遮光對楊桐生長及葉片色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

吳 江，劉 鵬，吳家勝

（浙江農(nóng)林大學(xué) 林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 臨安311300）

楊桐Cleyera japonica是山茶科Theaceae楊桐屬Cleyera植物，常綠灌木與小喬木。在日本，楊桐是傳統(tǒng)的敬神祭祖材料，市場容量大且穩(wěn)定。由于，大量的楊桐野生資源被采伐，野生資源已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需要［1］，因此，必須營建楊桐人工（采枝）林基地。目前，有關(guān)楊桐人工栽培研究已有一些文獻(xiàn)報道［2－6］，然而有關(guān)生長環(huán)境光照強度對楊桐人工（采枝）林生長及枝條質(zhì)量影響的研究到目前為止尚未見報道。全光照下栽培的楊桐生長緩慢，葉色發(fā)紅（加工上不能利用），而在側(cè)方遮光的情況下，楊桐生長較快，葉色深綠發(fā)亮，枝條利用率高［1］。為進(jìn)一步揭示光照強度對楊桐生長及葉片色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，筆者于2008年5月開展楊桐遮光試驗，研究不同遮光強度對楊桐生長狀況及葉片色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，以期找出最適遮光強度，為楊桐采枝林栽培技術(shù)措施制定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點設(shè)在浙江省臨安市高虹鎮(zhèn)大田生花科技園藝有限公司楊桐栽培基地。該地氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均氣溫為15.6～16.0℃，年平均降水量為1 600～1 700 mm。試驗地地形為山底平地，土壤為紅壤，土層濕潤。

1.2 試驗材料和設(shè)計

試驗材料為生長狀況基本一致的4年生楊桐實生地栽苗，平均株高為125 cm，株行距為80 cm×100 cm。試驗共設(shè)置4個處理：①全光照（ck），②1層黑色尼龍遮陽網(wǎng)遮光（A），③2層黑色尼龍遮陽網(wǎng)遮光（B），④3層黑色尼龍遮陽網(wǎng)遮光（C），用照度計測得1，2，3層遮陽網(wǎng)下光強分別為自然光照的50%，20%，12%。設(shè)置4個重復(fù)·處理-1，各重復(fù)10株苗木。于2008年5月20日開始遮光處理，遮光過程中進(jìn)行正常的水肥管理及病蟲害防治，遮光處理結(jié)束后（9月初）進(jìn)行各項指標(biāo)的測定。

1.3 指標(biāo)測定方法

①生長指標(biāo)：用卷尺和游標(biāo)卡尺分別測定試驗所有苗木的苗高和地徑；各處理選取著生方向相對一致的10根枝條，用游標(biāo)卡尺測定相鄰葉片的葉間距；通過打孔法求算比葉面積，比葉面積（cm2·g－1）=葉面積/葉干質(zhì)量。試驗結(jié)束時，分別各處理將苗木整株挖起并清洗晾干，按地上、地下部分測定其鮮質(zhì)量，然后取樣帶回實驗室，于干燥箱中105℃殺青30 min，再在70℃下烘24 h，用分析天平測定其質(zhì)量。②葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)：采用乙醇浸提法測定［7］，將采回的樣葉快速洗凈擦干，稱取0.1 g，剪成條狀，置于大試管，加15 mL體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇，保鮮膜封口，黑暗中浸提，中間搖晃幾次，至葉片發(fā)白為止。分光光度法測定波長645 nm和663 nm下的光密度，按照下述公式計算出1.0 g 葉片的葉綠素 a，葉綠素 b 和總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)：葉綠素 a（mg·g－1） =（12.7D663－2.69D645） × ［V/（1 000× W）］； 葉綠素 b（mg·g－1） =（22.9D645－4.63D663） × ［V/（1 000 × W）］。其中：D 為吸光度讀數(shù)，V 為葉綠素提取液總體積（10 mL），W為測試用葉片鮮質(zhì)量（g）。③花色素苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)［8］：取0.2 g鮮葉剪碎，放于試管中，加入體積分?jǐn)?shù)為1%鹽酸甲醇5 mL提取，試管口用保鮮膜密封，32℃烘箱中提取4 h，測定上清液的D520值。花色素苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算公式：花色素苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg·g－1）=D520×V×1 000×455.2/（29 600×d×m）。其中：D520為520nm處的吸光度；V為定容體積（L）；1 000是g換算成mg擴(kuò)大的倍數(shù)；455.2為矢車菊素-3-葡萄糖苷的分子質(zhì)量（g·mol－1）；29 600是矢車菊素-3-葡萄糖苷的濃度比吸收系數(shù)（L·mol－1·cm－1）； d 為比色杯光徑（cm）； m 為測試用葉片鮮質(zhì)量（g）。

2 結(jié)果與分析

2.1 遮光對葉綠素和花色素苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

葉片顏色是楊桐枝條編織加工的重要指標(biāo)之一，而光照強度影響葉片色素的合成。從表1中可以看出，光照強度對葉綠素a，葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)和花色素苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有顯著的影響，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著遮光強度的上升而上升。全光照條件下，葉片的葉綠素a，b和花色素苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)都明顯低于各遮光處理，其中以3層遮光處理的葉片葉綠素a，b和花色素苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為最高，分別為全光照處理的196.3%，191.2%和134.5%，表明遮光有利于葉綠素a，b和花色素苷的合成。1層遮光下葉綠素a/b比值最大，但處理間差異不顯著。

表1 遮光對楊桐葉片葉綠素和花色素苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Table 1 Effects of shade on the contents of chlorophyll and anthocyanin in the leaves of Cleyera japonica

2.2 遮光對生物量及生物量分配的影響

從表2可以看出，遮光對楊桐的生物量的積累和分配均有顯著的影響。無論是地上部分還是地下部分生物量，均以1層遮陽網(wǎng)遮光處理為最大，各遮光處理生物量從大到小的次序為1層遮光（A）＞全光照（ck）＞2層遮光（B）＞3層遮光（C）。說明一定程度的遮光對楊桐生長是有促進(jìn)作用的，但過度遮光會影響到楊桐的正常生長。在生物量分配方面，也存在著類似的規(guī)律，一定程度的遮光也有利于根冠比的提高，但過度遮光（C）會造成根冠比顯著下降。

表2 遮光對楊桐生物量及生物量分配的影響Table 2 Effects of shade on biomass and biomass allocation in Cleyera japonica

2.3 遮光對楊桐苗高、地徑和葉間距的影響

遮光處理對楊桐高生長、徑生長及葉片葉間距均有明顯的影響（表3）。1層遮光處理（A）下，楊桐植株的地徑和苗高最大，分別是全光照處理（ck）的110.0%和108.3%，而1層遮光下的葉間距又最小，是全光照處理的82.2%；隨遮光強度進(jìn)一步加大，楊桐生長受到明顯影響，地徑和苗高明顯下降。說明適當(dāng)遮光（50.0%光照）有利于楊桐植株生長，并能減少葉間距，從而提高楊桐枝條的利用率。比葉面積在一定程度上是葉片相對厚度的一種度量，其數(shù)值越小，葉片越厚。比葉面積對光照變化較敏感。從表3可以看出，隨遮光強度加大，比葉面積略有增大，即葉面積變大，葉變薄，但各個處理間差異不顯著。

表3 遮光對楊桐苗高、地徑、比葉面積和葉間距的影響Table 3 Effects of shade on height，stem base，specific leaf area and leaf spacing of Cleyera japonica

3 結(jié)論與討論

葉綠素的生物合成對光合作用非常重要，如果它的生物合成受到抑制，將引起色素缺乏和葉綠體結(jié)構(gòu)的改變。葉綠素是捕獲光能的物質(zhì)基礎(chǔ)，遮光條件下葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加有利于對光能的捕獲和吸收，有助于光合作用的進(jìn)行，是植物適應(yīng)蔭蔽環(huán)境的典型特征［9］。葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加有助于提高捕光色素蛋白復(fù)合體（LHCP）的含量，從而提高葉綠體的捕光能力，增強對弱光的利用率［10］。本研究遮光處理顯著提高了楊桐葉片的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，特別是葉綠素b，說明遮光可提高楊桐葉片對光能的捕獲和吸收能力，這與其他植物的研究結(jié)果基本一致。弱光下比葉面積增加是植株耐蔭性的一種形態(tài)適應(yīng)性變化。楊桐為喜蔭植物，自然光照條件下很容易導(dǎo)致光抑制現(xiàn)象的發(fā)生，不利于楊桐的生長。本研究結(jié)果表明，1層遮光（50.0%光照）條件下，楊桐植株生長旺盛，株高增加，葉片長寬和葉面積增大，比葉面積比全光照下增加，有利于植株在蔭蔽環(huán)境中接受光能。過度遮光盡管使楊桐的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)也在增加，但是由于不能吸收到足夠的光能，導(dǎo)致生物量積累的下降。1984年，Drumm-Herrel提出花色素苷能減輕光損傷的程度，特別是減輕高能量藍(lán)光對發(fā)育中的原葉綠素的損傷。其他學(xué)者研究表明，花色素苷具有多種生理功能，可作為抗氧化劑清除穩(wěn)定性自由基和活性氧自由基及 H2O2［11－12］，作為膜脂過氧化作用的抑制劑［12］，還可以作為一種滲透劑［13］。葉片中花色素苷的產(chǎn)生可受多種脅迫條件誘導(dǎo)［14］，說明花色素苷有助于植物應(yīng)對環(huán)境條件的改變［15］。在本研究中花色素苷隨著遮光程度的增加而升高，說明花色素苷可能在吸收光能或過度遮光下對植物細(xì)胞具有一定的保護(hù)作用，但其具體的作用機(jī)制仍有待于進(jìn)一步的研究。

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