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      三種植物生長調(diào)節(jié)劑對楝葉吳茱萸光合作用的影響

      2015-10-10 02:27:14董奇妤陳紅躍
      亞熱帶植物科學 2015年3期
      關鍵詞:吳茱萸調(diào)節(jié)劑光合作用

      董奇妤,張 亮,張 亨,王 婧,陳紅躍

      (1.華南農(nóng)業(yè)大學 林學與風景園林學院,廣東 廣州 510642;2.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,廣東 廣州 510520;3.廣州普邦園林有限公司,廣東 廣州 510600)

      三種植物生長調(diào)節(jié)劑對楝葉吳茱萸光合作用的影響

      董奇妤1,張亮2,張亨3,王婧1,陳紅躍1

      (1.華南農(nóng)業(yè)大學 林學與風景園林學院,廣東 廣州 510642;2.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,廣東 廣州 510520;3.廣州普邦園林有限公司,廣東 廣州 510600)

      以楝葉吳茱萸Evodia glabrifolia苗木為材料,用生根粉(ABT-3)、吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA) 3種植物生長調(diào)節(jié)劑處理植物,測定處理后苗木的光合作用指標。結(jié)果表明,NAA和IAA的最佳濃度為150 mg·L-1,ABT-3的最佳處理濃度為100 mg·L-1;其中濃度為150 mg·L-1NAA最有利于楝葉吳茱萸的光合作用,50 mg·L-1IAA最不利于楝葉吳茱萸的光合作用。研究結(jié)果可為楝葉吳茱萸的育苗、移栽提供技術指導。

      楝葉吳茱萸;植物生長調(diào)節(jié)劑;光合作用

      楝葉吳茱萸Evodia glabrifolia是華南地區(qū)速生優(yōu)良的鄉(xiāng)土樹種,無論是在生態(tài)公益林的建設還是風景林建設方面,均有較優(yōu)良的表現(xiàn)[1]。但由于造林立地條件制約和城市園林綠化的特殊性,楝葉吳茱萸需進行大樹移栽,且為了提高移栽成活率需在移栽時施用植物生長調(diào)節(jié)劑[2]。植物生長調(diào)節(jié)劑能夠調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育,如促進根系發(fā)育[2]、調(diào)節(jié)光合色素含量[3]、提高光合速率[4]、改善光合特性[5]等。目前,植物生長調(diào)節(jié)劑廣泛應用于大田作物、經(jīng)濟作物、果樹、林木、蔬菜、花卉等方面,并取得顯著的經(jīng)濟效益[6—11],但植物生長調(diào)節(jié)劑對楝葉吳茱萸生長的影響尚未見報道。本研究以不同種類和濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑處理楝葉吳茱萸,探討生長調(diào)節(jié)劑對其光合作用的影響,旨在為楝葉吳茱萸的育苗、移栽提供參考。

      1 材料與方法

      1.1研究區(qū)域概況

      楝葉吳茱萸苗木在廣州市華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院苗圃溫室培育。該苗圃地處南亞熱帶季風氣候區(qū),年平均氣溫21.9 ℃,最熱月7月平均氣溫28.7 ℃,絕對最高氣溫38.7 ℃,最冷月1月平均氣溫13.5 ℃,絕對最低氣溫-2.6 ℃,11月下旬至2月中旬偶有霜凍。年均降雨量1600 mm,主要集中于4~10月。

      1.2材料

      楝葉吳茱萸苗木規(guī)格為高120~130 cm、地徑1.1~1.3 cm的袋苗,育苗容器為無紡布容器袋(直徑30 cm,高 35 cm),土壤為黃心土+基質(zhì)土(廣州市園林科學研究所生產(chǎn)),生根劑為 ABT3號生根粉(ABT-3)、吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)。

      1.3方法

      1.3.1生長調(diào)節(jié)劑配制ABT-3溶液:先將1 g ABT-3用100 mL酒精溶解配成ABT母液備用,再加水配成50、100、150 mg·kg-1溶液;IAA溶液的配制與ABT-3號生根粉相同;NAA溶液的配制直接用水稀釋。

      1.3.2處理方法選用上述50、100、150 mg·kg-1三種濃度的 ABT-3、IAA、NAA溶液分別對楝葉吳茱萸苗木進行處理,這9種處理分別用ABT50、ABT100、ABT150、IAA50、IAA100、IAA150、NAA50、NAA100、NAA150表示,另設對照CK(清水處理)。每處理5株苗。

      生長調(diào)節(jié)劑采用灌根法施用。灌溉量為1 L·株-1,灌溉時做到緩慢,均勻,避免漏出。1周后再灌1次,共2次。此后定時定量澆水,定期除草、松土,保持周圍環(huán)境整潔、通風,以減少病蟲害。

      1.4光合指標測定

      采用Li-6400光合儀,于一晴天上午9∶00~11∶30進行測定,每株苗選取生長健壯的3片成熟葉進行測定。光合作用的主要測定指標有:凈光合速率(Pn,μmol·m-2·s-1)、氣孔導度(Gs, mmol·m-2·s-1)、胞間CO2濃度(Ci, μmol·m-2·s-1)、蒸騰速率(Tr, mmol·m-2·s-1)、葉面飽和蒸汽壓(VpdL, kPa)、胞間CO2濃度與空氣CO2濃度比(Ci/Ca)、水分利用效率(WUE,μmol·mmol-1)等。于10月測定本底數(shù)據(jù)之后,隔一個月再測定第2次數(shù)據(jù)。苗木光合指標的本底情況如表1。

      表1 楝葉吳茱萸光合指標本底情況Table 1 The background data of photosynthesis of Evodia glabrifolia

      1.5數(shù)據(jù)處理

      數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003、SAS以及SPSS19.0軟件進行統(tǒng)計處理。

      2 結(jié)果與分析

      2.1對凈光合速率的影響

      從表2可以看出,3種植物生長調(diào)節(jié)劑處理1個月后,楝葉吳茱萸的凈光合速率(Pn)與CK均有一定的差異(P<0.05),其中ABT50處理下,Pn最低,為4.50 μmol·m-2·s-1。隨著植物生長調(diào)節(jié)劑濃度的升高,各種生長調(diào)節(jié)劑處理的Pn變化趨勢有所差異。NAA處理楝葉吳茱萸時,3種不同濃度處理下楝葉吳茱萸的Pn均顯著高于CK,且隨著濃度升高而升高,在NAA150處理下,Pn最大,為8.51 μmol·m-2·s-1,顯著高于其他處理。用IAA處理時,楝葉吳茱萸Pn隨IAA濃度升高而升高,當IAA濃度為150 mg·L-1時,Pn值最大,為7.08 μmol·m-2·s-1。用ABT-3處理時,楝葉吳茱萸Pn隨濃度升高出現(xiàn)先升高后下降的趨勢,當ABT-3濃度為100 mg·L-1時,Pn最大,達6.35 μmol·m-2·s-1。

      2.2對氣孔導度的影響

      植物生長調(diào)節(jié)劑處理1個月后,楝葉吳茱萸的氣孔導度(Gs)與CK差異明顯(表2)。其中,在IAA50處理下,Gs出現(xiàn)最小值,為25.40 mmol·m-2·s-1;僅當NAA濃度為150 mg·L-1時,楝葉吳茱萸的Gs為最大,為60.97 mmol·m-2·s-1,顯著高于其他處理。而在NAA100處理下,楝葉吳茱萸的Gs值則與CK組之間無顯著差異。隨著植物生長調(diào)節(jié)劑濃度的升高,各處理楝葉吳茱萸的Gs值的變化趨勢不同。用NAA處理時,Gs值隨濃度的升高而升高,當NAA濃度為150 mg·L-1時,Gs出現(xiàn)最大值;用IAA處理時,Gs值隨濃度的升高而升高,當IAA濃度為150 mg·L-1時,Gs出現(xiàn)最大值,為54.14 mmol·m-2·s-1,顯著高于IAA50和IAA100處理;用ABT-3處理時,Gs隨濃度升高呈先升高后趨于平穩(wěn)的趨勢,當ABT-3濃度為100 mg·L-1時,Gs出現(xiàn)最大值,為46.45 mmol·m-2·s-1。

      2.3對胞間CO2濃度的影響

      植物生長調(diào)節(jié)劑處理的楝葉吳茱萸胞間CO2濃度(Ci)一般低于CK(185.79 μmol·m-2·s-1)(表2),僅在ABT150處理下,楝葉吳茱萸Ci為211.59 μmol·m-2·s-1,高于CK組,且顯著高于其他處理;各處理中,IAA50和IAA100處理下楝葉吳茱萸Ci顯著低于其他處理,僅為66.54 μmol·m-2·s-1和81.92 μmol·m-2·s-1。隨著濃度的升高,各處理楝葉吳茱萸Ci沒有明顯的變化規(guī)律。用不同濃度NAA處理楝葉吳茱萸時,Ci值隨濃度升高呈先升高后下降趨勢,當NAA濃度為100 mg·L-1時,Ci達最大值,為165.79 μmol·m-2·s-1;用不同濃度IAA處理時,Ci隨濃度升高先趨于平穩(wěn)后急劇升高;ABT-3處理時,Ci隨濃度升高而升高。

      2.4對蒸騰速率的影響

      如表2所示,植物生長調(diào)節(jié)劑處理的楝葉吳茱萸蒸騰速率(Tr)與CK(1.19 mmol·m-2·s-1)差異明顯。NAA150和IAA150處理下楝葉吳茱萸的Tr值顯著高于其他處理,分別為1.44、1.35 mmol·m-2·s-1。IAA50、IAA100和ABT50處理的Tr值最小,且顯著低于其他處理。用NAA處理楝葉吳茱萸時,其Tr隨濃度升高呈逐步上升的趨勢;用IAA處理時,其Tr隨濃度的升高而升高,但是在濃度50~100 mg·L-1之間的變化不明顯;用ABT-3處理時,其Tr隨濃度的升高呈現(xiàn)先升高后不變的趨勢,但各濃度處理的Tr均顯著低于CK組。

      2.5對葉面飽和蒸汽壓的影響

      從表2可以看出,植物生長調(diào)節(jié)劑處理下楝葉吳茱萸葉面飽和蒸汽壓(VpdL)值多數(shù)低于CK,其中ABT100和ABT150處理下VpdL值最低,顯著低于其他處理。3種植物生長調(diào)節(jié)劑隨著濃度的增加,楝葉吳茱萸VpdL呈現(xiàn)不同的變化趨勢。不同濃度NAA和ABT-3處理楝葉吳茱萸時,VpdL均隨濃度升高而下降;而不同濃度IAA處理時,VpdL隨濃度升高呈先下降后升高的趨勢,且在濃度50 mg·L-1時為最大值(2.64 kPa),并高于植物生長調(diào)節(jié)劑其他處理。

      2.6對Ci/Ca的影響

      在植物生長調(diào)節(jié)劑處理下,除ABT150處理外,楝葉吳茱萸的Ci/Ca值均低于CK(0.48)(表2),其中IAA50處理的Ci/Ca顯著低于其他處理,為0.17。用不同濃度NAA處理時,Ci/Ca值隨濃度升高呈先升高后下降的趨勢;不同濃度IAA、ABT-3處理時,Ci/Ca值均隨濃度升高而升高,當ABT-3濃度為150 mg·L-1時,Ci/Ca達最大值,為0.54,顯著高于其他處理。

      2.7對水分利用效率的影響

      植物生長調(diào)節(jié)劑處理的楝葉吳茱萸水分利用效率(WUE)除ABT150處理外,其他各處理均顯著高于CK(4.49 μmol·mmol-1)(表2),其中IAA100處理的WUE顯著高于其他處理,為7.84 μmol·mmol-1。隨著植物生長調(diào)節(jié)劑濃度的增加,WUE呈現(xiàn)不同的變化趨勢。用不同濃度NAA處理時,WUE隨濃度升高呈先降低后升高的趨勢;用不同濃度IAA處理時,隨其濃度升高WUE呈先升高后降低的趨勢,但升高幅度小于降低的幅度;用不同濃度ABT-3處理時,隨其濃度升高WUE呈降低的趨勢,但在濃度50~100 mg·L-1之間變化不顯著。

      表2 不同生長調(diào)節(jié)劑對楝葉吳茱萸光合作用的影響Table 2 Effects of plant growth regulators on photosynthesis of Evodia glabrifolia

      表3 方差分解主成分提取分析Table 3 Total variance explained

      2.8對光合指標影響綜合評價

      采用主成分分析法(PCA)綜合評價不同種類不同濃度生長調(diào)節(jié)劑對楝葉吳茱萸光合指標的影響。以特征值大于1為標準確定主成分個數(shù),最終選取2個主成分,第一主成分為Gs、Ci、Tr、Ci/Ca和WUE,第二主成分為 Pn和 VpdL。第一、第二主成分累計貢獻率達90.22%,說明該主成分能反映 90.22%的信息,選其進行綜合評價較為合理。對主成分的提取分析見表3,不同生長調(diào)節(jié)劑處理下楝葉吳茱萸光合特性的綜合評分見表4。由表4可見,NAA150處理下楝葉吳茱萸的的光合指標排名第1位,其次是IAA150處理,排名第3的是NAA100;其中,第1名與第2名之間相差0.36,第2名與第3名之間相差0.26,相比之下,前兩名的差距較大,即NAA150是最有利于楝葉吳茱萸光合作用的處理。IAA50處理下楝葉吳茱萸的光合指標綜合排名第9,其處理綜合得分為-1.04,與第1名相差2.18,是楝葉吳茱萸光合作用效果最差的處理。

      3 討論

      光合作用作為植物生長和生理功能研究的核心,體現(xiàn)出植物的健康狀況與活力情況[12]。研究表明,合理運用植物生長調(diào)節(jié)劑能夠?qū)χ参锷L指標和生理指標進行調(diào)控,促進植物生根,改善植物光合作用[13—14]。本研究中,NAA150處理對楝葉吳茱萸葉片的凈光合速率提升最為顯著,而在IAA50、ABT50 及ABT150處理下,葉片的凈光合速率低于CK,說明楝葉吳茱萸對3種生長調(diào)節(jié)劑的敏感度和適宜范圍不一樣。氣孔導度是植物葉片進行光合作用的一個重要指標,經(jīng)過生長調(diào)節(jié)劑處理的楝葉吳茱萸氣孔導度大多比CK有所增加,保障了光合作用的有效進行,其中,NAA150對楝葉吳茱萸葉片的氣孔導度影響最為顯著。經(jīng)過生長調(diào)節(jié)劑處理后,葉片的胞間CO2濃度除ABT150處理外,均較CK有一定程度的降低,降幅最多的為IAA50處理,而NAA100降幅最小。水分是光合作用的原料,蒸騰作用是植物體內(nèi)水分傳輸?shù)闹饕獎恿?,蒸騰速率對光合作用有直接影響。經(jīng)生長調(diào)節(jié)劑處理的葉片蒸騰速率以NAA150、IAA150處理的為最高。經(jīng)處理的葉片VpdL多數(shù)比CK低,其中ABT100、ABT150處理下,VpdL下降最多,而IAA50處理時與對照無顯著差異。

      本實驗表明,一定濃度的NAA、IAA、ABT-3均能不同程度地改善楝葉吳茱萸的光合作用。在設定的3種濃度范圍內(nèi),它們對光合作用的促進效果表現(xiàn)為NAA > IAA > ABT-3。其中,NAA150、IAA150、NAA100以及ABT100處理效果較好。因此,在楝葉吳茱萸移栽、育苗、造林時可選用100 mg·L-1或150 mg·L-1NAA、150 mg·L-1IAA以及100 mg·L-1ABT-3進行處理,以提高楝葉吳茱萸的光合作用,從而提高楝葉吳茱萸的成活率。

      [1] 廖宇紅,陳紅躍,王正,陳傳國,劉烈旺. 珠三角風水林植物群落研究及其在生態(tài)公益林建設中的應用價值[J]. 亞熱帶資源與環(huán)境學報, 2008,3(2): 42—48.

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      Effects of Three Plant Growth Regulators on Photosynthesis of Evodia glabrifolia

      DONG Qi-yu1, ZHANG Liang2, ZHANG Heng3, WANG Jing1, CHEN Hong-yue1
      (1.College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong China;2.Guangdong Forestry Survey and Planning Institute, Guangzhou 510520, Guangdong China; 3.Pubang Landscape Architecture Co. Ltd., Guangzhou 510600, Guangdong China)

      Seedling of Evodia glabrifolia were used as test materials, using three plant growth regulators NAA, IAA and ABT-3 to dispose the plant with three concentration gradient of 50, 100,150 mg·L-1and CK(water), the photosynthetic characteristics were measured. The results showed that for NAA and IAA, the most suitable concentration was 150 mg·L-1; for ABT-3, the most suitable concentration was 100 mg·L-1. Among 9 kinds of treatments, NAA with concentration of 150 mg·L-1was the most suitable and the most stimulative for promoting the photosynthesis of E. glabrifolia seedling; IAA with concentration of 50 mg·L-1had less effect on photosynthesis. This research results would provide technical reference for transplanting of E. glabrifolia.

      Evodia glabrifolia; plant growth regulators; photosynthesis

      10.3969/j.issn.1009-7791.2015.03.002

      Q945.11

      A

      1009-7791(2015)03-0188-05

      2015-06-24

      中山市國有森林資源保護中心項目(4400-H13527)

      董奇妤,碩士研究生,從事森林培育學研究。E-mail: 1178092403@qq.com

      注:陳紅躍為通訊作者。E-mail: chenhongyuetz@126.com

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