張浩陽， 劉美君*，衛(wèi)丹丹，苗 宇，張麗佳

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，新疆草地資源與生態(tài)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 8320052；2. 忻州師范學(xué)院，山西 忻州 034000)

紫花苜蓿以其環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、草質(zhì)優(yōu)、產(chǎn)量高和水土保持能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被冠以“牧草之王”的美稱[1-3]，在新疆廣泛種植。由于新疆特殊的地理氣候條件，冬季低溫、春凍寒潮等極端天氣時(shí)有發(fā)生，影響苜蓿的順利返青，嚴(yán)重制約新疆苜蓿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，篩選抗寒性好、返青率較高的苜蓿品種，研究其抗寒性機(jī)制，能夠?yàn)樘岣哕俎Ｔ蕉?、返青率的研究提供理論支持，對于新疆的苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要的意義[4-8]。

秋眠性是與日照變化有關(guān)的一種秋季生長特性，是對短日照的一種生長反應(yīng)，大量的研究表明，秋眠等級與越冬率之間存在著極顯著負(fù)相關(guān)的關(guān)系，目前，秋眠級是評價(jià)苜蓿越冬能力的重要指標(biāo)之一[9]。同時(shí)，秋眠性是苜蓿對晚秋生長環(huán)境變化的一種適應(yīng)性反應(yīng)，也是實(shí)現(xiàn)越冬、返青等過程的關(guān)鍵基礎(chǔ)[10]。董靜華等[11]研究表明苜蓿的秋眠級別與越冬性呈顯著負(fù)相關(guān)；Brouweretal等指出植株的高度與凍害、冷害呈正相關(guān)[12]。然而不同秋眠級的苜蓿在相同環(huán)境下到達(dá)各個(gè)生育期時(shí)間不同，秋眠級越低的品種，其進(jìn)入各個(gè)生育期時(shí)間也會越晚，反之則會提前[13]。王曉龍[14]等研究結(jié)論說明，秋眠級低的苜蓿品種越冬能力相對更強(qiáng)，可以更好適應(yīng)寒冷的環(huán)境。盧欣石[15]對國內(nèi)23個(gè)審定苜蓿品種及92個(gè)地方品種的秋眠級別進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)苜蓿秋眠級別與其耐寒能力有直接關(guān)系，秋眠性強(qiáng)，抗寒能力較強(qiáng)。但是苜蓿秋眠級影響其抗寒性的作用機(jī)理至今尚不明確。

光合作用是植株生產(chǎn)力的重要過程，也是限制作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素[16]。同時(shí)光合作用的日變化是植物生產(chǎn)過程中物質(zhì)積累、生理代謝以及能量轉(zhuǎn)化的基本單元[17]。低溫會直接損害植物的光合器官，降低其光能同化率，對植物造成嚴(yán)重傷害[18]。隨著低溫脅迫時(shí)間的延長，植物凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)等光合參數(shù)會持續(xù)下降，但當(dāng)?shù)蜏孛{迫解除，光合參數(shù)都會有明顯回升[19]。王瑞霞[20]等研究表明，低溫脅迫下，小麥的光合速率、蒸騰速率以及氣孔導(dǎo)度都會出現(xiàn)顯著下降；煙草葉片在低溫脅迫后，出現(xiàn)凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)與氣孔導(dǎo)度(Gs)下降，導(dǎo)致同化物積累量下降；同時(shí)氣孔收縮度增大，抑制氣體交換，導(dǎo)致胞間CO2濃度(Ci)降低，造成光合產(chǎn)物合成原料不足[21]。并且在低溫脅迫下會影響到葉片光能的吸收、轉(zhuǎn)換與光合電子傳遞，致使過剩的激發(fā)能大量積累于PSⅡ反應(yīng)中心，進(jìn)而損傷植物葉片的PSⅡ反應(yīng)中心，導(dǎo)致光合作用能力減弱。此外，前人研究發(fā)現(xiàn)熒光參數(shù)可以反映苜?？购缘膹?qiáng)弱[22]，因此，通過研究光系統(tǒng)Ⅱ的活性可以反映葉片光合器官的活性。其中葉片的PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)，PSⅡ潛在活性(Fv/Fo)均隨著低溫脅迫時(shí)間延長出現(xiàn)顯著下降[23-27]。但是相關(guān)研究中關(guān)于越冬過程中不同秋眠級苜蓿光合活性的差異研究內(nèi)容較少。

因此，本研究從紫花苜蓿葉片光合活性角度出發(fā)，通過對2種不同秋眠級的紫花苜蓿越冬前后的光系統(tǒng)活性、光合速率以及氣孔結(jié)構(gòu)的測定，研究了不同秋眠級紫花苜蓿越冬前后葉片光合活性的變化差異，闡明苜蓿秋眠級影響其抗寒性的作用機(jī)理，以期為苜?？购贩N的選育和高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪實(shí)踐教學(xué)基地，位于歐亞大陸腹地，天山山脈北坡，屬新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市；大陸性干旱、半干旱性氣候；海拔850 m；年均溫度6.5℃，年極端最高溫度38.8℃，年極端最低溫度-41.5℃；冬季有積雪，年降水量230 mm，年蒸發(fā)量2570 mm；土壤凍結(jié)期11月中旬，解凍期3月中旬，無霜期150 d左右，共設(shè)置20個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)長4 m，寬3 m，播種行距30 cm，每小區(qū)播10行。2017年5月播種，人工開溝條播，播深2 cm，播種量1.5 kg·畝-1。采取常規(guī)的田間管理措施，人工除草。

1.2 供試品種

供試紫花苜蓿品種為準(zhǔn)格爾和勁能806。準(zhǔn)格爾是一種優(yōu)良紫花苜蓿品種，其秋眠級為1級，勁能806秋眠級為8級[28]，由于新疆冬季積雪較厚，對苜蓿根莖有保溫作用[29]，通過前期實(shí)驗(yàn)可以確定兩個(gè)品種都可以實(shí)現(xiàn)安全越冬。

1.3 測定指標(biāo)和方法

1.3.1基本光合參數(shù)測定 于2018，2019和2020年10月，采用Ciras-2便攜式光合儀，選擇晴朗無云天氣，選取小區(qū)內(nèi)長勢均勻的植株，從9:30到20:00，監(jiān)測不同秋眠級紫花苜蓿的倒數(shù)第3片完全展開葉，測定指標(biāo)為葉片的光合速率(Pn)。用于研究不同秋眠級紫花苜蓿光合作用的日變化。

分別于越冬前2018，2019和2020年10月下旬和越冬后5月上旬，采用Ciras-2便攜式光合儀，選擇晴朗無云天氣，分別在10:00，13:00，16:00，在各時(shí)間點(diǎn)測定重復(fù)3天，選取小區(qū)內(nèi)長勢均勻的植株，監(jiān)測紫花苜蓿的倒數(shù)第3片完全展開葉，測定指標(biāo)為葉片的光合速率(Pn)、蒸騰速率(E)、氣孔導(dǎo)度(Gs)以及胞間CO2濃度(Ci)，用于分析越冬前后不同秋眠級紫花苜蓿光合速率的差異。

1.3.2葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定 于 2018，2019和2020年5月，采用Handy PEA進(jìn)行測定，選擇晴朗無云天氣，選取小區(qū)內(nèi)長勢均勻的植株，從9:30到20:00，測定相同葉位葉片(植株頂端第一個(gè)完全展開三葉的中間小葉)。測定前，用葉夾暗適應(yīng)葉片20 min，每2 h測定1次。每個(gè)品種重復(fù)10次。用于分析不同秋眠級紫花苜蓿光系統(tǒng)Ⅱ活性日變化特征，主要測定指標(biāo)為最大光化學(xué)效率(Fv/Fm),葉片光合性能指數(shù)(PIabs)。

于2018，2019和2020年10月下旬和越冬后5月上旬，選擇晴朗無云天氣，選取小區(qū)內(nèi)長勢均勻的植株，使用Handy PEA進(jìn)行測定，分別在10:00，13:00，16:00，測定相同葉位葉片(植株頂端第一個(gè)完全展開三葉的中間小葉)。測定前，用葉夾暗適應(yīng)葉片20 min。每個(gè)品種重復(fù)10次，每個(gè)時(shí)期測定3 d。用于分析越冬前后紫花苜蓿葉片光系統(tǒng)Ⅱ活性的差異，主要測定指標(biāo)為最大光化學(xué)效率(Fv/Fm),葉片光合性能指數(shù)(PIabs)。

1.3.3氣孔結(jié)構(gòu)觀察及參數(shù)測定 于2018，2019和2020年10月下旬和3月下旬越冬中、越冬后5月上旬，分別采樣，使用NIkon SMZ1000顯微鏡分別觀察兩品種處理前和恢復(fù)后的氣孔結(jié)構(gòu)變化及氣孔長度、寬度、氣孔孔徑寬度及長度的指標(biāo)變化。

1.4 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)上述測定方法，除了特定時(shí)間點(diǎn)測量的光合參數(shù)是以重復(fù)3 d進(jìn)行測定以外，其余每年每個(gè)品種測定10次重復(fù)。由于光合日變化3年變化趨勢相似，本文選取較為典型其中一年的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。其余所使用數(shù)據(jù)采用3年平均值，使用Excel軟件和SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同秋眠級苜蓿光合速率日變化特征

不同秋眠級苜蓿葉片光合速率(Pn)的日變化整體趨勢相近，呈現(xiàn)三鋒曲線，如圖1所示。清晨苜蓿葉片的光合速率開始緩步上升，勁能806和準(zhǔn)格爾的Pn值于10：00達(dá)到第一個(gè)高峰，峰值分別為2.6和4.0 μmol·m-2·s-1；勁能806和準(zhǔn)格爾的Pn的第二個(gè)峰值分別出現(xiàn)在13：00和14：00，峰值分別為10.9和8.6 μmol·m-2·s-1；勁能806和準(zhǔn)格爾的Pn的第三個(gè)峰值分別出現(xiàn)在16：00和18：00，峰值分別為11.6和12.2 μmol·m-2·s-1。這表明，上午隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng)，苜蓿的光合速率隨之增加；午間出現(xiàn)光合速率的下降，可能是由于光合“午休”的出現(xiàn)或是發(fā)生強(qiáng)光光抑制；而隨著時(shí)間推移，光照強(qiáng)度下降，光合速率回升，直到18：00光照強(qiáng)度下降，光合速率也隨之降低。

圖1 不同秋眠級紫花苜蓿光合速率日變化特征

2.2 不同秋眠級紫花苜蓿光系統(tǒng)Ⅱ活性日變化特征

葉片光系統(tǒng)Ⅱ的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)反映了苜蓿葉片光系統(tǒng)Ⅱ的活性。如圖2A所示，不同秋眠級苜蓿的Fv/Fm整體變化趨勢相同，在9：00點(diǎn)時(shí)，勁能806和準(zhǔn)格爾的Fv/Fm值分別為0.73和0.65，隨后勁能806開始緩慢下降，而準(zhǔn)格爾的Fv/Fm先上升后下降。勁能806和準(zhǔn)格爾的Fv/Fm分別于10：30和15：00以后開始趨于穩(wěn)定，勁能806和準(zhǔn)格爾的Fv/Fm分別在10：00(15：00)和12：00達(dá)到最小值；勁能806和準(zhǔn)格爾當(dāng)日Fv/Fm最小值分別為0.66和0.59，于15：00以后兩品種都開始上升，到晚上21：00之前一直在不斷上升。而勁能806苜蓿和準(zhǔn)格爾苜蓿的Fv/Fm最高值都在晚上21：00出現(xiàn)，分別是0.85和0.84；勁能806苜蓿的最低值是在10：00，15：00，都為0.66，而準(zhǔn)格爾苜蓿是12：00，為0.59，所以通過對比可以看出準(zhǔn)格爾苜蓿Fv/Fm變化幅度較大。

圖2 兩品種Fv/Fm日變化特征(A)、PIabs日變化特征(B)和Fv/Fm與PIabs落差幅度(C)

不同秋眠級紫花苜蓿的葉片光合性能指數(shù)(PIabs)整體變化趨勢相近。清晨兩品種的PIabs變化平穩(wěn)，而勁能806苜蓿從9：00后開始下降，12：00時(shí)降到最低點(diǎn)，而準(zhǔn)格爾苜蓿從10：00后下降到最低點(diǎn)。準(zhǔn)格爾和勁能806的PIabs分別在12：00，15：00以后開始出現(xiàn)快速上升，這時(shí)由于光照強(qiáng)度開始降低，光抑制程度逐漸減弱。勁能806和準(zhǔn)格爾的PIabs值分別于15：00和12：00到達(dá)谷底，最小值分別為0.22和0；相比勁能806，準(zhǔn)格爾的PIabs值上升得慢，勁能806在午后的上升速率明顯大于清晨下降速率；兩個(gè)品種苜蓿到21：00仍持續(xù)上升，勁能806上升速率下降，而準(zhǔn)格爾上升態(tài)勢不變，且勁能806和準(zhǔn)格爾的PIabs值達(dá)到測定時(shí)間內(nèi)的最大值，分別是4.3和2.8，明顯大于清晨葉片的PIabs值。根據(jù)兩個(gè)品種的葉片單日Fv/Fm和PIabs值相比較的結(jié)果可以看出，準(zhǔn)格爾和勁能806的PIabs值相對Fv/Fm值變化更加敏感。

2.3 越冬前后不同秋眠級紫花苜蓿光合速率Pn，E，Gs，Ci的對比

依據(jù)以上不同秋眠級紫花苜蓿葉片光合速率(Pn)的日變化規(guī)律，在越冬前后分別選10：00，13：00和16：00三個(gè)典型時(shí)間點(diǎn)代表上午、中午和下午對苜蓿光合速率相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測定，研究越冬前后不同秋眠級苜蓿光合活性的差異。如圖3A所示，圖中的勁能806與準(zhǔn)格爾苜蓿相比，在越冬前準(zhǔn)格爾苜蓿的光合速率較低，結(jié)果表明，苜蓿品種的秋眠級越低，光合速率越低，生長越慢。與越冬前相比，在越冬后勁能806和準(zhǔn)格爾葉片的Pn值更高，且準(zhǔn)格爾較勁能806光合速率更高。這表明，越冬后氣溫等環(huán)境條件的不斷恢復(fù)，苜蓿恢復(fù)生長，并且秋眠級較低的準(zhǔn)格爾相較于勁能806的光合能力和光合速率恢復(fù)較快。

兩品種苜蓿越冬前后的蒸騰速率(E)、氣孔導(dǎo)度(Gs)以及胞間CO2濃度(Ci)也呈現(xiàn)很大差異。

如圖3B所示，蒸騰速率(E)，越冬前苜蓿葉片的蒸騰速率先增加，13：00時(shí)達(dá)到最大值，16：00時(shí)下降，且準(zhǔn)格爾葉片蒸騰速率變化幅度比勁能806變化幅度更大。這表明準(zhǔn)格爾葉片對環(huán)境變化更為敏感；越冬后兩品種的苜蓿葉片的蒸騰速率在一天內(nèi)逐漸增加。越冬前后，準(zhǔn)格爾葉片蒸騰速率明顯都低于勁能806。

從圖3C中的Gs(氣孔導(dǎo)度)值可以看出上午兩個(gè)不同品種苜蓿葉片越冬前的氣孔導(dǎo)度都明顯高于越冬后，除勁能806在13：00出現(xiàn)相反情況；同時(shí)在下午16：00兩個(gè)品種苜蓿葉片越冬前的氣孔導(dǎo)度略大于越冬后，但差異不顯著；中午準(zhǔn)格爾葉片氣孔導(dǎo)度在越冬前和越冬后無顯著差異，而勁能806越冬前顯著小于越冬后。

如圖3D所示，越冬前，兩個(gè)不同品種的苜蓿的胞間CO2濃度呈U型日變化，即上午下午較高而中午下降。且兩個(gè)品種苜蓿葉片Ci在同一時(shí)間無顯著差異。越冬后，準(zhǔn)格爾苜蓿葉片在三個(gè)時(shí)間段內(nèi)Ci差異較小，而勁能806葉片Ci在中午達(dá)到最大值。同時(shí)兩個(gè)品種的苜蓿的越冬前Ci值明顯高于越冬后的值。

圖3 不同秋眠級紫花苜蓿越冬前后光合速率(Pn)、蒸騰速率(E)氣孔導(dǎo)度(Gs)以及胞間CO2濃度(Ci)的對比

2.4 越冬前后不同秋眠級紫花苜蓿光系統(tǒng)Ⅱ活性的對比

根據(jù)不同秋眠級紫花苜蓿葉片光系統(tǒng) Ⅱ 的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和葉片光合性能指數(shù)(PIabs)的日變化規(guī)律，在越冬前后分別選擇10：00，13：00和16：00這3個(gè)典型時(shí)間點(diǎn)對苜蓿進(jìn)行測定，對比越冬前后不同秋眠級紫花苜蓿光合活性的差異。圖4A和圖4B是越冬前后勁能806苜蓿和準(zhǔn)格爾苜蓿的Fv/Fm和PIabs對比圖。與越冬前相比，越冬后勁能806的Fv/Fm和PIabs顯著升高。在越冬前，勁能806的Fv/Fm和PIabs較準(zhǔn)格爾的Fv/Fm和PIabs要偏高；但在越冬后，勁能806的Fv/Fm和PIabs較準(zhǔn)格爾的Fv/Fm和PIabs偏低。這表明，準(zhǔn)格爾苜蓿葉片光合活性有較強(qiáng)的低溫抗性；同時(shí)在越冬后，準(zhǔn)格爾光合活性的恢復(fù)能力比勁能806更強(qiáng)。

圖4 勁能806、準(zhǔn)格爾苜蓿越冬前后光合活性的對比

2.5 越冬前后不同秋眠級紫花苜蓿氣孔結(jié)構(gòu)的對比

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，處理前兩品種的苜蓿整個(gè)氣孔形態(tài)飽滿，輪廓較為清晰；但經(jīng)過低溫處理后，氣孔整個(gè)形態(tài)發(fā)生較大變化，保衛(wèi)細(xì)胞發(fā)生變形，氣孔變窄、縮短，出現(xiàn)畸形氣孔，限制了CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞，從而對光合作用產(chǎn)生較大影響；而恢復(fù)后兩品種的苜蓿葉片的氣孔形態(tài)發(fā)生恢復(fù)，保衛(wèi)細(xì)胞恢復(fù)正常形態(tài)，氣孔功能逐步恢復(fù)正常(圖5)。

圖5 不同秋眠級紫花苜蓿模擬越冬前后氣孔結(jié)構(gòu)變化的對比

通過圖6中處理前后及恢復(fù)后氣孔各項(xiàng)數(shù)值對比可以看出，其整體呈現(xiàn)U型走勢變化，且兩品種紫花苜蓿不論是氣孔寬度、長度以及孔徑寬度、長度都在越冬過程中出現(xiàn)了明顯的下降趨勢，而越冬后則存在明顯的恢復(fù)，準(zhǔn)格爾苜蓿較勁能806氣孔各項(xiàng)數(shù)值整體恢復(fù)較快，說明其對低溫的抗性高于勁能806。并且與圖5中相比較可以發(fā)現(xiàn)，在越冬中的低溫環(huán)境會導(dǎo)致氣孔結(jié)構(gòu)的發(fā)生明顯的變化，引起氣孔長度、寬度及其孔徑開度、寬度的下降，從而導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度的下降，進(jìn)一步影響苜蓿葉片內(nèi)CO2濃度，最終使得苜蓿的光合能力受到影響。

圖6 不同秋眠級紫花苜蓿模擬越冬前后氣孔長度(A)、寬度(B)及孔徑長度(C)和寬度(D)的對比

3 討論

Fv/Fm和PIabs反映了光系統(tǒng)Ⅱ的活性。許多研究已證明光系統(tǒng)Ⅱ是光抑制發(fā)生的重要部位，不同的脅迫如強(qiáng)光、干旱、冷害和熱害等都會導(dǎo)致PIabs值下降，從而使植物更易受到光抑制的傷害[30]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同秋眠級的苜蓿的Fv/Fm和PIabs的變化規(guī)律是呈現(xiàn)U型變化趨勢，清晨兩品種的PIabs變化平穩(wěn)；勁能806和準(zhǔn)格爾的PIabs值分別于15：0和12：00到達(dá)最低；直到20：00恢復(fù)。這表明，在正常田間管理?xiàng)l件下，中午由于強(qiáng)光照射，紫花苜蓿葉片也不可避免的發(fā)生光抑制，導(dǎo)致PSⅡ活性的下降，由于苜蓿葉片自身的光破壞防御作用[31]，使得葉片PSⅡ的活性在晚上沒有強(qiáng)光照射時(shí)會自行恢復(fù)。

植物的PIabs是光合性能指數(shù)，反映植物光系統(tǒng)Ⅱ的活性。Fv/Fm為開放的PSⅡ反應(yīng)中心捕獲激發(fā)能的效率，F(xiàn)v/Fm的變化代表PSⅡ光化學(xué)效率的變化，以吸收光能為基礎(chǔ)的性能指數(shù)PIabs可以更準(zhǔn)確地反映植物光合作用的狀態(tài)，是光抑制程度的一個(gè)重要指標(biāo)，其比值越高表明光抑制的程度越低，是研究植物脅迫的重要參數(shù)[32]。本文中越冬前準(zhǔn)格爾的葉片單日PIabs值的極差值為2.8，單日波動幅度較大。越冬前準(zhǔn)格爾的葉片單日Fv/Fm值的極差值較小，單日的波動浮動較小。這表明在本研究中PIabs相較于Fv/Fm對于苜蓿葉片所處的環(huán)境變化更為敏感，與前人研究結(jié)果相似[33]。

光合日變化隨植物種類和環(huán)境條件的不同而變化，是分析環(huán)境因素影響植物生長和新陳代謝的重要手段之一。本文中苜蓿的葉片凈光合速率呈現(xiàn)三峰曲線，這與韓清芳[34]等的試驗(yàn)結(jié)果一致。三個(gè)峰值分別出現(xiàn)在10:00，13:30和16:30左右。李超[35]等發(fā)現(xiàn)了苜蓿日凈光合速率變化的兩個(gè)峰值分別為10:00和14:00。兩品種紫花苜蓿在13:00—16:30之間Pn出現(xiàn)顯著降低，可能與“午休”現(xiàn)象有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)光合“午休”是植物對于炎熱自然條件的生態(tài)適應(yīng)和自我調(diào)節(jié)機(jī)制的表現(xiàn)。不同條件下引起光合作用午間降低的因素也不同。研究結(jié)果表明，早晨光照強(qiáng)氣溫低，凈光合速率也很低，但隨著光合有效輻射的增大，氣溫顯著升高，氣孔開放程度增加，苜蓿葉片凈光合速率明顯提高；中午高溫導(dǎo)致凈光合速率下降，下午隨著環(huán)境中溫度、光照強(qiáng)度不斷下降，光合能力處在不斷恢復(fù)過程中，從而使下午的峰值低于上午的峰值。同時(shí)本研究指出，兩個(gè)品種越冬前Ci都顯著高于越冬后，但越冬后苜蓿葉片光合速率顯著高于越冬前，這表明，越冬前后光合速率受到不同的因素影響，其中氣孔因素是由于中午田間光照、溫度和濕度等環(huán)境因子的變化引起植物氣孔的部分關(guān)閉，CO2進(jìn)入葉片受阻而使光合下降；而非氣孔因素是由于葉肉細(xì)胞自身羧化酶活性的下降而引起Pn的降低[36]。越冬前，光合速率較低，但氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度較高，氣孔孔徑也沒有出現(xiàn)明顯變化，氣孔結(jié)構(gòu)也未有較大改變，以上說明，越冬前苜蓿葉片光合主要受葉肉羧化效率的影響，即非氣孔限制。越冬后，隨著光強(qiáng)的增強(qiáng)，苜蓿葉片光合速率逐漸增加，但是，氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度增加程度較低，同時(shí)氣孔孔徑出現(xiàn)了明顯的皺縮變窄，氣孔形態(tài)也發(fā)生了改變，這表明越冬后可能是由于低溫導(dǎo)致苜蓿葉片光合速率下降，也可能是返青期葉片發(fā)育的原因?qū)е職饪组_度不足，從而使光合作用受到氣孔限制。

苜蓿的秋眠性是其對秋季環(huán)境變化的一種適應(yīng)性反應(yīng)[34]，與品種產(chǎn)量和適應(yīng)性之間的具有密切關(guān)系。不同秋眠級的兩品種紫花苜蓿在越冬前和越冬后的光合作用有顯著差異。越冬前秋眠級較高的勁能806光合速率較大，生長更快。越冬后兩品種間差異較小，但秋眠級較低的準(zhǔn)格爾因?yàn)闅饪谆謴?fù)較快，光合恢復(fù)也更快，所以其光合速率較高。說明秋眠級較低的準(zhǔn)格爾擁有較好的抗低溫的能力。

4 結(jié)論

光合速率日變化趨勢呈三峰曲線，而苜蓿葉片光系統(tǒng)Ⅱ活性的日變化趨勢呈U型曲線。不同秋眠級苜蓿越冬前后光合作用差異顯著，其中秋眠級較高的苜蓿葉片光合速率比較高。越冬前苜蓿葉片光合作用主要受到非氣孔限制，越冬前秋眠級較高的苜蓿光合活性較高，生長較快。而越冬后則是由于氣孔結(jié)構(gòu)受到低溫以及氣孔自身發(fā)育的影響，光合作用受到氣孔限制。秋眠級低的苜蓿氣孔結(jié)構(gòu)恢復(fù)較快，光合作用恢復(fù)更快，有較強(qiáng)的抗低溫性。