大，之后变化平缓，22与 31条件下净光合速率随 PAR的变化趋势一致，在 PAR 达 1500molm2s1后呈微小的上升趋势，总体上 34条件下净光合速率随 PAR 的变化趋势明显小于 22、25、28 和 31温度条件，在 PAR 达到 800molm2s1时增加趋势 图 1 充足供水（a）和干旱处理（b）下设置不同叶室温度观测马铃薯叶片光响应曲线 Fig.1 Light response curves of potato leaves under adequate water supply(a)and drought treatment(b)by different leaf chamber temperature 第 3 期 杨阳等：干旱条件下马铃薯叶片光合特征对叶室温度的响应 311趋于平稳。干旱处理（T）马铃薯在 0200molm2s1弱光22和25条件下，净光合速率随PAR呈明显增加趋势且净光合速率较高。22条件下，马铃薯的净光合速率最高，在 PAR 为 1500molm2s1时达到最大，之后变化平缓，25条件下，净光合速率随 PAR 的变化趋势与 22相似，但是光响应曲线低于 22，28、31 和 34条件下净光合速率随 PAR的变化趋势明显小于 22和 25温度条件，28与31条件下净光合速率随 PAR 的变化趋势相近，三者在 PAR200molm2s1时开始出现差异，在PAR 达到800molm2s1时增加趋势趋于平稳，且34条件下的光响应曲线明显偏低。由此可见，充足供水条件下，马铃薯叶片净光合速率的光响应曲线在 25条件下最大，其次是22，干旱胁迫处理下，马铃薯叶片净光合速率的光响应曲线在 22条件下最大，其次是 25，充足供水和干旱胁迫两个处理下，马铃薯叶片净光合速率的光响应曲线在 34条件下最差，高温表现出一定的抑制作用。2.1.2 光响应曲线参数 由表 1 可见，充足灌溉条件下，初始量子效率和最大净光合速率的变化趋势均随温度的升高呈先增加后降低的趋势，25时初始量子效率和最大净光合效率最高，此时马铃薯对弱光的利用能力最强且具有较大的光合潜能，而温度升高明显抑制了马铃薯光合潜能及对弱光的利用能力，不同温度条件下马铃薯光补偿点随温度的升高而增加，说明温度的升高抑制了马铃薯对弱光的利用能力，22条件下马铃薯的光饱和点最高，光补偿点最低，说明此温度条件下马铃薯叶片对光环境的适应性最强，CK条件下暗呼吸速率随温度的升高呈先增加后降低的变化趋势，在 28下达最大值，31、34的暗呼吸速率略有下降，可见马铃薯在 28条件下叶片活性最好。干旱胁迫处理下，马铃薯在不同温度下初始量子效率差异明显，25时最大，此时马铃薯对弱光的利用能力最强，最大净光合速率的变化趋势不同于正常水分处理，22时达最大值，此时马铃薯的光合潜能较强，但 T 处理下马铃薯最大净光合速率在各温度条件下（除 22）明显低于 CK 处理，水分胁迫明显降低马铃薯的最大光合能力，光饱和点在 31时达到最大值，其次是 22，且光补偿点在22时最低，此时马铃薯对光环境的适应能力较强，不同温度条件下 T 处理马铃薯的光补偿点明显高于 CK 处理，可见水分胁迫明显降低了马铃薯对弱光的利用能力，T 条件下暗呼吸速率在 28时达最大值，低于正常水分处理，此后随温度的升高暗呼吸速率呈下降趋势，说明水分胁迫下温度升高明显抑制马铃薯的叶片活性。由此可见，充足灌溉条件下马铃薯在 25时具有较大的光合潜能，且对弱光的利用最强，22条件下马铃薯叶片对光环境适应最强，28条件下马铃薯叶片活性最好，干旱胁迫处理明显降低马铃薯的最大光合能力、弱光的利用能力和叶片活性。2.2 干旱条件下叶片气体交换参数对叶室温度的响应 2.2.1 蒸腾速率 由图 2 可见，不同水分处理下不同温度马铃薯蒸腾速率随 PAR 的增加呈不同变化趋势。充足灌溉条件下（CK 处理）马铃薯在 0200molm2s1弱光条件下各温度蒸腾速率随 PAR 呈明显上升趋势，PAR在2001300molm2s1时22和31条件下的蒸腾速率呈直线上升，25、28 和 34温度条件下蒸腾速率则呈缓慢上升的变化趋势；随 PAR 的增 表 1 不同叶室温度下马铃薯叶片光响应参数的比较 Table 1 Comparison of light response parameters of potato leaves among different leaf chamber temperatures 初始量子效率(molmol1)最大净光合速率 Pnmax(molm2s1)光饱和点 LSP(molm2s1)光补偿点 LCP(molm2s1)暗呼吸速率 Rd(molm2s1)叶室温度 Temperature()CK T CK T CK T CK T CK T 22 0.061 0.067 14.213 14.456 1946.647 1736.709 9.437 20.110 0.560 1.268 25 0.089 0.075 18.227 10.388 1418.126 1562.113 22.089 32.864 1.836 2.129 28 0.071 0.073 11.757 7.474 1335.491 1611.773 36.664 38.582 2.301 2.269 31 0.067 0.043 10.963 6.884 1887.096 1975.004 38.946 40.930 2.258 1.491 34 0.063 0.031 5.802 3.995 1371.974 1518.218 36.311 42.501 1.836 1.084 中 国 农 业 气 象 第 45 卷 312 图 2 充足供水（a）和干旱处理（b）下设置不同叶室温度水平时叶片蒸腾速率的比较 Fig.2 Comparison of leaf transpiration rates at different leaf chamber temperature levels under adequate water supply(a)and drought treatment(b)加，25与 28条件下蒸腾速率的变化趋势相近，但当PAR1500molm2s1后，25条件下的蒸腾速率仍呈增加趋势，22与 34条件下蒸腾速率的变化趋势相近，但明显低于25、28和31三个温度条件下的蒸腾速率，31条件下马铃薯的蒸腾速率随 PAR 的变化最高。干旱胁迫处理和弱光条件下，马铃薯各温度处理蒸腾速率随 PAR 迅速上升，但各温度条件下蒸腾速率的变化趋势并不相同，PAR200molm2s1时 25条件下蒸腾速率明显高于 22、28 和 31三个温度条件。PAR 在 200600molm2s1时，22、28 和 31温度条件下蒸腾速率的变化趋势相近，但25的蒸腾速率明显高于22、28和31三个温度条件，当 PAR600molm2s1 后 31温度条件下的蒸腾速率呈直线上升且明显高于 22和 28，34条件下蒸腾速率呈缓慢上升的变化趋势，低于22、25、28 和 31四个温度条件，可见水分胁迫下，高温明显抑制了马铃薯的蒸腾速率。由此可见，充足灌溉处理下，各温度条件下蒸腾速率随 PAR 呈 3128252234的变化趋势，而干旱胁迫处理下蒸腾速率随 PAR呈 2521282234的变化趋势，高温明显抑制了马铃薯的蒸腾速率。2.2.2 气孔导度 由图 3 可见，不同温度条件下充足灌溉处理马铃薯气孔导度的变化趋势与净光合速率较为相似。充足灌溉处理在弱光条件下气孔导度随 PAR 上升迅速，之后趋于平缓的变化趋势，仅 22条件下的气孔导度在 PAR700molm2s1后高于 25、28、31和 34温度处理，25和 28条件下气孔导度随PAR 呈先上升后下降的变化趋势，但 25的气孔导度明显高于 28，随着温度的上升，气孔导度先升后降，31条件下气孔导度的变化趋势低于 22和25，并且 31条件下的气孔导度在 PAR1500molm2s1后高于 28，34条件下的气孔导度明显低于 22、25、28 和 31，且在 PAR 图 3 充足供水（a）和干旱处理（b）下设置不同叶室温度水平时叶片气孔导度的比较 Fig.3 Comparison of leaf stomatal conductance at different leaf chamber temperature levels under adequate water supply(a)and drought treatment(b)第 3 期 杨阳等：干旱条件下马铃薯叶片光合特征对叶室温度的响应 313600molm2s1后气孔导度变化较小。干旱胁迫处理下，马铃薯不同温度条件下的气孔导度随 PAR 的变化差异明显，弱光条件时各温度条件下的气孔导度迅速上升，但 28条件下气孔导度的变化趋势明显与 22、25、31 和 34不同，PAR在 01500molm2s1区间气孔导度迅速上升，之后气孔导度呈下降趋势，PAR800molm2s1后明显高于22、25、31和34温度条件，25条件下气孔导度在PAR为600molm2s1时达到最大，之后气孔导度呈下降趋势，随着温度的上升，气孔导度呈先升后降的变化趋势。28条件下的气孔导度最高，22和 25条件下的气孔导度随 PAR 的变化趋势相近，34条件下气孔导度明显较低，且在PAR800molm2s1下的气孔导度变化较小。由此可见，充足灌溉条件下马铃薯叶片气孔导度在 22、25条件下较高，其次是 28、31，干旱胁迫处理下 28、22、25条件下较高，其次是 31，充足灌溉和干旱胁迫两个处理下，34条件下马铃薯叶片气孔导度最低。2.3 干旱条件下叶片水分利用效率对叶室温度的响应 由图 4 可见，不同处理下马铃薯的水分利用效率随温度的增加呈下降趋势，充足灌溉处理下，马铃薯水分利用效率的变化呈先迅速上升后下降的变化趋势，22、25条件下马铃薯的水分利用效率最高，22条件下马铃薯的水分利用效率在弱光条件下迅速上升，在 150200molm2s1区间呈下降趋势，在 200400molm2s1区间呈上升变化，之后随 PAR 呈下降趋势，25条件下马铃薯的水分利用效率在 PAR 为 1000molm2s1时达到最大，之后呈下降趋势，28、31 和 34温度条件下水分利用效率的变化趋势一致。干旱胁迫处理下，随着温度的升高，马铃薯水分利用效率逐渐降低，22条件下的水分利用效率最高，在PAR为600molm2s1时达到最大之后呈下降趋势，25、28、31 和 34温度条件下马铃薯水分利用效率的变化趋势一致，25和 28条件下的水分利用效率相对较高，31和 34下水分利用效率的变化趋势较缓。由此可见，充足灌溉条件下马铃薯的水分利用效率在 22、25时最高，干旱胁迫处理下马铃薯的水分利用效率在 22时最高，两个处理下，以31和 34温度下马铃薯水分利用效率最低。图 4 充足供水（a）和干旱处理（b）下设置不同叶室温度水平时叶片水分利用效率的比较 Fig.4 Comparison of leaf water use efficiency at different leaf chamber temperature levels under adequate water supply(a)and drought treatment(b)3 结论与结论 3.1 讨论 光合作用是植物产量形成的基础，温度则是影响植物光合作用的主要因素3436，光饱和点和光补偿点反映了植物对光照条件的要求，植物的正常生长发育也总是与特定的温度条件联系在一起10，因此，了解光合作用的温度响应对提高作物产量及作物应对气候变化具有重要意义，马铃薯易受干旱和高温的影响1,3738，本研究发现不同水分处理下马铃薯的光合指标对温度梯度具有不同的响应规律。随温度的升高，CK 处理下的净光合速率随 PAR 增加呈先升高后降低的趋势，25条件下的净光合速率最高，而 T 处理下的净光合速率随 PAR 呈降低的趋势，22条件下的净光合速率最高，两处理在 34条件下净光合速率明显受抑制，这与谭晓红等27研究一致，高温对光合不利，T 处理各温度条件下的净光合速率均低于 CK，可以看出干旱胁迫处理对马铃薯叶片的净光合速率产生抑制作用，这与钟楚等29研究相 中 国 农 业 气 象 第 45 卷 314 似，同时也证实温度对植物光合具有重要影响16。充足灌溉处理在 25条件下的初始量子效率和净光合速率最高，说明 25对马铃薯叶片光合作用较为适宜，而干旱胁迫处理在 22条件下的净光合速率最高，25条件下初始量子效率最高，可见干旱胁迫降低马铃薯叶片的光合作用适宜温度。CK 处理马铃薯 2225条件下光补偿点明显低于 2834条件下，且 2225在弱光条件下的净光合速率明显高于 2834条件，可见温度的升高降低了马铃薯叶片对弱光的利用能力，T 处理光补偿点及弱光条件下净光合速率变化趋势与 CK 处理相同，但是干旱胁迫下各温度条件的光补偿点明显高于正常水分处理，说明干旱胁迫下马铃薯叶片在各温度条件下对弱光的利用能力均低于充足灌溉处理。从光饱和点和暗呼吸速率随温度的变化趋势可以看出，CK 处理在2228温度区间内，马铃薯叶片光饱和点随温度增加呈降低趋势、暗呼吸速率呈增加趋势，可见在此区间内，随温度的升高，马铃薯叶片对强光的利用能力逐渐降低，并且增加了呼吸作用对光合产物的消耗，因此在此温度条件下，当温度高于最适温度时，马铃薯的生长发育主要受光强的抑制。3134温度区间内，光合作用较低，暗呼吸速率也逐渐降低，即通过减弱呼吸作用来积累干物质的生理适应特性。干旱胁迫下 2225温度区间内，马铃薯叶片光饱和点随温度增加呈降低趋势、暗呼吸速率呈增加趋势，在此温度条件下，马铃薯的生长发育主要受光强的抑制。温度是影响植物生长环境最重要的变量之一，是直接影响植物叶片光合作用能力的主要指标（蒸腾速率、气孔导度等）11,39，相关研究发现，温度的改变会导致植物气体交换参数发生变化，同时，温度是植株光合速率变化的主要限制因素1416，马铃薯的蒸腾速率随温度的升高而增大，当温度到达一定程度后出现蒸腾作用受抑，水分胁迫处理下马铃薯蒸腾速率的变化与之一致，但相对于正常水分条件温度的抑制更明显，说明干旱和高温都不同程度地促进马铃薯叶片的蒸腾作用，气孔作为控制植物叶片与外界环境进行水、气交换的重要通道29，气孔导度的降低是减少水分散失最有效的方法40。本研究发现，不同处理下随着温度的增加，马铃薯叶片的气孔导度呈先增后降的变化趋势，充足灌溉处理下气孔导度在 22、25条件下达到最大，25条件下马铃薯的净光合速率最大、蒸腾速率相对较低，表现出较强的水、气调节能力，这与钟楚等29的研究结果相似，22条件下气孔导度随 PAR 变化明显，28和 31条件下气孔导度随 PAR 的变化趋势较平稳，但 22较 28条件下，马铃薯的净光合速率较高、蒸腾速率较低，相对而言表现出较强的水、气调节能力，31条件下气孔导度随 PAR 无显著变化，该温度条件下净光合速率低蒸腾速率高，可见，31条件下马铃薯叶片无有效的水、气调节能力，34条件下的气孔导度、净光合速率、蒸腾速率均较低，说明马铃薯通过降低呼吸消耗来弥补高温所带来的损伤，从水分利用效率的变化情况可进一步证实马铃薯对环境的适应能力4142。本研究显示，马铃薯对环境的适应能力随温度的升高而降低，因此充足灌溉处理下 22和 25时马铃薯对环境的适应能力最强。而干旱胁迫处理马铃薯气孔导度则是在 28条件下达到最大，其次是 22条件下的气孔导度随 PAR 的变化较小，但此时马铃薯的净光合速率最大蒸腾速率最小，表现出强的水、气调节能力，25条件下气孔导度随 PAR 的变化明显，但此温度条件下马铃薯的净光合速率、蒸腾速率较大，28、31和34条件下的光合能力指标受水分亏缺的影响，水汽调节能力较低，这与 Hebbar 等30研究一致，从水分处理下马铃薯的水分利用情况也可以看出，22条件下的水分利用效率最高，可见水分亏缺条件下 22最适合马铃薯光合作用。干旱胁迫对作物的影响复杂而多变，本研究基于干旱条件下马铃薯叶片光合特征对叶室温度的响应，只考虑一种干旱程度，未能多层次进行干旱胁迫下光合指标的分析，在今后的研究中将考虑多方向不同程度（轻度、中度及重度）干旱条件下马铃薯光合作用对温度的响应机制。3.2 结论 随着温度的升高，充足灌溉处理下马铃薯的净光合速率在 25条件下最高，干旱胁迫处理下马铃薯的净光合速率在 22条件下最高，极端高温对不同水分条件下马铃薯叶片的净光合速率均产生抑制作用。充足灌溉处理在 25时初始量子效率和净光合速率最高，可见马铃薯叶片光合作用在此温度条件下较为适宜，而干旱胁迫降低马铃薯叶片的光合作用适宜温度。温度升高也降低了马铃薯对弱光、强光的利用能力，同时增加了呼吸作用对光合产物第 3 期 杨阳等：干旱条件下马铃薯叶片光合特征对叶室温度的响应 315的消耗，干旱胁迫加剧了马铃薯叶片在各温度条件下马铃薯叶片对弱光、强光的利用能力。充足灌溉处理下，马铃薯叶片在 25条件下气孔导度、净光合速率最大，蒸腾速率相对较低，表现出较强的水、气调节能力，并且此温度条件下水分利用效率较高，在 22条件下气孔导度最大，净光合速率较大，蒸腾速率相对较低，因此在 25温度条件下马铃薯对环境的适应能力最强，其次是22。干旱胁迫处理下，马铃薯叶片在 22条件下孔导度、净光合速率较大，蒸腾速率较低，水分利用效率较高，因此，水分亏缺条件下 22是马铃薯环境适应能力最适温度。参考文献 References 1 叶子飘,李进省.光合作用对光响应的直角双曲线修正模型和非直角双曲线模型的对比研究J.井冈山大学学报(自然科学版),2010,31(3):38-44.Ye Z P,Li J S.Comparative investigation light response of photosynthesis on non-rectangular hyperbola model and modified model of rectangular hyperbolaJ.Journal of Jinggangshan University(Natural Science),2010,31(3):38-44.(in Chinese)2 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