I 畢 業(yè) 論 文 論文題目 鐵皮石斛 在人工光下栽培的光合特性 學(xué) 院 水利與土木工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 年級(jí) 農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程 05級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱 副教授 （ 2009年 6月） 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制 要 鐵皮石斛（ 多年生蘭科草本植物 ，具有極高的藥用價(jià) ， 已 被列為中國(guó)瀕臨滅絕的三級(jí)保護(hù)植物 。近年來(lái)，溫室 、大棚等 設(shè)施栽培雖然 解決了人工栽培的問(wèn)題，但存在 生產(chǎn) 周期過(guò)長(zhǎng)，品質(zhì)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。本研究 測(cè)定 了 人工光 下 栽培的 鐵皮石斛 葉片的 光合經(jīng)日變化和葉綠素?zé)晒馓匦?，并與自然光下栽培的進(jìn) 行了對(duì)比 。 結(jié)果表明： 人工光下栽培的 鐵皮石斛 葉片的 光合 作用 為兼性 其光合效率 對(duì)于光環(huán)境的適應(yīng)性要優(yōu)于自然光的晴天條件 ， 劣于自然光的陰天條件 ； 其 葉綠素?zé)晒?對(duì) 環(huán)境 脅迫和熱耗散的 適應(yīng)能力 均 高 于自然光的。因此，現(xiàn)有 的 光照強(qiáng)度 為 120 照時(shí)間為 12 h 不是最佳，調(diào)整 其 光照環(huán)境能達(dá)到 促進(jìn) 鐵皮石斛葉片的 光合作用 、提高 生長(zhǎng)速度，進(jìn)而縮短生長(zhǎng)周期的目標(biāo)。 關(guān)鍵詞： 葉綠素?zé)晒?， 光合經(jīng)日變化 ， 光照環(huán)境 D is a as . t of of it is to a of to In of . . 3 is in to is 20 2 h is . in of 國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 錄 第一章 緒論 . 1 究背景和意義 . 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 2 究?jī)?nèi)容 和 技術(shù)路線 . 4 第二章 人工光和自然光下栽培的鐵皮石斛葉片的光合特性 . 5 物 葉片的光合特性 . 5 皮石斛葉片光合特性的測(cè)量參數(shù)及方法 . 6 工光和自然光下鐵皮石斛 栽培 苗 的光合特性的比較 . 9 第三章 人工光和自然光下栽培的鐵皮石斛葉片的葉綠素?zé)晒馓匦?. 13 物 葉片的 葉綠素?zé)晒?特性 . 13 皮石斛葉片 葉綠素?zé)晒?特性的測(cè)量參數(shù)及方法 . 14 皮石斛 栽培苗在人工光和自然光下 的 葉綠素?zé)晒馓匦?的比 較 . 17 第 四 章 結(jié)論與建議 . 21 論 . 21 議 . 21 參考文獻(xiàn) . 23 致謝 . 24 中國(guó)農(nóng)業(yè) 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 圖表清單 V 圖表 清單 圖 1術(shù)路線 . 4 圖 2工光和自然光下栽培的鐵皮石斛樣 本 . 6 圖 2皮石斛葉片的光合速率和熒光特性的測(cè)量裝置 . 8 圖 2皮石斛栽培苗的光響應(yīng)曲線 . 9 圖 2皮石斛栽培苗的 線 . 10 圖 2皮石斛栽培苗在人工光和自然光下（晴天）條件下的光合經(jīng)日變化 . 11 圖 2皮石斛栽培苗在人工光和自然光下（陰天）條件下的光合經(jīng)日變化 . 12 圖 3皮石斛栽培苗在人工光和自然光（晴天）條件下 的葉綠素?zé)晒馓匦缘膶?duì)比 . 18 圖 3皮石斛栽培苗在人工光和自然光（陰天）條件下 的葉綠素?zé)晒馓匦缘膶?duì)比 . 20 表 2皮石斛人工栽培用營(yíng)養(yǎng) 液配方 . 7 表 3皮石斛熒光特性測(cè)量的參數(shù)設(shè)置 . 16 表 3皮石斛栽培苗在人工光和自然光（晴天）條件下的 葉綠素?zé)晒馓匦缘膶?duì)比 . 17 表 3皮石斛栽培苗在人工光和自然光（陰天）條件下的 葉綠素?zé)晒馓匦缘膶?duì)比 . 19 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 1 第一章 緒論 究背景與意義 石斛（ 蘭科第二 大屬，多年生草本植物，全球計(jì)有 1500種，除個(gè)別種外，皆屬附生蘭類(lèi) 1。石斛主要有觀賞和藥用兩方面價(jià)值。我國(guó)共有 76 種石斛屬植物 2，雖然我國(guó)石斛的種類(lèi)僅占全世界的 5%左右，但在歷史 上的藥用開(kāi)發(fā)和使用中卻走在前列，是重要的常用中藥材。 目前世界上石斛共分六類(lèi) ，即 鐵皮石斛類(lèi)、金釵石斛類(lèi)、黃草石斛類(lèi)、馬鞭石斛類(lèi)、金黃澤石斛類(lèi)、圓石斛類(lèi) ， 而鐵皮石斛雄居其首 3。鐵皮石斛（ ,向來(lái)有中華九大 “ 仙草 ” 之首的美稱 ， 是一種珍貴的中藥材 4。由于其生境奇特 ,主要生長(zhǎng)于懸崖峭壁的陰面崖縫中 ， 根不入土 ， 常年飽受云霧雨露的滋潤(rùn) ， 生物習(xí)性神秘莫測(cè) 5。由于它長(zhǎng)于石上 ， 故稱為 “ 石 ” ； 斛是古代的一種計(jì)量工具 ， 一斛為十斗 ， 古代一叢石斛價(jià)值 十斗米 ， 故稱為“ 斛 ” 。其本意是指它極為珍貴。鐵皮石斛系蘭科植物鐵皮石斛的莖 ， 又名霍山石斛、鐵吊蘭等。它的藥用始載于神農(nóng)本草經(jīng)并被列為上品。祖國(guó)醫(yī)學(xué)認(rèn)為石斛味甘淡、微咸 、 性寒 、 入胃、腎經(jīng) 、 無(wú)毒 ， 具有生津益胃、清熱養(yǎng)陰的功效。適用于熱病后期陰津耗傷而虛熱不退、煩躁口渴者。可治肝腎陰虛 ， 為養(yǎng)陰清熱 ， 益胃生津之要藥。李時(shí)珍在本草綱目中稱它有 “ 強(qiáng)陰益精 ，厚腸胃 ， 補(bǔ)內(nèi)絕不足 ， 平胃氣 ， 長(zhǎng)肌肉 ， 定志除驚 ， 輕身延年 ” 的神功奇效。 石斛中提取的兩種菲類(lèi)化合物是有抗人體肺癌、 卵巢腺癌和前髓細(xì)胞白血病的作用 6。近些年備受 關(guān)注的石斛多糖也具有顯著的免疫增強(qiáng)活性和抗癌、防癌、抗衰老、抗輻射等多種功效 7。 鐵皮石斛 喜溫暖、濕潤(rùn)及弱光的環(huán)境，然而在這樣的環(huán)境下，分蘗慢 、 分蘗少，生長(zhǎng)繁殖速度慢，要多年才能收獲藥材 8鐵皮石斛自然產(chǎn)量極為稀少 ， 加上無(wú)節(jié)制的亂采濫挖 ， 其資源已愈來(lái)愈少 ， 瀕臨絕種已 被列為中國(guó)瀕臨滅絕的三級(jí)保護(hù)植物 ，嚴(yán)禁采挖，另外由于鐵皮石斛在自然環(huán)境下生長(zhǎng)緩慢，人工栽培的鐵皮石斛資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足藥材市場(chǎng)的需求。 急需加強(qiáng)人工仿生栽培研究， 以按照中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范 （ 的要求，建立鐵皮石斛的種植基地 10。 巨大的供需逆差和昂貴的價(jià)格導(dǎo)致該藥材市場(chǎng)混亂，假冒偽劣泛濫，其主要原因是生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、難度大、產(chǎn)量小、投資回報(bào)周期長(zhǎng)，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不宜規(guī)模化生產(chǎn)，導(dǎo)致人工栽培成本遠(yuǎn)高于采收野生石斛。 野生的鐵皮石斛長(zhǎng)期生活在高溫高濕及遮蔭環(huán)境，屬于 性 物，在自然光條件下，晴天呈現(xiàn) 徑特征，陰雨天呈現(xiàn) 徑特征，其光合途徑的切換機(jī)制還不是很明了。如今，雖然在自然光條件下進(jìn)行鐵皮石斛的人工栽培已經(jīng)非常普遍，但長(zhǎng)期人工栽培條件下的鐵皮石斛的光合特性還未見(jiàn)到研究報(bào)道。同時(shí)鐵皮石斛在人工光下栽培時(shí)也呈現(xiàn)出在 了能夠在人工光可控環(huán)境下有效地調(diào)節(jié)鐵皮石斛的生長(zhǎng)發(fā)育，明確鐵皮石斛在人工光下栽培的光合特性及于在自然光下栽培的差異是非常重要和緊迫的研究任務(wù)。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 2 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 內(nèi)研究現(xiàn)狀 徐云娟等（ 1993）對(duì)比了人工栽培的霍山石斛、鐵皮石斛、銅皮石斛的光合特性發(fā)現(xiàn)：石斛中葉綠素 b 含量較高，對(duì)光的吸收主要在 430，且在 430 吸收峰最高，有利于葉片對(duì)藍(lán)紫光的吸收，表現(xiàn)出陰生植物的特性 11。該研究還指出，自然環(huán)境條件下石斛人工栽培的適宜溫度為 20右，光照強(qiáng)度以 500 宜，但是為什么是這樣的環(huán)境條件并沒(méi)有作機(jī)理性研究。 徐云鵑等 （ 1993） 對(duì)霍山石斛的光合特性進(jìn)行了研究，證明了 3種石斛不適于高溫環(huán)境，其人工栽培 應(yīng)選擇 5000 右的光照強(qiáng)度 ,以散射光為好 ,空氣的相對(duì)濕度維持在80,溫度控制在 25 左右 ,通風(fēng)條件良好的生態(tài)條件較為適宜 。 蘇文華等（ 2003）利用 合測(cè)定系統(tǒng)測(cè)量晴天、陰天以及多云天氣三種不同天氣條件下鐵皮石斛葉片 24 小時(shí)中 收的動(dòng)態(tài)過(guò)程以及 收對(duì)光照強(qiáng)度和溫度的 響應(yīng) 12。研究結(jié)果表明：鐵皮石斛在光照強(qiáng)度為 500 照強(qiáng)度超過(guò) 500 ，隨著光強(qiáng)的增加 收速率開(kāi)始下降，氣孔導(dǎo)度也明顯下降，表現(xiàn)出光抑制現(xiàn)象。除了光照強(qiáng)度的影響外， 吸收速率還受溫度的影響。在 500 光照條件下， 20時(shí) 在夜里無(wú)光的條件下， 25出現(xiàn) 收最大值，超過(guò) 25時(shí) 究還指出，鐵皮石斛為兼性 物，隨著環(huán)境條件的變化，其光合 作用在景天酸代謝途徑（ 徑間變化。同時(shí)他們也對(duì)金釵石斛的光合途徑進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)金釵石斛表現(xiàn)出與鐵皮石斛相同的光合碳代謝途徑，對(duì)溫度和光照強(qiáng)度的響應(yīng)也相似。但是各種石斛對(duì)光強(qiáng)的適應(yīng)和發(fā)生光抑制的原因還是不明了，有待于進(jìn)一步研究。 呂獻(xiàn)康 等（ 2004）研究了 3 種石斛屬植物（鐵皮石斛、廣東石斛、重唇石斛）的光合特性，通過(guò)測(cè)量石斛的光飽和點(diǎn)，發(fā)現(xiàn) 3 種石斛的光飽和點(diǎn)都接近 400 其凈光合速率一般在 8:000 達(dá)到最高 13；此后 ,由于光照逐漸增強(qiáng)，超過(guò) 3 種石斛屬植 物的光飽和點(diǎn)，石斛的光合作用受到抑制 ,光合速率持續(xù)下降。此研究表明石斛表現(xiàn)出陰生植物對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的高度適應(yīng)性，其凈光合速率和光補(bǔ)償點(diǎn)低，適宜于弱光條件下生長(zhǎng)。研究還發(fā)現(xiàn)石斛葉片中葉綠素 b 含量高，吸收短波光較多，在 430 吸收峰高，有利于葉片對(duì)藍(lán)紫光的吸收。研究沒(méi)有對(duì)石斛生長(zhǎng)適宜的光照時(shí)間和光質(zhì)、光強(qiáng)等進(jìn)一步探討。 蔡永萍（ 2005）對(duì)霍山 3 種石斛（米斛、鐵皮石斛、銅皮石斛）葉片光合速率和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的日變化進(jìn)行了研究 14， 19。結(jié)果表明：霍山 3 種石斛的光飽和點(diǎn)為 270光補(bǔ)償點(diǎn)為 40光飽和點(diǎn)低，光補(bǔ)償點(diǎn)和 光合速率、表觀量子效率、羧化效率、 生速率也較低，石斛為陰生植物響應(yīng)型。石斛的光合速率在自然光下的日變化呈 V 型，中午 12:00 光合速率最低 ， 9:000 之間光合速率為負(fù)值，只有早晚光強(qiáng)較低時(shí)有光合積累。葉綠素?zé)晒鈪?shù)日變化表明，在自然光下上午 8:00 時(shí)（ 740 m 、 等參數(shù)開(kāi)始下降，石斛葉片 發(fā)生嚴(yán)重光抑制，出現(xiàn)在光合速率為負(fù)值之前。室內(nèi)光強(qiáng)為 800 降，石斛的光合機(jī)制已受到部分破壞，表明石斛不適中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 3 宜在 800 上的強(qiáng)光下生長(zhǎng)。 室內(nèi)光強(qiáng)在 500 強(qiáng)時(shí)，石斛葉片 升快，光合電子傳遞速率增加， 加，能及時(shí)有效利用光能并耗散過(guò)剩的光能 ,石斛有較好的光響應(yīng)能力。文章指出，霍山 3 種石斛光合作用的適宜光強(qiáng)在 400待于進(jìn)一步研究。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)（ 2008）在人工光型密閉式植物 工廠中對(duì)鐵皮石斛適宜光照環(huán)境進(jìn)行了探索 15。實(shí)驗(yàn)材料為鐵皮石斛組培苗馴化后在溫室內(nèi)栽培了 1的 2 年期和 3 年期苗作為實(shí)驗(yàn)材料，在以熒光燈為人工光照源的密閉式植物工廠中控制溫度為 25 1、相對(duì)濕度為 60 5%、 度為 550 環(huán)境條件下、設(shè)置了光照強(qiáng)度為 60， 90， 120， 150 光照時(shí)間為 9， 12 h 8 組試驗(yàn)區(qū)。在該可控環(huán)境下栽培 12 周后，鐵皮石斛栽培苗的凈光合速率隨著光照強(qiáng)度的增高而增強(qiáng)，隨著光照時(shí)間的縮短而降低。其初始熒光 大熒光 化學(xué)效率 m、光化學(xué)猝滅 光化學(xué)猝滅 綠素濃度、干物率、多糖含量在光照強(qiáng)度為 120 2 h 然光照強(qiáng)度為 150 試驗(yàn)區(qū)的光合速率為最好，但其生長(zhǎng)發(fā)育與熒光特性已呈現(xiàn)出光抑制現(xiàn)象。 2 年期苗與 3年期苗未發(fā)現(xiàn)有顯著性差異。因此，鐵皮石斛栽培苗在人工光可控環(huán)境下的光照強(qiáng)度調(diào)控在 120 照時(shí)間調(diào)控在 12 h 右比較適宜。利用該人工光密閉式植物工廠 的環(huán)境控制技術(shù)將有效地調(diào)控鐵皮石斛人工栽培的生長(zhǎng)發(fā)育與藥草品質(zhì)。該實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探索了鐵皮石斛適宜的人工栽培的光環(huán)境，但并未從熒光方面來(lái)探索人工光與自然光條件下的熒光特性。 外研究現(xiàn)狀 鈴木秀干（ 1932）在中藥金釵石斛中首次獲得石斛堿。犬伏康夫等（ 1964）證明了石斛堿為倍半萜類(lèi)生物堿并確定了結(jié)構(gòu)。 70 年代以來(lái)，歐洲學(xué)者相繼于石斛屬植物中，發(fā)現(xiàn)了一些新的生物堿和 20 多個(gè)新的有很高價(jià)值的藥用成分。對(duì) 19 種石斛屬植物的研究表明，化學(xué)成分類(lèi)型有較大差異，其中只有 5 種石斛屬植物含石斛堿，而鐵皮石斛就是其中 一種 16。 因石斛屬植物中部分種類(lèi)花色艷麗，花姿優(yōu)美，是名貴的觀賞花卉，石斛作為觀賞植物在世界上發(fā)展迅速，已成為新興的獨(dú)立產(chǎn)業(yè)。 其中生產(chǎn)及消費(fèi)量巨大的是美國(guó)，印度每年向美國(guó)出口大量石斛蘭切花，空運(yùn)至美國(guó)。日本 的觀賞秋石斛主要是由 泰國(guó)供應(yīng)，年產(chǎn)值已達(dá) 5000萬(wàn)美元，出口產(chǎn)值已超 2500 萬(wàn)美元 17。 因此國(guó)外的研究對(duì)象主要是觀賞石斛，研究目標(biāo)一般也側(cè)重于轉(zhuǎn)基因技術(shù)方面，即通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)來(lái)改變石斛的花色品種等 18，以便培育出更多品種的絢麗多彩的石斛品種以便人們觀賞使用。而國(guó)內(nèi)研究對(duì)象則側(cè)重在藥用石斛方面 ，研究目標(biāo)也主要為石斛的生理特性方面，以使得石斛更好的為醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)服務(wù)。但是觀賞石斛的栽培技術(shù)與藥用石斛的差異較大，依靠國(guó)外的石斛生產(chǎn)來(lái)滿足我國(guó)藥用石斛的大量需求是不可行的，因此，弄清楚藥用石斛的光合特性，探討藥用石斛生長(zhǎng)的適宜環(huán)境尤為重要。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 4 究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線 究?jī)?nèi)容 研究人工光和自然光下鐵皮石斛栽培苗不同的光合和熒光特性，確定鐵皮石斛在人工光下適宜的光環(huán)境條件，為提高鐵皮石斛的生長(zhǎng)速率、縮短生長(zhǎng)周期、改善藥草品質(zhì)提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。主要的研究?jī)?nèi)容如下： 1）研究自然光和人工光下鐵 皮石斛葉片的光合特性，明確其在人工光下栽培的光合特性及在自然光下栽培的差異； 2）研究自然光和人工光下鐵皮石斛的 葉綠素 熒光特性，為確定鐵皮石斛人工栽培的適宜光照環(huán)境提供理論依據(jù)和技術(shù)支 持。 術(shù)路線 圖 1術(shù)路線 1on 查閱文獻(xiàn)確定研究目標(biāo) 確定實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行預(yù)備實(shí)驗(yàn) 晴天和陰天條件下測(cè)量人工光和自然光下栽培的鐵皮石斛葉片的光合速率的經(jīng)日變化 人工光和自然光下栽培的鐵皮石斛葉片的光合與熒光特性的對(duì)比 撰寫(xiě)畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯 晴天和陰天條件下測(cè)量人工光和自然光下栽培的鐵皮石斛葉片的熒光特性 鐵皮石斛葉片的 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 人工光和自然光下鐵皮石斛 栽培苗的光合特性 5 第二章 人工光和自然光下鐵皮石斛栽培苗的光合特性 物 葉片 的光合特性 植物利用光能進(jìn)行光合作用，將二氧化碳和水合成糖和淀粉等碳水化合物并放 出氧氣 。 光合作用是綠色植物維持其生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，促進(jìn)光合作用可以促進(jìn)碳水化合物的生產(chǎn)從而加速植株的生長(zhǎng)。 影響光合作用主要有外部和內(nèi)部?jī)煞N因素，內(nèi)部因素主要使指植物葉片的葉齡、葉的結(jié)構(gòu)和光合產(chǎn)物的輸出等；外部因素則包括光照環(huán)境、溫度、濕度、 度等。衡量?jī)?nèi)外因素對(duì)鐵皮石斛的影響程度常用的指標(biāo)是凈光合速率（ 即單位時(shí)間單位面積的 過(guò)控制影響鐵皮石斛光合作用的外部因素，促進(jìn)其光合作用 可以促進(jìn) 植株的生長(zhǎng)， 最終 達(dá)到縮短鐵皮石斛的生長(zhǎng)周期，改善 藥草 品質(zhì) 的目的 20。 1）光照環(huán)境 光是綠色植物進(jìn)行光合作用的重要能源，植物的生命活動(dòng)離不開(kāi)充足的光照，光對(duì)植物有雙重作用。一方面，它為植物提供了同化力形成所需要的能量，活化參與光合作用的關(guān)鍵酶等，是植物物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)化的最初源泉。另一方面，當(dāng)葉片吸收光能過(guò)多，不能及時(shí)有效地加以利用或耗散時(shí)，植物就會(huì)遭受強(qiáng)光脅迫，引起光合能力降低，發(fā)生光合作用的光抑制。光環(huán)境因子包括光照強(qiáng)度、光照時(shí)間和光質(zhì)等。 光照強(qiáng)度是影響植物光合速率最主要的因素 之一 ，也是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的必要條件之一。植物 對(duì)光照強(qiáng)度的要求常用“光補(bǔ)償點(diǎn) ”和“光飽和點(diǎn)” 表達(dá) 。藥用植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，在自然條件下，接受光飽和點(diǎn)左右的光照越多，時(shí)間愈長(zhǎng)，光合積累也愈多，生長(zhǎng)發(fā)育也最佳。人工栽培時(shí)，應(yīng)根據(jù)作物光飽和點(diǎn)為其提供適宜的光照度，促使植物最佳的生長(zhǎng)發(fā)育。同時(shí)，光照強(qiáng)度的強(qiáng)弱還必須與溫度的高低相配合，這樣才能有利于植物代謝的平衡和光合積累。 2）溫度 環(huán)境中的溫度對(duì)植物的光合作用、呼吸作用、光合產(chǎn)物的輸送，根系的水分和養(yǎng)分的吸收均有著顯著的影響，為了這些生理過(guò)程能夠正常的進(jìn)行，需要適宜的溫度環(huán)境。溫度環(huán)境可用最低溫度、最適宜溫度、最高溫度三個(gè)指標(biāo)來(lái)表示， 稱為“溫度的三基點(diǎn)”。植物處在適宜的溫度范圍內(nèi)可以促進(jìn)光合作用，加速植物的生長(zhǎng)發(fā)育。 溫度是影響植物品質(zhì)，溫度的高低極大地影響著植物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量。此外，日溫差也極大地影響植物的品質(zhì)，由于日溫差變化關(guān)系到光合作用制造物質(zhì)，呼吸作用消耗物質(zhì)，如果日溫差大，積累多，消耗少，則植物品質(zhì)就好。影響鐵皮石斛生長(zhǎng)發(fā)育的溫度主要是氣溫和地溫。年平均氣溫和有效積溫隨著海拔升高而降低，而氣溫決定著鐵皮石斛體內(nèi)的酶活性，從而影響鐵皮石斛的新陳代謝，進(jìn)而影響鐵皮石斛有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化、形成和積累。 目前，前人的研究中指出石斛生 長(zhǎng)的適宜溫度范圍為 25左右 11015，本試驗(yàn)中密閉式植物工廠的溫度控制在 24 1。 3) 相對(duì)濕度 水是一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，是影響植物品質(zhì)的重要因素。植物只有在一定的細(xì)胞含水量的狀中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 人工光和自然光下鐵皮石斛 栽培苗的光合特性 6 態(tài)下才能進(jìn)行正常的生命活動(dòng)，即植物需要保持水分收入與支出的平衡，只有當(dāng)植物的吸水、疏導(dǎo)和蒸騰三部分比例適當(dāng)時(shí)，才能維持正常的生命活動(dòng)。而且，植物的這些生理活動(dòng)受環(huán)境溫度、濕度影響很大。 生長(zhǎng)環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)植物生長(zhǎng)非常重要，尤其是有氣生根的蘭科植物，鐵皮石斛就是如此。野生的鐵皮石斛生長(zhǎng)在 600量充沛 的高山上，相對(duì)濕度較大，有霧日較平地多。另外，鐵皮石斛周?chē)泵闹脖?，可降低土壤和鐵皮石斛的蒸發(fā)量，增加鐵皮石斛小氣候的空氣濕度。 本試驗(yàn)中密閉式植物工廠的相對(duì)濕度控制在 60 5%，可滿足鐵皮石斛對(duì)空氣濕度的要求。 空氣濕度與鐵皮石斛的品質(zhì)密切相關(guān)。鐵皮石斛周?chē)叩目諝鉂穸?，酶的作用趨向于合成、增加葉綠素的形成，有利于提高多糖、氨基酸、蛋白質(zhì)的含量，提高鐵皮石斛的生長(zhǎng)和光合作用，促進(jìn)有機(jī)物的形成，提高鐵皮石斛生物產(chǎn)量和品質(zhì)，從而避免低濕度條件下的呼吸作用增強(qiáng)，消耗有機(jī)物質(zhì)，降低產(chǎn)量和品質(zhì)。 4） 光合作用是植物利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成碳水化合物的過(guò)程，二氧化碳是光合作用的原料，環(huán)境中適宜的二氧化碳濃度可以為鐵皮石斛的生長(zhǎng)提供充足的原料，是鐵皮石斛生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的一個(gè)重要因素。 皮石斛葉片光合特性的測(cè)量參數(shù)及方法 物樣品 1）植物材料 本試驗(yàn)選用位于浙江省金華市的浙江楓禾生物有限公司于 2008 年 4 月中旬提供的在組培苗馴化后在溫室培育了 1鐵皮石斛栽培苗。 圖 2工光和自然光下栽培的鐵皮石斛樣本 2. 2）試驗(yàn)區(qū)設(shè)置 設(shè)兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)，分別為自然光照試驗(yàn)區(qū)（溫室）和人工光照試驗(yàn)區(qū)（密閉式植物工廠）。栽培光源為 36W 三基色熒光燈（ 京松下照明光源有限公司，中國(guó)）。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 人工光和自然光下鐵皮石斛 栽培苗的光合特性 7 人工光照試驗(yàn)區(qū)的環(huán)境參數(shù)設(shè)置如下：溫度為 24 1 ； 相對(duì)濕度為 60 5%； 光照時(shí)間為12 h 氧化碳濃度 未 控制。根據(jù)蘇文華等（ 2003）研究，鐵皮石斛在室外環(huán)境條件下的光飽和點(diǎn)為 500 右，適宜光照強(qiáng)度 120 因此，本研究利用栽培架上熒光燈的開(kāi)啟數(shù)量并配合遮陽(yáng)網(wǎng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)，利用 20 個(gè)試驗(yàn)區(qū)選 24 個(gè)樣本進(jìn)行栽培，每缽 2，實(shí)驗(yàn)時(shí)隨機(jī)抽取 8 個(gè)樣本。 3）共通的栽培條件 試驗(yàn)地點(diǎn) :中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院 5 樓溫室和密閉式植物工廠。 栽培容器 :10*12 營(yíng)養(yǎng)缽 栽培基質(zhì) :松磷（粒徑 5松磷（ 3-8 松磷粉末：蛭石：木屑按照 1: 1: 1: 1: 行 混合，加水高溫發(fā)酵后使用。 栽培時(shí)間： 16 周（ 2009 年 2） 4）肥水管理 鐵皮石斛自然生長(zhǎng)速度較慢，所以要提高鐵皮石斛生長(zhǎng)速度，必須適時(shí)適量地提供養(yǎng)分。移栽后前 2 周用噴霧 ,保持葉面濕潤(rùn)狀態(tài) ,切勿澆水。移栽 2 周后澆水 ,按照保持基質(zhì)濕潤(rùn)的原則，每周施 1 次營(yíng)養(yǎng)液，每 2d 底面灌水一次。本試驗(yàn)用的營(yíng)養(yǎng)液根據(jù)山崎園藝草莓配方修改后配備（表2按照 1： 500 比例稀釋后澆灌。 表 2皮石斛人工栽培用營(yíng)養(yǎng)液配方 . 養(yǎng)液配方中的肥料濃度 （ g/L） 硝酸鈣 硫酸鎂 磷酸二氫鉀 硝酸銨 測(cè)量參數(shù)及方法 鐵皮石斛栽培苗在不同的光照環(huán)境下栽培 12 周后，測(cè)量其凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和光響應(yīng)曲線和 應(yīng)曲線（ 線）。 1）凈光合速率 由于鐵皮石斛的葉片較小， 光合速率 采用便攜式光合熒光儀（ 熒光葉室進(jìn)行測(cè)量 （圖 2。在人工光 和 自然光兩個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)，隨機(jī)選取 8 片功能葉，每 片待測(cè)葉片均取自不同營(yíng)養(yǎng)缽。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 人工光和自然光下鐵皮石斛 栽培苗的光合特性 8 圖 2皮石斛 葉片的 光合速率和熒光特性的測(cè)量裝置 2he of . of 測(cè)量步驟： a）按照測(cè)量計(jì)劃，選好樣本葉片。 b）檢查化學(xué)藥品，硬件連接，安裝熒光葉室和 c）開(kāi)機(jī)，選擇熒光葉室，進(jìn)入測(cè)量界面 預(yù)熱約 20 。 d）將干燥劑化學(xué)管擰到完全 堿石灰化學(xué)管擰到完全 e）將 度設(shè)置為 500 葉室內(nèi) 光照強(qiáng)度 設(shè)置為 120 f）建立一個(gè)記錄文件，等待 進(jìn)行空葉室 匹配。 g）夾上待測(cè)葉片開(kāi)始測(cè)量，按第 1 行 輸入待測(cè)葉片的標(biāo)記號(hào)，回車(chē)。 h）等待 a 行參數(shù)穩(wěn)定， b 行 數(shù)穩(wěn)定在小數(shù)點(diǎn)之后一位時(shí)讀數(shù)。按 記錄數(shù)據(jù)。 i）更換另一葉片 重復(fù) 驟 進(jìn)行測(cè)量。 儀器 至少半小時(shí)進(jìn)行一次 空葉室 匹配。 j）測(cè)量結(jié)束后關(guān)機(jī) ，然后 把化學(xué)管旋鈕旋至中間松弛狀態(tài) ，并 旋轉(zhuǎn)葉室固定螺絲 使得 葉室處于 松弛 狀態(tài)。 2）光響應(yīng)曲線 選擇植株第三片葉子（自上而下）為測(cè)定對(duì)象，各種處理、重復(fù)所選葉片盡量一樣。測(cè)定之前先將待測(cè)葉片在光照強(qiáng)度為 300 放置 30 充分活化光合系統(tǒng)。用便攜式光合儀（ 定葉片光合速率。設(shè)定葉室溫度為 25， 度 500 光照強(qiáng)度梯度為 0， 10， 20， 30， 50， 100， 200， 400， 550， 750， 950， 1200 測(cè)定時(shí)每一光強(qiáng)下停留 3 光照強(qiáng)度為橫軸，凈光合速率為縱軸，繪制鐵皮石斛葉片的光響應(yīng)曲線。 3） 線 選擇植株第三片葉子（自上而下）為測(cè)定對(duì)象，各種處理、重復(fù)所選葉片盡量一樣。用便攜式光合儀（ 定葉片光合速率。 測(cè)量時(shí) 設(shè)定葉室溫度為 25，光照強(qiáng)度為 120 ， 50， 100， 200， 400， 600， 800， 1000， 1200，1400 光合速率為縱軸，繪制鐵皮石斛栽培苗的 線。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 人工光和自然光下鐵皮石斛 栽培苗的光合特性 9 4） 鐵皮石斛栽培苗在人工光和自然光（晴天和陰天）條件下的光合經(jīng)日變化 植物樣本為溫室和參觀間各 8 缽，選擇植株第三片葉子（自上而下）為測(cè)定對(duì)象，各種處理、重復(fù)所選葉片盡量一樣。用便攜式光合儀（ , 定葉片光合速率。設(shè)定葉室溫度為 25， 設(shè)定光照強(qiáng)度為 120 ，分別測(cè)量晴天和陰天鐵皮石斛的經(jīng)日變化，測(cè)量的時(shí)間點(diǎn) 為 ： 8:00， 10:00， 12:00， 14:00， 16:00， 18:00， 20:00， 22:00， 00:00， 02:00，04:00， 06:00， 08:00。 5）數(shù)據(jù)處理方法 數(shù)據(jù)處理 利用 統(tǒng)計(jì)宏模塊 進(jìn)行 單因素方差 分析 （ 。 測(cè)量光響應(yīng)曲線和 個(gè)樣本， 測(cè)量后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，再 對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)求均值 和 標(biāo)準(zhǔn)偏差，利用 行 析 。 測(cè)量 鐵皮石斛栽培苗在人工光和自然光（晴天和陰天）條件下的光合經(jīng)日變化 時(shí)兩試驗(yàn)區(qū)各選 用 8 個(gè)樣本， 測(cè)量 后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，再對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)求均值 和 標(biāo)準(zhǔn)偏差，利用 行 析。 工光和自然光下鐵皮石斛栽培苗的光合特性的比較 1）光響應(yīng)曲線 當(dāng)光照強(qiáng)度為 0 時(shí)， 人工光和自然光 試驗(yàn)區(qū)的鐵皮石斛葉片 都 進(jìn)行暗呼吸，其凈光合速率為負(fù)值；當(dāng)光照強(qiáng)度在 20 近時(shí)， 自然光試驗(yàn)區(qū)的 凈光合速率約為零 。人工光試驗(yàn)區(qū)的光合速率 隨著光照強(qiáng)度的 增強(qiáng)線性增大； 但是 當(dāng)光照強(qiáng)度 超過(guò) 100 ， 光照強(qiáng)度提高對(duì) 光合速率 的影響不大； 當(dāng)光照強(qiáng)度超過(guò) 1000 ，凈光合速率反而下降。 自然光試驗(yàn)區(qū)的光合速率的變化也呈同樣的趨勢(shì)，但是，與人工光試驗(yàn)區(qū)相比，其各階段的光合速率都明顯低。該結(jié)果表明：鐵皮石斛栽培苗在自然光下的 光補(bǔ)償點(diǎn) 20 右， 在人工光下則更低；人工光試驗(yàn)區(qū)的光合速率在光照強(qiáng)度超過(guò) 100 的增長(zhǎng)速度明顯降低，但自然光試驗(yàn)區(qū)在 100的增長(zhǎng)速度還較大；無(wú)論人工光還是自然光下栽培的鐵皮石斛的光 飽和點(diǎn)在 550間 ，光照強(qiáng)度超過(guò) 1000 表現(xiàn)為光抑制。 00 400 600 800 1000 1200光照強(qiáng)度 ( 光合速率 (工光 自然光 n=5圖 2皮石斛栽培苗的光響應(yīng)曲線 2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 人工光和自然光下鐵皮石斛 栽培苗的光合特性 10 2） 線 人工光下和自然光下栽培的鐵皮石斛葉片的 光合速率 都 隨著 度升高而增大 ， 但當(dāng) 400 ，光合速率不再增加， 且兩 個(gè)試驗(yàn)區(qū)的變化趨勢(shì)一致 （ 圖 2人工光試驗(yàn)區(qū)的鐵皮石斛的 償 點(diǎn)在 130 近，人工光試驗(yàn)區(qū)的鐵皮石斛的 償點(diǎn)在80 近。 也就是說(shuō)， 自然光下栽培的鐵皮石斛葉片的 償點(diǎn)比人工光下的低 ， 但其光呼吸速率比人工光下的大。這說(shuō)明低 自然光試驗(yàn)區(qū)的鐵皮石斛的 光合效率高。 無(wú)論是自然光還是人工光試驗(yàn)區(qū) 的鐵皮石斛葉片的 和點(diǎn)都在 1400 右，但是其最大凈光合速率表現(xiàn)出顯著性差異， 人工光 的最大 凈光合速率約為 3 然光的凈光合速率約為 4 00 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 濃度 ( 光合速率 (然光 人工光 n=5圖 2皮石斛栽培苗的 線 2of . O2 3） 鐵皮石斛栽培苗在人工光和自然光（晴天和陰天）條件下的光合經(jīng)日變化 晴天，人工光和自然光試驗(yàn)區(qū)的鐵皮石斛的葉片 08:000 都進(jìn)行光合作用，其光合速率都在 右；在 12:000 光合作用減弱，隨后慢慢增長(zhǎng)，傍晚 17:00 左右出 現(xiàn)小高峰，但光合速率低于上午；在 18:000 之間進(jìn)行光下呼吸，人工光試驗(yàn)區(qū)的呼吸強(qiáng)度大于自然光試驗(yàn)區(qū)；隨后光合速率逐漸增強(qiáng)，在 21:00 左右出現(xiàn)高峰，人工光試驗(yàn)區(qū)的光合速率約在 然光試驗(yàn)區(qū)的約在 2鐵皮石斛夜間的光合速率約為植物全天光合速率的 60%以上，夜間光合積累大于白天。自然光試驗(yàn)區(qū)鐵皮石斛葉片的光合速率在太陽(yáng)升起后（次日清晨 5:00）進(jìn)行光合作用，光合速率增長(zhǎng)比人工光試驗(yàn)區(qū)的增長(zhǎng)快。 05:000 人工光試驗(yàn)區(qū)的鐵皮石