间套作条件下魔芋对动态光源的响应特征及光保护机制研究

间套作种植模式在农业生产上得到大面积地推广和应用，当前人们研究间套作时主要关注的是作物总产量、经济效益、种间关系以及间套作对作物病虫害的控制作用等等；较少地关注在间套作条件下作物对动态光源的光合适应性。本项目基于橡胶林间套作魔芋和玉米间套作魔芋的两种种植模式，主要研究以下内容：1）在间套作条件下喜阴作物魔芋光合作用基本特征、对光斑的响应特征、光斑照射过程中光保护机制；2）随着林下光环境的变化，魔芋的光合作用基本特性和对光斑响应特征的变化，以及内在的生物化学变化(例如光合色素含量及组成的变化、叶黄素循环及组成的变化、氮在光合机构和非光合机构以及光合机构不同成分之间分配的变化、抗氧化保护能力的变化等等)；3）氮含量对魔芋的光合作用基本特征、光斑响应特征以及抗氧化保护能力的影响。本项目研究可以为在间套作栽培过程中提高作物的光合作用能力和光能利用效率提供科学依据，丰富作物间套作栽培的基础理论。

当前人们研究间套作时较少地关注在间套作条件下作物对动态光源的光合适应性。本项目主要研究：（1）在间套作条件下喜阴作物魔芋光合作用基本特征、对光斑的响应特征、光斑照射过程中光保护机制；（2）随着林下光环境的变化，魔芋的光合作用基本特性和对光斑响应特征的变化，以及内在的光保护能力变化；（3）氮含量对魔芋的光合作用基本特征、光斑响应特征以及抗氧化保护能力的影响。主要研究结果如下：.（1）随着生长光强的增大，谢君魔芋最大净光合速率、暗呼吸速率、表观量子产额、羧化效率显著降低、光补偿点、CO2补偿点显著升高。中光处理的谢君魔芋对光合诱导的响应更迅速；随着生长光强的增大，暗适应初始气孔导度显著升高；高光处理的植株其实际PSⅡ光化学效率、光化学猝灭和表观电子传递速率较高，且在光合诱导过程中所对应的光化学猝灭值相对较高，而低光处理具有较高的反应中心激发能捕获效率。.（2）在5年橡胶林下谢君魔芋的暗呼吸、光补偿点、光饱和点明显较小。在3年橡胶林下谢君魔芋完成30%、50%、90%光合诱导进程的时间明显较短；相对应地光合诱导1min、5min和10min时的诱导状态相对较高。.（3）高氮叶片的最大净光合速率、光饱和点、羧化速率显著提高。高氮叶片完成50%和80%光诱导进展所需要时间短于低氮叶片，但两者差异不显著。高氮叶片SOD和POD活性及谷胱甘肽含量显著较高。高氮叶片叶绿素a、叶绿素b、新黄质、叶黄质、-胡萝卜素、紫黄质（V）、花药黄质（A）的含量显著较高，玉米黄质（Z）含量则显著较低。另一方面，低氮叶片叶黄素循环转化效率（A+Z）/（V+A+Z）接近50%，相对应地高氮叶片转化效率不到40%；而高氮叶片叶黄素循环库容（V+A+Z）却显著升高。.（4）喜阴作物魔芋无论在净作或间作条件下对光斑的响应较快，间作条件下魔芋通过提高光合作用能力及光保护能力，提高对光斑的利用能力。..总的来看，喜阴作物谢君魔芋长期处于高光环境采用增加热耗散成本和代谢耗能及形成淬灭复合物的策略应对高光胁迫，同时这也可能是其不能适应高光环境的原因之一。过度遮阴将导致谢君魔芋的光合诱导速率相对较慢，从而限制其对光斑的利用效率。施用氮肥能够提高橡胶林下套种的谢君蘑芋的光合作用水平，增强其抵御光氧化伤害的能力，但对其光合诱导能力的影响并不显著。魔芋对光斑响应速度较快，可能与其起源生境有关。