園林植物葉片光合色素的季節(jié)變化

任文俊黃若之陳強王瑋寧徐寧偉柴詩瑤

(1.浙江省建筑設計研究院，浙江 杭州 310005；2.浙江農林大學園林設計院，浙江 杭州 311300；3.唐山學院，河北 唐山 063000；4.北京城市學院，北京 101309；5 浙江工業(yè)大學之江學院，浙江 紹興 312030)

葉色變化是園林植物季相景觀的重要組成部分。植物葉片顏色是由光合色素在細胞中的分布、比例及含量決定，不同植物葉片的光合色素含量有所差異，因此展現了不同的色彩[1，2]。通過測定葉片光合色素含量，對其季相變化進行定量化分析，對植物景觀季相設計具有重要意義。郭帥等[3]測定了5種綠葉和彩葉樹種光合色素含量的動態(tài)變化，結果表明，其葉綠素含量整體呈遞增趨勢，類胡蘿卜素含量無明顯變化規(guī)律；王輝等[4]研究了3種茶花葉片光合色素含量的年變化，發(fā)現光合色素變化與山茶花花期有一定相關性。本研究選取冀東地區(qū)常見的5種園林觀賞植物，通過測定葉片光合色素含量，探究其季節(jié)變化情況，以期為園林應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為冀東地區(qū)應用廣泛的5種園林觀賞植物：三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃、白杜衛(wèi)矛、毛白楊，見表1。試驗于2022年4—10月進行，每月選取樹冠外圍中上部葉片，采取生長良好的功能葉3片，置于冰盒中立即帶回實驗室進行相關指標測定，共取樣3次。

表1 冀東地區(qū)5種園林植物概況

1.2 試驗方法與指標測定

將葉片洗凈并吸干表面水分，準確稱量0.2g，剪碎放入研缽內，加入95%乙醇研磨成勻漿，定量轉移至10mL容量瓶定容，充分搖勻倒入離心管，3000r·min-1離心5min，取上清液比色測定，記錄OD值[5，6]，計算葉綠素、胡蘿卜素和葉黃素含量，每個指標3次重復。

1.3 數據處理與分析

使用Excel軟件整理分析數據，采用SPSS軟件進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 5種園林植物葉片葉綠素含量的年變化

由圖1～3可知，5種園林植物葉片葉綠素含量隨著季節(jié)變換而改變。葉綠素a、葉綠素b及葉綠素含量總體呈現先升高后下降再升高再下降的趨勢，均出現2個峰值。其中，三裂繡線菊、白杜衛(wèi)矛和毛白楊葉片葉綠素含量的2個峰值均出現在6月、9月，華北繡線菊葉綠素含量的2個峰值出現在6月、8月，毛櫻桃葉綠素含量的2個峰值出現在7月、9月。5種園林植物的葉綠素a、葉綠素b及葉綠素含量均在10月達到最低，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃、白杜衛(wèi)矛和毛白楊葉片10月的葉綠素含量分別為0.561mg·g-1、0.529mg·g-1、0.200mg·g-1、1.550mg·g-1和0.161mg·g-1。

圖1 5種園林植物葉片葉綠素a含量的季節(jié)變化

圖2 5種園林植物葉片葉綠素b含量的季節(jié)變化

圖3 5種園林植物葉片葉綠素含量的季節(jié)變化

5種園林植物葉片在4月的葉綠素含量，白杜衛(wèi)矛最高，為2.331mg·g-1，毛白楊最低，為0.634mg·g-1。毛白楊葉綠素含量在5月增至2.545mg·g-1，較4月增高301.42%，增長幅度最大；其次為毛櫻桃(51.28%)、華北繡線菊(48.17%)、白杜衛(wèi)矛(14.59%)、三裂繡線菊(6.12%)。三裂繡線菊葉片葉綠素含量在6月急劇上升，含量為4.414mg·g-1，較5月增高263.89%，增幅最大。毛櫻桃葉片葉綠素含量在7月持續(xù)上升，其余4種植物葉片葉綠素含量減少，其中三裂繡線菊葉綠素含量降幅最大。8月，三裂繡線菊、華北繡線菊、白杜衛(wèi)矛、毛白楊葉片葉綠素含量升高，其中，三裂繡線菊增幅最大，其次是毛白楊、華北繡線菊，毛櫻桃葉片中葉綠素含量較7月有所下降。5種園林植物葉片在9月的葉綠素含量，三裂繡線菊最高，白杜衛(wèi)矛最低。除白杜衛(wèi)矛外，其余4種園林植物10月的葉綠素含量均低于1.000mg·g-1。

2.2 5種園林植物葉片胡蘿卜素含量的年變化

由圖4可知，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃和毛白楊葉片胡蘿卜素含量呈現先升高后下降再升高再下降的趨勢，均出現2個峰值；白杜衛(wèi)矛葉片胡蘿卜素含量則呈現先升高后下降的趨勢。三裂繡線菊、華北繡線菊和毛白楊胡蘿卜素含量的2個峰值出現在5—6月、8—9月，毛櫻桃胡蘿卜素含量的2個峰值則分別出現在7月、9月。5種園林植物的胡蘿卜素含量均在10月達到最低，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃、白杜衛(wèi)矛和毛白楊葉片10月的胡蘿卜素含量分別為0.386mg·g-1、0.305mg·g-1、0.084mg·g-1、0.025mg·g-1和0.149mg·g-1，均低于0.400mg·g-1。

圖4 5種園林植物葉片胡蘿卜素含量的季節(jié)變化

5種園林植物葉片在4月的胡蘿卜素含量，白杜衛(wèi)矛最高，為0.695mg·g-1，毛白楊最低，為0.219mg·g-1。毛白楊葉片胡蘿卜素含量在5月增至0.675mg·g-1，較4月增高208.22%，增長幅度最大；其次為毛櫻桃(40.12%)、華北繡線菊(38.72%)、三裂繡線菊(17.37%)、白杜衛(wèi)矛(6.04%)。三裂繡線菊葉片胡蘿卜素含量在6月急劇增加，為1.159mg·g-1，較5月增高145.03%，增幅最大。毛櫻桃葉片胡蘿卜素含量在7月升高，其余4種園林植物葉片胡蘿卜素含量減少，其中毛白楊胡蘿卜素含量降幅最大。8月，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛白楊葉片胡蘿卜素含量升高，其中毛白楊增幅最大，其次是三裂繡線菊、華北繡線菊，白杜衛(wèi)矛葉片中胡蘿卜素含量持續(xù)降低。5種園林植物在9月、10月的胡蘿卜素含量，三裂繡線菊最高，白杜衛(wèi)矛最低。

2.3 5種園林植物葉片葉黃素含量的年變化

由圖5可知，不同園林植物葉片葉黃素的季節(jié)變化趨勢不同。三裂繡線菊、華北繡線菊和毛白楊葉片葉黃素含量呈現先升高后下降再升高再下降的趨勢，峰值出現在5月、8—9月；毛櫻桃和白杜衛(wèi)矛葉片葉黃素含量呈先下降后上升再下降的趨勢，其含量最大值分別出現在8月、7月。除三裂繡線菊和華北繡線菊外，毛櫻桃、白杜衛(wèi)矛和毛白楊葉片葉黃素含量均在10月達到最低，分別為0.027mg·g-1、0.139mg·g-1、0.044mg·g-1；三裂繡線菊葉片葉黃素含量在6月達到最低，為0.109mg·g-1；華北繡線菊葉片葉黃素含量在7月達到最低，為0.112mg·g-1。

圖5 5種園林植物葉片葉黃素含量的季節(jié)變化

5種園林植物葉片在4月的葉黃素含量，白杜衛(wèi)矛最高，為0.241mg·g-1，毛白楊最低，為0.088mg·g-1。毛白楊葉片葉黃素含量在5月增至0.215mg·g-1，較4月增高144.32%，增長幅度最大；其次為華北繡線菊(115.44%)、三裂繡線菊(1.55%)，毛櫻桃、白杜衛(wèi)矛葉片在5月的葉黃素含量減少。5種園林植物葉片葉黃素含量在6月均呈減少趨勢，其中華北繡線菊減幅最大，為52.56%。除華北繡線菊，其余4種園林植物葉片葉黃素含量在7月均呈升高趨勢，其中毛櫻桃葉黃素含量增幅最大。8月，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃葉片葉黃素含量升高，其中華北繡線菊增幅最大，其次是三裂繡線菊；白杜衛(wèi)矛、毛白楊葉片葉黃素含量降低。除毛白楊外，其余4種園林植物葉片葉黃素含量在9月均呈降低趨勢。5種園林植物在10月的葉黃素含量，白杜衛(wèi)矛最高，毛櫻桃最低。

2.4 溫度與葉片光合色素含量的相關性

統(tǒng)計試驗過程中每月平均溫度，見圖6，由溫度與5種園林植物葉片光合色素含量的相關性分析可知，三裂繡線菊葉片葉綠素含量，華北繡線菊、毛櫻桃葉片葉綠素、胡蘿卜素含量，毛白楊葉片葉黃素含量分別與溫度呈顯著正相關，見表2。

圖6 試驗過程中每月的平均溫度

表2 月均溫與5種園林植物葉片光合色素含量的相關性

3 結論與討論

3.1 結論

5種園林植物葉片的葉綠素a、葉綠素b及總葉綠素含量的季節(jié)變化規(guī)律相同，總體呈現先升高后下降再升高再下降的趨勢，且葉綠素a的含量明顯高于葉綠素b；除白杜衛(wèi)矛外，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃和毛白楊葉片胡蘿卜素含量呈現先升高后下降再升高再下降的趨勢；5種園林植物葉片葉黃素含量的季節(jié)變化趨勢則不盡相同。相關性分析表明，三裂繡線菊葉片葉綠素含量，華北繡線菊、毛櫻桃葉片葉綠素、胡蘿卜素含量，毛白楊葉片葉黃素含量與溫度呈顯著正相關。

3.2 討論

葉綠素是與植物光合作用有關的最重要的色素[7，8]。葉綠素吸收大部分紅光、紫光，反射綠光，使葉片呈現綠色，在光吸收中起核心作用。本次研究結果表明，雖然不同園林植物葉片葉綠素a、葉綠素b及總葉綠素含量存在一定差異，但其年變化趨勢相同，說明綠葉植物葉片呈色機制基本一致。冀東地區(qū)9月天氣晴朗，光照充足，促進了植物葉片葉綠素的合成與積蓄，因此許多植物在9月葉綠素含量仍然較高，葉片呈現深綠色；隨著日均溫降低，晝夜溫差增大，植物葉片光合效能逐漸減弱，溫度和光照的減少使葉綠素合成受阻[9，10]，因此5種園林植物葉片的葉綠素a、葉綠素b及總葉綠素含量均在10月達到最低。其胡蘿卜素、葉黃素含量的季節(jié)變化趨勢不同，含量不穩(wěn)定且相對較低，波動性較大，與郭帥等[3]的研究結果類似。