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墨兰(Cymbidium sinense),是兰属植物中的主要栽培品种之一,也是我国的传统花卉,但目前有关墨兰日常栽培管理规范中的参考数据多为经验性的,缺乏栽培标准。本实验以墨兰栽培品种“白墨”为材料,研究了湿度、水分和CO2三种环境因子对墨兰生长的影响,以期为墨兰标准化生产和提高生产力等方面提供依据。
(1)相对湿度对墨兰单叶片气体交换的影响。随着湿度的增加,墨兰叶片净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、光能利用效率(LUE)、气孔限制值(Ls)呈现不同程度地增加;蒸腾速率(Tr)、蒸汽压差(VPD)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)不同程度地下降,其中Tr、VPD、WUE与湿度的变化呈现明显的线性关系。相关分析表明,各气体交换参数均与相对湿度有较高的相关性,这说明湿度变化会显著影响墨兰叶片的气体交换,但影响程度不同;对于局部叶片而言,气孔对湿度的响应较为迟钝,表明叶片具有较强的耐受力。
(2)干旱胁迫对墨兰光合及叶绿素荧光特性的影响。结果表明:在干旱胁迫进程中,墨兰的Pn、Gs、Tr、Ci等主要气体交换参数和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ量子产额(Yield)、电子传递速率(ETR)等荧光参数呈现总体下降的变化趋势。其中Pn、Gs和Tr比正常水平均降低了约70%,Yield和ETR下降了约20-40%,而Ci和Fv/Fm并未发生较大变化。处理42天后,植株无一致死,说明墨兰具有较强的耐旱特性。丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量和质膜相对透性等理化指标表明墨兰叶片并未受到严重的胁迫,这说明叶片对水分亏缺具有较强的适应能力,而且会通过气体交换快速响应干旱,达到自我保护的目的。
(3)高浓度CO2(800±60μmolCO2·mol-1)对白墨一年生叶片光合及生长的研究表明,高浓度CO2显著促进了植株的光合作用。短期处理可显著改善Gs、Tr和Ci;处理60-90天后,则会引起除WUE和Ls外的各参数下降,甚至低于对照。高浓度CO2对表观量子效率(AQY)和羧化效率(CE)的影响不大。实验期间,荧光参数的变化呈下降趋势,但Fv/Fm仍维持在0.8左右,说明植物未受到严重胁迫。测量发现,实验期间植株叶片宽度未发生变化,仅叶片长度增加,但无明显差异。处理组叶片色素含量变化表现为先增加后减少的趋势;对照组则持续增加。短期高浓度CO2可以促进叶片总可溶性糖的积累,但后期,处理组含量显著低于对照组。高浓度CO2并未使叶片积累可溶性淀粉,但会引起可溶性蛋白含量的显著下降。统计发现,处理组开花数增加。