园林植物光合生理特征研究进展

孙龙飞

摘 要 植物最基本功能的就是光合作用，利用园林的光合生理现象可以研究环境的变化，以及相关的因素是如何影响园林植物光合生态。基于此，结合不同的因素对园林植物的光合生态产生影响进行研究，研究结果将对我国园林植物光合生理生态变化起到一点的参考作用，为园林植物光合生理特征起到研究的基础，从而更好地把握植物生态的变化。

关键词 园林植物；光合生理生态；光合机制

中图分类号：S688 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.23.066

生物多样性是指地球上生物与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，而自然界中的植物也存在着光合作用多样性，植物的光合作用多样性为研究环境提供了依据。光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。光合作用第一个阶段中的化学反应必须有光能才能进行，这个阶段叫做光反应阶段，光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。光合作用第二个阶段中的化学反应没有光能也可以进行，这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应阶段中的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。光反应阶段和暗反应阶段是一个整体，在光合作用的过程中，二者是紧密联系、缺一不可的。光合作用的重要意义光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。因此，光合作用对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。

1 光合作用的意义

1.1 制造有机物

绿色植物通过光合作用制造有机物的数量非常巨大。据估计，地球上的绿色植物每年制造四五千亿吨有机物，这远远超过了地球上每年工业产品的总产量。所以，人们把地球上的绿色植物比作庞大的“绿色工厂”。绿色植物的生存离不开自身通过光合作用制造的有机物。人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。

1.2 转化并储存太阳能

绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能，并储存在光合作用制造的有机物中。地球上几乎所有的生物都是直接或间接利用这些能量作为生命活动的能源的[1]，煤炭、石油、天然气等燃料中所含有的能量，归根到底都是古代的绿色植物通过光合作用储存起来的。

1.3 使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定

据估计，全世界所有生物通过呼吸作用消耗的氧和燃烧各种燃料所消耗的氧，平均为10 000 t·s-1。以这样的消耗氧的速度计算，大气中的氧大约只需2000年就会用完。然而，这种情况并没有发生[2]。这是因为绿色植物广泛地分布在地球上，不断地通过光合作用吸收二氧化碳和释放氧，从而使大气中的氧和二氧化碳的含量保持着相对的稳定。

1.4 对生物的进化具有重要的作用

在绿色植物出现以前，地球的大气中并没有氧。只是在距今20亿～30亿年，绿色植物在地球上出现并逐渐占有优势以后，地球的大气中才逐渐含有氧，从而使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以发生和发展[3]。由于大气中的一部分氧转化成臭氧（O3）。臭氧在大气上层形成的臭氧层，能够有效地滤去太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线，从而使水生生物开始逐渐能够在陆地上生活。经过长期的生物进化过程，最后才出现广泛分布在自然界的各种动植物。

2 光合生理特性日变化在月份间的差异性研究

现如今，用来描述园林植物光合速率日变化情况的有单峰曲线和双峰曲线两种类型[4]。单峰曲线是指植物叶片的光合速率一天只有一次高峰，此次高峰在中午时间段，而双峰则是说园林植物光合速率一天有两次高峰，一次为上午，一次为下午。受到季节的影响，园林植物的这种光合速率高峰出现的时间段在不同月份中又存在不同点，一般来说，3月与4月时，园林植物的最高峰值出现在中午12点，并且该最高峰值与光照的强度的最高值是相一致的，與之形成对比的是5月与6月，光合速率最高峰在上午9点左右，而且最高值与光照的强度的最高值并不相一致。光合生理特性日变化在月份之间存在差异，说明影响园林植物光合生理特征的因素是各种各样的，例如温度和光照，都是影响园林植物生理特性的重要因素。

3 不同光强下的光合生理特性

光强对于园林植物的生理特征的影响比较显著，一般而言，光照强度增加，植物的光合速率也会随之增加，光照强度减弱，植物的光合速率也就逐渐减弱，当然，光照强度影响园林植物的生理特性是多方面的[5]。根据研究，随着光照强度的减弱，园林植物的日净光速率以及植物光合作用的光饱和点和补偿点、最大光合速率均呈现逐渐下降的趋势，由此可知，园林植物的生理特性与光照强度是呈正比的。

4 不同园林植物类型的光合生理特性

不同园林植物类型的光合生理特性具有差别，不同植物对于外界环境的适应能力以及自身的内部调节能力都不尽相同[6]。例如，园林植物中的水鬼蕉，其净光合速率较高，证明其固碳能力强，其气孔导度高，说明释放氧气的能力也比较强，因此对于提高周围环境的空气质量有很好的作用；再例如核桃楸，根据研究表明，核桃楸的光合能力较强，而暗呼吸速率较小，最大羧化速率表现出阳性植物的特点[7]。在全光的条件下，核桃楸最大羧化速率较高，据此得出结论核桃楸为强阳性园林植物，具有很强的耐旱能力。不同植物类型本身所具有的特性也就影响着其光合生理特性。

5 遮阴对园林植物光合生理特征的影响

遮阴对于园林植物光合生理特性的影响主要表现为两个方面，1）遮阴对园林植物光合生理特性的影响大小取决于园林植物本身的耐荫能力，如水曲柳光合能力强。在弱光的环境中可以充分的利用光强的能力，具有较好的耐荫性，那么，遮阴对于水曲柳光合生理特征的影响就会相应减少。而耐荫能力弱的园林植物，在弱光的环境下，就不能很好地利用仅有的光照供自身生长。在遮阴的环境下，此类的园林植物进行光合作用的条件就没有耐荫性好的植物那么有利。2）遮阴对园林植物光合生理特性的影响是从外部环境体现的，遮阴的环境没有了足够的光照强度，园林植物无法充分完成光合作用，就会对植物的光合生理特性产生影响，主要体现为两点。

5.1 遮阴对植物净光合速率日变化的影响

净光合速率是指真正的光合作用速率减去呼吸作用速率，体现了植物有机物的积累。遮阴对净光合速率日变化的影响是通过改变光照强度从而影响植物进行光合作用实现的，光照强度的变化与植物进行光合作用息息相关，光照强，植物的光合作用就强，光照弱，光合作用能力就弱。植物净光合速率日变化主要有单峰曲线和双峰曲线两种类型，在正常的情况下，单峰曲线的高峰时间段为中午，双峰曲线的高峰时间段为上午和下午，而因为遮阴的介入，出现高峰值的时间段就会受到影响，通常来说，随着遮阴度的增大，出现最高峰值的时间段会晚于正常出现的时间段。

5.2 遮阴对植物光合参数的影响

遮阴对植物光合参数的影响是影响植物光响应曲线的初始斜率和光补偿点、暗呼吸速率。不同程度的遮阴对植物光响应曲线的初始斜率影响程度也有差异，遮阴度越高会使得光响应曲线的初始斜率逐渐降低。光补偿点是指植物在一定的光照下。光合作用吸收二氧化碳的呼吸作用数量达到平衡状态时的光照强度。而在遮阴的情况下，不利于园林植物进行光合作用，因此光的补偿点会相对减弱。再者就是暗呼吸速率，植物在黑暗条件下不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，此时植物只能消耗光合作用生成的氧气和有机物质，植物叶片在光照强度为零时，单位时间、单位叶面积通过呼吸作用消耗氧气和有机物生成的二氧化碳的量。在光响应曲线中，当光照强度为零时，Y轴的值即为暗呼吸速率。暗呼吸速率高是植物抗遮阴能力的体现，而随着遮阴程度的增加，暗呼吸速率会相应降低。

6 干旱胁迫对园林植物光合生理特性的影響

植物体跟人的身体一样，水分占据了很大的比例，其重要作用也不言而喻，而干旱是植物生长的重要限制因素之一，不仅体现在营养吸收的限制上，同时，干旱的地域也限制了园林植物的生存[8]。植物体的水分是植物营养的重要来源，干旱会导致植物水分的流失，从而严重影响园林植物的光合生理特性。

6.1 干旱对园林植物净光合速率的影响

研究表明，干旱的时间越长，园林植物的净光合速率会出现降低的情况，当然，不同的园林植物净光合速率降低的程度有所差异，这可以作为园林植物光合能力强弱的参数。

6.2 干旱对园林植物叶绿素含量的影响

叶绿素是高等植物和其他所有能进行光合作用的生物体含有的一类绿色色素。叶绿素含量是园林植物中的生理指标之一，可以体现出园林植物进行光合作用的能力，某些研究人员经过对干旱胁迫下植物光合性能的变化，得出研究结论，干旱会在不同程度上影响植物叶绿素的含量，从而导致园林植物光合作用的能力降低，另外，通过干旱对园林植物叶绿素的含量的影响也可以折射出植物的抗旱能力，影响越小，抗旱能力越强[9]。

6.3 干旱对园林植物气孔导度的影响

气孔导度表示的是气孔张开的程度，影响光合作用、呼吸作用及蒸腾作用。气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道。通过气孔扩散的气体有O2、CO2和水蒸气。植物在光下进行光合作用，经由气孔吸收CO2，所以气孔必须张开，但气孔开张又不可避免地发生蒸腾作用，气孔可以根据环境条件的变化来调节开度的大小而使植物在损失水分较少的条件下获取最多的CO2。气孔开度对蒸腾有着直接的影响。因此在干旱的情况下，会导致气孔导度、开放率变小[10]。

6.4 干旱对园林植物可溶性糖和可溶性蛋白质含量的影响

可溶性糖和可溶性蛋白是参与园林植物有机渗透的调节物质，据研究表明，随着干旱时间的延长，植物可溶性糖含量会逐渐增加，而对于可溶性蛋白质含量的影响，较小程度上的干旱对可溶性蛋白质含量的影响并不

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明显，只要当严重干旱胁迫时，植物可溶性蛋白含量才会明显降低。通过考察园林植物的可溶性糖含量，可体现出植物的抗旱能力。

7 结语

近几年来，我国在园林植物光合生理现象上的研究取得了很大的进展，园林绿化工作也取得了十分显著的效果，对于很多地方来说，园林的绿化就是一个巨大的进步，除了极具观赏性外，对于环境的保护也是起到了巨大的作用，利用植物的光合特征进行园林的布置是园林建设的一大创新，也是一个很大的进步，这不仅仅是反映了地方的特色，也在不断丰富园林植物的种类，合理的布置生产模式。为园林的减少成本，也为环境的保护贡献一份不小的力量。

参考文献：

[1] 沈允钢.光合作用在世纪之交的研究动向[J].生物学通报，1999（6）：14.

[2] 陈卫元.干旱胁迫对红叶石楠叶片光合生理特性的影响[J].中国农学通报，2007，23（8）：217-221.

[3] 贾利强.水分胁迫对黄连木?清香木幼苗的影响[J].北京林业大学学报，2003（3）：55-59.

[4] 冀瑞萍.光强?温度?CO2对光合作用的影响[J].晋中学院学报，2000（4）：36-37.

[5] 上海植物生理研究所.光合作用的研究进程[M].北京：科学出版社，1984.

[6] 李鹏波，吴军.城市自然景观的生态研究进展[J].福建林业科技，2009，36（4）：264-268.

[7] 刘淑明.干旱胁迫下雪松土壤水分及生理特性的研究[J].西北植物学报，2004（11）：2057-2060.

[8] 夏磊.重庆市常见园林植物光合生理生态特性与生态效应研究[D].重庆：西南大学，2011.

[9]胡亮.观赏果树及其在绿化园林中的应用[J].绿色科技，2009（5）：67-68.

[10]魏晓东.干旱胁迫对银杏叶片光合系统Ⅱ荧光特性的影响[J].生态学报，2012，32（23）：7492-7500.

（责任编辑：刘昀）