不同栽培模式三葉青葉綠素熒光特征

倪川 袁雪艷 丁卉

摘要：通過對杉木林、闊葉林、毛竹林等不同林分，林下地栽、林下控根容器栽培、大棚地栽和大棚盆栽等不同栽培模式三葉青的葉綠熒光參數(shù)和葉綠素相對含量進行測定，不同栽培模式下三葉青的葉綠素含量和葉綠素熒光參數(shù)的差異。結果發(fā)現(xiàn)，在郁閉度過高（>90%）或過低（40%～50%）的杉木林下，三葉青的光合性能和生長發(fā)育均受到抑制;在郁閉度60%～70%的闊葉林下，三葉青的生長發(fā)育狀況及光合生理性能均優(yōu)于杉木林下和毛竹林下;大棚栽培的三葉青比林下栽培的三葉青表現(xiàn)出更優(yōu)的光合能力和生長發(fā)育狀況。最終發(fā)現(xiàn)在郁閉度60%～70%的闊葉林下，用控根容器并架設攀援網種植三葉青，可能會獲得較佳光合性能和較佳葉片形態(tài)的三葉青。

關鍵詞：三葉青;葉綠素熒光;葉綠素含量;林下栽培

中圖分類號： S567.904 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）14-0161-03

三葉青（Tetrastigma hemsleyanum Diels et.Gilg）為葡萄科崖爬藤屬植物三葉崖爬藤，別稱石老鼠、金線吊蝦蟆、金絲吊葫蘆、蛇附子、三葉編藤、金線吊馬鈴薯等[1-4]，以塊根或全株入藥[1-2]，是我國福建、浙江、江西等地民間著名草藥，具有清熱解毒、活血散結、消炎止痛、祛風化痰、理氣健脾等功效[1，3]，可治療高熱驚厥、扁桃體炎、支氣管炎、肺炎、咽喉炎、肝炎、胃炎、腸炎、宮頸炎、淋巴結核、前列腺炎、敗血癥及病毒性腦膜炎等癥，特別是對小兒高燒、各種積水有獨特療效，是西藥無可替代的植物抗生素。由于三葉青對生長環(huán)境要求比較高，野生狀態(tài)下生長比較緩慢[5]，隨著市場需求量逐漸增大，特別是三葉青具有抗腫瘤、抗艾滋病毒活性的發(fā)現(xiàn)和應用[6-10]，導致野生資源因大量采挖而瀕臨滅絕。因此，加強對三葉青野生資源的保護，實現(xiàn)其資源可持續(xù)利用具有重要意義。而探明三葉青在不同生境條件下的光合生理特點則是保護野生三葉青資源的關鍵。

三葉青喜濕潤、陰涼的環(huán)境，多生長于山坡灌叢、山谷、溪邊林下巖石縫中[1-3]，在陽光直射處亦有生長，但長勢較差。林分結構不同，林下植物接收的光照度和光質類型有差異，從而影響其光合作用與光形態(tài)建成，進而影響林下植物的生長與存活。葉綠素熒光被稱為植物光合功能快速無損的探針，能夠有效地檢測出植物對周圍不同光照環(huán)境的響應[11-12]。葉綠素熒光參數(shù)是一組用于描述植物光合作用機制和光合生理狀況的變量，可反映植株葉片的光合效率和潛在能力，是植物生態(tài)環(huán)境適應機制的內在表征[13]。本研究對不同林分下的三葉青葉綠素熒光參數(shù)進行測定，以期從生理生態(tài)角度探討不同林分結構對三葉青生長的影響，來檢測三葉青的葉綠素活性從而研究不同林分結構對三葉青生長的影響，為三葉青林下套種、資源保護與利用，提供試驗證據(jù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

朱山村藥博園位于福建省邵武市城郊鎮(zhèn)，其地理坐標為27°15′48″～ 27°15′58″N，117°29′48″～ 117°29′58″E。屬閩北山地氣候，雨量均衡，年平均氣溫為17.8 ℃，年平均降水量為 1 647.7 mm[14]。試驗時間為2017年4月，試驗地為朱山村藥博園內種植三葉青的杉木林、闊葉林、毛竹林和大棚，平均海拔高度為256 m，土壤以紅壤為主。試驗設杉木林地栽培（DJ1）、杉木林控根容器栽培（RQ1）、闊葉林控根容器栽培（RQ2）、毛竹林控根容器栽培（RQ3）、大棚盆栽（RQ4）、大棚地栽（DJ2）6種處理，分坡位（上坡、中坡和下坡）或方向，選取長勢健壯的三葉青作為研究材料。不同栽培模式下的光照度和空氣濕度變化如圖1所示。

1.2 外界生長環(huán)境的評估

采用溫濕度光照度三參數(shù)記錄儀（CJL-18）對外在生長環(huán)境（林下光照度、溫度、空氣濕度）進行測定，每種處理取葉片做3次重復。運用全球定位系統(tǒng)（GPS）測定相應的地理位置和海拔。對三葉青的生長狀況及生存環(huán)境進行實地評估，結果如表1所示。

1.3 葉綠素熒光參數(shù)的測定

采用FluorCam便攜式GFP/Chl.熒光成像儀對葉綠素熒光參數(shù)進行測定。測定時，選擇代表性植株，測定頂端向下當年生成熟葉的第3、4片葉，每種栽培模式測定3株以上。

1.4 葉綠素含量的測定

用便攜式葉綠儀測定三葉青葉片的葉綠素相對含量時，選取年齡基本一致、長勢基本一致的6株單株（每個單株選2張葉進行測定）全面展開的中部葉，于主脈兩側不同位置，用植物營養(yǎng)測定儀測定葉片葉綠素含量，每面測2次，每張葉片共測4次，取平均值作為該單株葉片的葉綠素含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2003對數(shù)據(jù)進行整理、作圖，用SPSS 18.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 初始熒光（Fo）和最大熒光（Fm）的比較

Fo是PSⅡ反應中心處于完全開放時的熒光強度。由圖2-A可知，在不同的栽培模式下，大棚地栽（DJ2）三葉青的Fo值高，達212.04，顯著高于其他5種栽培模式，是闊葉林控根容器栽培（RQ2）的1.72倍。杉木林地栽培（DJ1）、杉木林控根容器栽培（RQ1）、毛竹林控根容器栽培（RQ3）和大棚盆栽（RQ4）的Fo值處于中間水平，且相互間差異不顯著。

Fm是PSⅡ反應中心處于完全關閉時的熒光強度。三葉青的Fm在大棚盆栽和大棚地栽時出現(xiàn)高值，在杉木林地栽培、杉木林控根容器栽培、闊葉林控根容器栽培和毛竹林控根容器栽培相對較低，相互之間差異不顯著（圖2-B）。

2.2 PSⅡ光化學效率（Fv/Fm）的比較

Fv/Fm比值稱為PSⅡ的原初光能轉化效率，反映了PSⅡ利用光能的能力[15]。在不同的栽培模式下，三葉青的Fv/Fm值分布在0.52～0.66之間（圖2-C），F(xiàn)v/Fm從大到小依次為大棚盆栽>闊葉林控根容器栽培>杉木林地栽培>大棚地 栽> 毛竹林控根容器栽培>杉木林控根容器栽培。Fv/Fm在毛竹林控根容器栽培和杉木林控根容器栽培出現(xiàn)低值，其他4種栽培模式下Fv/Fm均較高。

2.3 PSⅡ光量子效率（Yield）的比較

Yield是在PSⅡ反應中心部分關閉時，實際捕獲PSⅡ光能的效率，反映了葉片將吸收的光能用于光合電子傳遞的比例[15]。從圖2-D可知，在不同的栽培模式下，三葉青的Yield值差異顯著，其從大到小順序依次為闊葉林控根容器栽培>大棚盆栽>大棚地栽>杉木林控根容器栽培>杉木林地栽培>毛竹林控根容器栽培，其中闊葉林控根容器栽培顯著高于其他栽培模式，分別是大棚盆栽的1.2倍、大棚地栽培的1.4倍、杉木林控根容器栽培的1.7倍、杉木林地栽培的2.1倍以及毛竹林控根容器栽培的2.9倍。

2.4 光化學猝滅系數(shù)（qP）和非光化學猝滅系數(shù)（NPQ）的比較

qP反映了PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學電子傳遞的比例及PSⅡ反應中心的開放程度，NPQ能衡量植物的熱耗散能力，是植物光合機構自我保護的一種機制[16]。由圖 2-E 和圖2-F可知，在6種不同的栽培模式中，三葉青的qP和NPQ有著相似的變化規(guī)律，即在闊葉林控根容器栽培、大棚盆栽和大棚地栽均出現(xiàn)高值且三者之間差異不顯著，但顯著高于其他3種栽培模式。

2.5 6種栽培模式下的葉綠素相對含量（SPAD）的比較

在不同的栽培模式下，三葉青的葉綠素（SPAD）差異顯著（圖3），SPAD為大棚盆栽>杉木林控根容器栽培>杉木林地栽培>大棚地栽>闊葉林控根容器栽培> 毛竹林控根容器栽培，其中，大棚盆栽三葉青的葉綠素相對含量分別高出杉木林控根容器栽培21.3%、杉木林地栽培46.5%、大棚地栽培47.4%、闊葉林控根容器栽培62.1%、毛竹林控根容器栽培125.7%。

3 結論與討論

杉木林下種植三葉青，其Fo、Fm、Fv/Fm、Yield、qP、NPQ和SPAD均處于中等水平，地栽的三葉青的Fo、Fm、Fv/Fm、qP和NPQ均比控根容器栽培的高。這可能是杉木林下光照條件的差異造成的。經實地調查，在40%～50%遮陰條件下，杉木林地栽培的三葉青葉片偏黃，生長受到一定的抑制。在90%以上的遮陰條件下，杉木林控根容器栽培的三葉青葉片面積偏小，植株矮小。這說明，在40%～50%的遮陰條件下，三葉青的光合性能和生長發(fā)育均受到抑制;在高郁閉度（90%以上）條件下，三葉青的光合能力受到限制，嚴重抑制了植株的生長發(fā)育。因此，在林下種植三葉青，應通過疏伐或遮陰網調節(jié)林下的光照度，一般為67%左右的遮陰能創(chuàng)造適合的環(huán)境，以便獲得最佳光合性能和最佳葉片形態(tài)的三葉青[17-18]。

用控根容器在3種不同的林分下種植三葉青，其熒光參數(shù)及植株的生長狀況均有一定的差異。闊葉林控根容器栽培（郁閉度60%～70%左右）的三葉青長勢良好但葉片偏黃，其熒光參數(shù)Fo、Fm和SPAD均出現(xiàn)低值，而Fv/Fm、Yield、qP和NPQ均顯著大于杉木林控根容器栽培和毛竹林控根容器栽培。這表明，闊葉林控根容器栽培的三葉青長勢良好，有較高的光能轉換效率和光合電子傳遞速率，且光合機構自我保護能力較強，有利于葉片捕獲光能，并將光能更充分有效地轉化為植物所需的化學能，有利于碳同化和有機物的養(yǎng)分積累[19-21]。但由于沒有架設攀援網，藤蔓貼地生長，葉子被厚厚的凋落葉及雜草覆蓋，這可能是闊葉林下三葉青的葉片顏色偏黃偏淺及其Fo、Fm和SPAD偏低的原因。因此，在郁閉度60%～70%的闊葉林下，架設攀援網種植三葉青，有利于培育生長發(fā)育狀況及光合生理性能良好的三葉青。

大棚盆栽和大棚地栽的三葉青生長狀況良好，其Fo、Fm、Fv/Fm、Yield、qP、NPQ和SPAD與林下栽培模式相比，均處于較高的水平。表明大棚三葉青有較高的葉綠素濃度、光能轉換效率和光合電子傳遞速率，且熱耗散能力強，這說明其葉片的光合能力較強，能更有效地捕獲光能，并更有效地將光能轉化為植物所需的化學能。與林下的栽培模式相比，大棚不僅有人工建造的良好生存環(huán)境（遮陰度60%左右），還有輔助的人工水肥管理措施。因此，三葉青大棚栽培可充分利用林下土地資源，實現(xiàn)三葉青的野生變家種。

參考文獻：

[1]中國植物志編輯委員會. 中國植物志（第48冊第2分冊）[M]. 北京：科學出版社，1998：122-123.

[2]福建植物志編寫組. 福建植物志（第三卷）[M]. 福州：福建科學技術出版社，1988：385.

[3]福建省醫(yī)藥研究所. 福建藥物志（第一冊）[M]. 福州：福建人民出版社，1979：311-312.

[4]浙江植物志編輯委員會. 浙江藥物志（第四冊）[M]. 杭州：浙江科學技術出版社，1993：129.

[5]杜蘇瑞，向太和，李 朦. 生物技術在藥用植物三葉青中的應用研究進展[J]. 杭州師范大學學報（自然科學版），2012，11（2）：142-145.

[6]陳麗蕓. 三葉青化學成分及抗腫瘤活性研究[D]. 福州：福建中醫(yī)藥大學，2014：24-26.

[7]鐘良瑞，魏克民. 三葉青黃酮對肺癌A549細胞生長抑制與MAPKs通路關系的研究[J]. 中國藥理學通報，2014，30（1）：101-104.

[8]丁 麗，紀其雄，呂雯婷，等. 三葉青水提物體內、體外抗腫瘤作用的研究[J]. 中成藥，2013，35（5）：1076-1078.

[9]王明儀，陳偉芳，陳 宇，等. 三葉青乙酸乙酯提取物對裸鼠人肝癌細胞HepG-2皮下移植瘤生長抑制作用的研究[J]. 中國中醫(yī)藥科技，2014，21（2）：157-158，163.

[10]黃英秀. 一種抗艾滋病毒及抗癌的藥物組合物：CN1145240[P]. 1997-03-19.

[11]Adams W W，Demmig-Adams B. Chlorophyll fluorescence as tool to monitor plant response to the environment[C]// Papaeorgiou G C. Advances in photosynthesis and respiration series：Chlorophyll fluorescence：a signature of photosynthesis. Springer，2004：583-604.

[12]Bruce D，Vasil ev S. Excess light stress：multiple dissipative processes of excess excitation[C]// Papaeorgiou G C. Advances in photosynthesis and respiration series：Chlorophyll fluorescence：a signature of photosynthesis. Springer，2004：497-523.

[13]林世青，許春輝，張其德，等. 葉綠素熒光動力學在植物抗性生理學、生態(tài)學和農業(yè)現(xiàn)代化中間的作用[J]. 植物學通報，1992，9（1）：1-16.

[14]劉 虹. 邵武市耕地質量變化調查研究[D]. 福州：福建農林大學，2015：23-24.

[15]司繼播，孫 明，劉良云. 葉綠素熒光分析技術綜述[C]//中國農業(yè)工程學會2007年學術年會論文匯編，大慶，2007：143.

[16]Dai Y，Shen Z，Liu Y，et al. Effects of shade treatments on the photosynthetic capacity，chlorophyll fluorescence，and chlorophyll content of Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg[J]. Environmental & Experimental Botany，2009，65（3）：177-182.

[17]錢麗華，戴丹麗，姜慧燕，等. 瀕危藥用植物三葉青研究進展[J]. 浙江農業(yè)學報，2015，27（7）：1301-1308.

[18]毛麗花. 道地中藥材三葉青果藥套種技術研究[J]. 現(xiàn)代農業(yè)科技，2015（18）：109-110.

[19]孫紅英，曹光球，辛全偉，等. 香樟8個無性系葉綠素熒光特征比較[J]. 福建林學院學報，2010，30（4）：309-313.

[20]鄭 蓉，黃耀華，連巧霞，等. 剛竹屬13個竹種葉綠素熒光特性比較[J]. 江西農業(yè)大學學報，2008，30（2）：263-267.

[21]吳甘霖，段仁燕，王志高，等. 干旱和復水對草莓葉片葉綠素熒光特性的影響[J]. 生態(tài)學報，2010，30（14）：3941-3946.