不同竹齡毛竹冠層葉片PSⅡ葉綠素?zé)晒馓匦缘谋容^

朱 弘 ，溫國(guó)勝 ，b

（浙江農(nóng)林大學(xué) a.林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院；b. 亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江 臨安 311300）

不同竹齡毛竹冠層葉片PSⅡ葉綠素?zé)晒馓匦缘谋容^

朱 弘a，溫國(guó)勝a，b

（浙江農(nóng)林大學(xué) a.林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院；b. 亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江 臨安 311300）

為了解不同竹齡毛竹對(duì)于光能的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，以亞熱帶常綠闊葉林優(yōu)勢(shì)樹(shù)種——毛竹Phyllostachys edulis3種竹齡（2年生、4年生、6年生）的冠層葉片（2齡）為材料，利用便攜式葉綠素?zé)晒鈨x（PAM-2100）和相對(duì)葉綠素含量計(jì)（SPAD-502），研究不同竹齡毛竹冠層葉片光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）熒光參數(shù)特征。結(jié)果表明：3種竹齡毛竹在熒光參數(shù)日變化均值（NPQ、qN、ETR）、PSII可逆恢復(fù)趨勢(shì)（Ft、Fo、Fm）和RLC曲線（α、ETRmax、Ik）皆為4年生＞2年生＞6年生，表明在相同環(huán)境條件下，4年生毛竹的綜合光合性能最優(yōu)；2年生毛竹冠層葉具有較高的SPAD、Fv/Fo、Fv/Fm，反映其具有較高的潛在光能利用率和耐環(huán)境脅迫能力；在6月（大年新竹展葉后期或成竹換葉末期），2齡竹葉SPAD值有隨年齡增加而降低的趨勢(shì)；相關(guān)分析表明，SPAD與Yield、Fv/Fo呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與PAR、ETR、Ft呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與NPQ呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），表明SPAD值在研究毛竹葉綠素?zé)晒膺^(guò)程中具有重要的參考價(jià)值；主成分分析進(jìn)一步表明，PSⅡ葉綠素?zé)晒鈪?shù)涵蓋了毛竹葉片光適應(yīng)下的熒光產(chǎn)量和能量耗散、暗適應(yīng)下的光能利用效率和相對(duì)電子傳遞速率3個(gè)主要方面，可以作為研究毛竹光合生理的有效探針。因此，可通過(guò)及時(shí)擇伐6年生毛竹（或III度竹）以上老竹，適當(dāng)提高4年生毛竹（或Ⅱ度竹）在竹林中的比重；同時(shí)，針對(duì)筆者所在樣地，建議于6月?lián)Q葉集中末期對(duì)竹林追施氮肥以促進(jìn)后期生長(zhǎng)，通過(guò)優(yōu)化毛竹立竹結(jié)構(gòu)和林肥管理來(lái)提高毛竹林經(jīng)營(yíng)綜合效益。

毛竹；林冠層；葉綠素?zé)晒?；日變化；相關(guān)性分析；快速光響應(yīng)曲線；竹齡結(jié)構(gòu)；擇伐

林冠是森林與外界環(huán)境相互作用最直接和最活躍的界面層，是當(dāng)今生物多樣性和全球氣候變化研究的焦點(diǎn)。由于林冠結(jié)構(gòu)和幾何特征對(duì)太陽(yáng)輻射和降水等因素的影響，冠層的能量傳輸和分配呈現(xiàn)較大差異[1-2]。作為中國(guó)森林資源重要組成部分，毛竹Phyllostachys edulis是我國(guó)分布面積最大，范圍最廣，開(kāi)發(fā)利用程度最高，集經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益于一體的筍材兩用竹種[3]。隨著林齡的增加，毛竹的生物量和養(yǎng)分含量不斷變化，由于枝干高大，其光能利用效率及分層效應(yīng)顯著[4]。

葉綠素?zé)晒?Chlorophyll fluorescence)技術(shù)是一種以光合作用理論為基礎(chǔ)，研究和探測(cè)其光合生理狀況及外界因子對(duì)其影響的植物活體測(cè)定和診斷技術(shù)，具有快速、靈敏和非破壞性等優(yōu)點(diǎn)，可以反映環(huán)境因子對(duì)植物的影響以及植物生理功能在不同水平上的變化[5-7]，與“表觀性”的氣體交換指標(biāo)相比，具有“內(nèi)在性”特征，被視為測(cè)定植物光合作用快速、無(wú)損傷的良好探針[8]。應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在毛竹的逆境生理、栽培管理[5]等方面得到了相應(yīng)研究：毛竹幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的異質(zhì)性隨水分脅迫程度的加深而加強(qiáng)[9]；不同程度條件下都會(huì)對(duì)毛竹葉片光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）活動(dòng)中心造成損傷，-10 ℃造成損傷不可逆，且與不同轉(zhuǎn)錄因子具有顯著相關(guān)性[10]；對(duì)毛竹種子不同劑量137Cs-γ輻射并測(cè)定實(shí)生幼苗葉片表明，低劑量能提高PSII反應(yīng)中心的能量捕獲效率和光合能力[11]；不同氮素施肥水平條件下，毛竹葉片葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線、反射光譜和熒光光譜與毛竹的生長(zhǎng)具有良好相關(guān)性，葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線可以作為快速、準(zhǔn)確、無(wú)損的施肥檢測(cè)方法[12]。

前人對(duì)毛竹的光合生理生態(tài)特性與外界環(huán)境因子之間的關(guān)系進(jìn)行了廣泛研究，但對(duì)毛竹冠層空間上不同竹齡的葉綠素?zé)晒猱愘|(zhì)性研究報(bào)道較少。基于此，筆者以3 種不同竹齡毛竹為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)測(cè)定其冠層葉片PSⅡ葉綠素?zé)晒饧碍h(huán)境相關(guān)參數(shù)，旨在了解毛竹不同竹齡對(duì)于環(huán)境尤其是光能的動(dòng)態(tài)適應(yīng)，為揭示毛竹的快速生長(zhǎng)機(jī)制和毛竹林的科學(xué)經(jīng)營(yíng)、高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

樣地設(shè)在浙江省臨安市青山鎮(zhèn)研里村——浙江農(nóng)林大學(xué)竹類(lèi)研究所毛竹生理生態(tài)定位監(jiān)測(cè)站（地理坐標(biāo)30°14′N(xiāo)，119°42′E）。地形地貌為低山丘陵，研究樣地的海拔為100～250 m。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均氣溫為15.9 ℃，年降水量為1 442.0 mm，毛竹林土壤發(fā)育于凝灰?guī)r和粉砂巖的紅壤土類(lèi)，土層厚度約為 60 cm。pH 值為5.20～5.90，有機(jī)質(zhì)為 3.97 g·kg-1，全氮、速效磷、速效鉀分別為 0.14，4.25 和 78.16 mg·kg-1[13]。實(shí)驗(yàn)區(qū)所屬為毛竹林地一般經(jīng)營(yíng)類(lèi)型[14]，密度約為3 200株·hm-2，林下尚生長(zhǎng)少量灌木有白馬骨Serissa serissoides、大青Clerodendrum cyrtophyllum、賽山梅Styrax confuses等，草本植物有雞矢藤Paederia scandens、小果菝葜Smilax davidiana、寒苺Rubus buergeri、異葉蛇葡萄Ampelopsis humulifoliavar.heterophylla等。

1.2 試驗(yàn)材料

研究區(qū)毛竹林樣地采取隔年留養(yǎng)新竹及采伐老竹的方式，依據(jù)成竹標(biāo)記及毛竹換葉規(guī)律方法[15]表明現(xiàn)存竹齡結(jié)構(gòu)為2年生（12竹）、4年生（10竹）、6年生（08竹）（見(jiàn)表1），并均已鉤梢，選取有代表性的西南坡中部地段，搭建定位觀測(cè)塔。毛竹的冠層中上部位于觀測(cè)塔的8.5～10.0 m處。

表1 毛竹不同竹齡主要形態(tài)識(shí)別Table 1 The prime morphological identification of Phyllostachys edulis of different years old

1.3 PS II葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定

測(cè)定時(shí)間為2014年6月，從 7:00開(kāi)始 到16:00結(jié)束，每間隔1 h 測(cè)定 1 次，共計(jì)10次，選取3種竹齡林冠的中上部向陽(yáng)面枝條2齡生健康竹葉，每株隨機(jī)選擇4片進(jìn)行測(cè)定。使用便攜式調(diào)制式葉綠素?zé)晒鈨x（PAM-2100，Walz，Germany），在光適應(yīng)階段即冠層葉自然光照強(qiáng)度下，測(cè)定毛竹3種竹齡葉片的PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（Yield）、給定光強(qiáng)下的穩(wěn)定熒光（Ft）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qN）。在暗適應(yīng)階段中，供試毛竹葉片使用配套暗適應(yīng)葉夾DLC-8遮光20 min以上，先以弱調(diào)制測(cè)量光（0.05 μmol·m-2s-1）誘導(dǎo)測(cè)得初始熒光（Fo），再照內(nèi)源飽和脈沖（6 000 μmol·m-2s-1）測(cè)得最大熒光產(chǎn)量（Fm）、PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）主要熒光參數(shù)。同時(shí)利用儀器自帶光量子探頭和熱電偶記錄光合有效輻射（PAR）及葉表面溫度。以上所有參數(shù)重復(fù)4次，讀取穩(wěn)定數(shù)值作為該時(shí)刻的生理指標(biāo)，每次測(cè)定隨機(jī)更換葉片，避免葉片因葉夾長(zhǎng)時(shí)間擠壓。

根據(jù)已經(jīng)測(cè)定的熒光參數(shù)繼續(xù)計(jì)算：相對(duì)電子傳遞速率(electron transport rates，ETR，RET)RET=ΦPSII×PAR×0.5×0.84， 其 中，ΦPSII為 PSII實(shí)際光化學(xué)效率 , 由 (Fm′-Ft) /Fm′計(jì)算得出；Ft為穩(wěn)態(tài)熒光，0.84為葉片的經(jīng)驗(yàn)性吸光系數(shù)，0.5為光能在PSII和PSI兩個(gè)光系統(tǒng)中分配的比例系數(shù)[16]。PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）=(Fm-Fo)/Fo；非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ，NPQ）=Fm/Fm′-1，qN=1-(Fm′-Fo)/(Fm-F)[17]。

快速光響應(yīng)曲線（RLC）根據(jù)Platt[8]的方法進(jìn)行，光化學(xué)梯度設(shè)定從int1至int10，直到達(dá)到飽和光強(qiáng)。每個(gè)梯度持續(xù)時(shí)間為10 s，并打開(kāi)飽和脈沖測(cè)得各梯度下毛竹葉片的表觀電子傳遞速率（ETR）和Yield。

1.4 相對(duì)葉綠素含量（SPAD）的測(cè)定

相對(duì)葉綠素含量（SPAD）使用便攜式葉綠素含量測(cè)定儀（SPAD-502，Japan）測(cè)定。隨機(jī)選取6片完好的功能竹葉，在每張葉片中部避開(kāi)中脈的區(qū)域均勻選取讀取，平均值±SD作為該葉片的相對(duì)葉綠素含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS16.0對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行SPAD值的單因素方差分析（One -Way ANOVA）和最小顯著差法（LSD）多重比較（α=0.05）、葉綠素?zé)晒鈪?shù)的相關(guān)分析與主成分分析；快速光響應(yīng)曲線以非線 性回 歸 經(jīng)驗(yàn) 模 型P=Pm(1-e-αPAR/Pm)×e-βPAR/Pm[18]，其中Pm代表無(wú)光抑制時(shí)的最大光合速率，即最大表觀光合電子傳遞速率rETRmax；α為快速光曲線的初始斜率；β為光抑制參數(shù)，由Pm和α可以得到半飽和光強(qiáng) Ik =Fm/α。采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 光合有效輻射及毛竹葉表面溫度日變化

6月毛竹葉表面溫度日變化規(guī)律呈平緩單峰曲線，在27.53～36.08℃之間變化；PAR日變化趨勢(shì)則較為顯著，自11:00到12:00迅速提高，并在14:00達(dá)到最高峰，隨后又迅速下降（見(jiàn)圖1）。

圖 1 毛竹光合有效輻射及葉表面溫度日變化Fig.1 Daily variation of PAR and leaf temperature in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

2.2 毛竹不同竹齡PSⅡ熒光參數(shù)日變化特征

Ft(或Fs)為給定光強(qiáng)下的穩(wěn)定熒光；Fo為初始熒光，是PSⅡ反應(yīng)中心處于完全開(kāi)放時(shí)的熒光產(chǎn)量；Fm為暗適應(yīng)的樣品照射飽和脈沖得到的最大熒光產(chǎn)量，是PSⅡ反應(yīng)中心處于完全關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量[17]。毛竹3種竹齡冠層的Ft、Fo、Fm日變化趨勢(shì)基本一致且呈現(xiàn)明顯的倒“V”型：10:00至11:00，3種竹齡迅速下降至最低點(diǎn)，12:00后又迅速上升；在上午時(shí)段，6年生＞2年生＞4年生，而下午時(shí)段則呈現(xiàn)相反趨勢(shì)，4年生＞2年生＞6年生（見(jiàn)圖2）。

NPQ與qN 表示 PSII反應(yīng)中心天線色素吸收的光能不能用于光合電子傳遞而以熱的形式耗散的部分，是一種自我保護(hù)機(jī)制[17]。在NPQ中，2年生毛竹從7:00至13:00逐步上升并達(dá)到峰值，隨后下降；4年生毛竹上午迅速提升，在10:00達(dá)到峰值，14:00后維持平穩(wěn)；不同的是6年生毛竹于8:00、12:00和15:00依次出現(xiàn)3個(gè)峰值。在qN中，2年生毛竹從7:00至12:00逐步上升，隨后又平緩下降；而4年生毛竹9:00就達(dá)到其峰值，13:00之前均趨于平緩；6年生毛竹8:00出現(xiàn)峰值，隨后下降并趨于平緩，至13:00達(dá)到第2峰值，之后又下降。日變化均值比較：4年生(2.790/0.904)＞2年生（2.756/0.904）＞6年生（2.343/0.886）（見(jiàn)圖3）。

圖2 毛竹不同竹齡Ft、Fo、Fm日變化Fig.2 Daily variation of Ft、Fo、Fm in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

圖 3 毛竹不同竹齡NPQ、qN日變化Fig.3 Daily variation of NPQ、qN in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

Fv/Fm是PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，常用于度量植物葉片PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)換效率，反映植物對(duì)光能的利用效率, 在非脅迫條件下，該指標(biāo)不受物種和環(huán)境條件的影響[5]。3種竹齡毛竹冠層的Fv/Fm在一天中保持平穩(wěn)趨勢(shì)，但稍有區(qū)別：其中2年生毛竹最為穩(wěn)定，并與4年生毛竹在12:00均達(dá)到最低值，而此時(shí)6年生毛竹陡增至一天中最大，隨后下降至穩(wěn)定水平。日變化均值比較：2年生(0.784)＞4年生(0.780)＞6年生(0.775)。

Fv/Fo是PSⅡ潛在活性。2年生毛竹上午平緩升高，到10:00達(dá)到峰值，其后便平緩下降，直至15:00稍有上升；4年生毛竹在9:00就達(dá)到峰值，隨后便呈波動(dòng)下降；相較而言，6年生毛竹生日變化波動(dòng)較大，分別在9:00、12:00和15:00出現(xiàn)3個(gè)峰值，在11:00及13:00出現(xiàn)低值。日變化均值比較，2年生(3.612)＞4年生(3.581)＞6年生(3.473)。

Yield也稱(chēng)為PSⅡ的實(shí)際光化學(xué)效率，反映植物葉片用于光合電子傳遞的能量占所吸收光能的比例[19]。3種竹齡毛竹冠層Yield日變化圖均呈現(xiàn)“V”型，與PAR及葉表面溫度呈相反趨勢(shì)；毛竹4年生、6年生有著較好的一致性，8:00以后，6年生Yield值均大于4年生，最低值均出現(xiàn)在12:00；而2年生毛竹最低值則推遲至14:00，而后迅速升高至正常水平。日變化均值比較：6年生(0.450)＞2年生(0.472)＞4年生（0.362）。

ETR是反映實(shí)際光強(qiáng)條件下的表觀電子傳遞效率。3種竹齡毛竹基本呈“M”型，其中4年生毛竹和6年生毛竹的日變化走勢(shì)一致，兩者均在10:00達(dá)到第一峰值，并在11:00迅速降至最低點(diǎn)，隨后兩者迅速提升，6年生毛竹在13:00達(dá)到其第二峰值，4年生毛竹繼續(xù)緩慢增長(zhǎng)，15:00達(dá)到其第二峰值。2年生毛竹在9點(diǎn)就已經(jīng)達(dá)到其第一峰值，12:00過(guò)后迅速提高，13:00達(dá)到最大峰值。日變化均值比較：4年生(29.69)＞6年生(22.80)＞2 年生 (22.24)。

圖 4 毛竹不同竹齡Fv/Fm、Fv/Fo、ETR、Yield日變化Fig.4 Daily variation of Fv/Fm、Fv/Fo、ETR、yield in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

2.3 葉片相對(duì)葉綠素含量

便攜式葉綠素含量測(cè)定儀（SPAD-502，Japan）被證明具有快速、便捷、無(wú)損的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛使用于農(nóng)、林等領(lǐng)域，其SPAD值與葉綠素含量具有顯著的相關(guān)性, 適用于植物不同季節(jié)、年齡、營(yíng)養(yǎng)狀況和基因型[20-22]，能較好地反映葉綠素含量的變化趨勢(shì)，是測(cè)定活體狀態(tài)下色素含量的有效工具。

6月SPAD值最高是2年生毛竹（42.23±0.50），其SPAD與4年生毛竹（39.28±1.03）和6年生毛竹（38.52±0.89）均達(dá)到顯著差異（P＜0.05），分別高出7.51%和9.63%，但其余2個(gè)竹齡差異不顯著（P＞0.05）（見(jiàn)圖5） 。

2.4 3種竹齡毛竹葉綠素?zé)晒鈪?shù)及其環(huán)境因子的相關(guān)性分析

毛竹葉片PAR與ETR、Fo、Ft，Yield與SPAD，ETR 與Ft，F(xiàn)o與Ft、Fm，F(xiàn)v/Fo與SPAD均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），其中，PAR與ETR正相關(guān)系數(shù)最大，為0.959，這說(shuō)明ETR受PAR影響最大；PAR與Yield、SPAD，SPAD與Ft、ETR均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），其中PAR與Yield負(fù)相關(guān)系數(shù)最大，為-0.960，說(shuō)明Yield受PAR影響最大（見(jiàn)表2）。

PAR與NPQ，Yield與Fv/Fo，ETR與NPQ、Fo，NPQ與Fo均呈顯著相關(guān)（P＜0.05）；PAR與Fv/Fo， Yield與ETR、NPQ， NPQ與SPAD均呈負(fù)相關(guān)（見(jiàn)表2）。

圖 5 不同竹齡毛竹相對(duì)葉綠素含量（SPAD值）比較Fig.5 Comparison of SPAD in leaves of Phyllostachysedulis of different years old

2.5 不同竹齡毛竹間PSⅡ快速光響應(yīng)曲線比較

2.5.1 PAR與ETR的關(guān)系

在低光下，3種竹齡毛竹的ETR無(wú)明顯差異，但隨著光強(qiáng)的增強(qiáng)，ETR迅速產(chǎn)生分化并逐漸趨向飽和（見(jiàn)圖6）。由快速光響應(yīng)曲線得出3種竹齡毛竹ETR變化初始斜率，可以用來(lái)表示光化學(xué)反應(yīng)的啟動(dòng)速率。不同林齡毛竹光化學(xué)反應(yīng)的啟動(dòng)初始斜率（α）為4年生＞2年生＞6年生；當(dāng)光化學(xué)反應(yīng)啟動(dòng)后，快速光響應(yīng)曲線升高并趨于飽和，ETRmax為4年生＞2年生＞6年生；半飽和光強(qiáng)（Ik）反映了植物對(duì)強(qiáng)光的耐受能力，其大小為4年生＞2年生＞6年生（見(jiàn)表3）

表2 毛竹不同竹齡葉綠素?zé)晒鈪?shù)及其環(huán)境因子的相關(guān)性分析?Table 2 Analysis of the correlation of chlorophyll fluorescence parameters and environmental factors of Phyllostachys edulis of different years old

圖6 不同竹齡毛竹快速光響應(yīng)曲線的比較Fig.6 Comparison of RLC in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

表3 不同竹齡毛竹ETR初始斜率與 ETR max 的比較Table 3 Comparison of initial slops of response of ETR to light and ETRmax in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

2.5.2 PAR與Yield的關(guān)系

與前者相反，隨著光強(qiáng)的升高，3種竹齡毛竹Yield逐漸下降，且差異顯著，毛竹有效量子產(chǎn)量下降率，進(jìn)而表明毛竹耐光抑制斜率（絕對(duì)值），其大小為4年生（0.698）＞2年生（0.672）＞6年生（0.626）（見(jiàn)圖6）。

2.6 3種竹齡冠層葉毛竹PSⅡ葉綠素?zé)晒鈪?shù)的主成分分析

進(jìn)一步對(duì)毛竹PSⅡ葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行主成分分析，按照特征根大于1的原則提取了3個(gè)主要成分，其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到86.905%，具有分析價(jià)值。第1主成份的特征根為4.030，方差貢獻(xiàn)率為44.773%，并在Fm、Fo、Ft、Yield上具有較大正載荷，在qN上有較大負(fù)載荷，主要反映光適應(yīng)下熒光產(chǎn)量和能量耗散；第2主成分的特征根為2.257，方差貢獻(xiàn)率為25.081%，其中在Fv/Fm、Fv/Fo上有較大的正載荷，主要反映暗適應(yīng)下植物PSⅡ?qū)饽艿睦眯?；?主成分的特征根為1.535，方差貢獻(xiàn)率為17.051%，對(duì)ETR有較大的正載荷，主要反映相對(duì)電子傳遞速率（見(jiàn)圖7）。

圖7 不同竹齡毛竹熒光參數(shù)的主成分分析Fig.7 Principal component analysis of PSⅡchlorophyll fluorescence in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

3 結(jié)論與討論

PSⅡ位于葉綠體類(lèi)囊體膜上，是光抑制的原初位點(diǎn)和主要作用部位[23]，其代表參數(shù)常用于評(píng)價(jià)光合機(jī)構(gòu)的功能和環(huán)境脅迫的影響[24]。3種竹齡毛竹Yield日變化動(dòng)態(tài)顯示：6年生較2年生和4年生具有較高的光能轉(zhuǎn)化效率，這為暗反應(yīng)的光合碳同化積累更多所需的能量。非光化學(xué)淬滅系數(shù)一般有qN或NPQ兩種表示方法，綜合兩者日變化規(guī)律，即4年生＞2年生＞6年生，表明4年生毛竹能夠最大程度通過(guò)增加光能耗散來(lái)減少光抑制的發(fā)生，具有較強(qiáng)的光適應(yīng)能力；應(yīng)用葉綠素?zé)晒鈱?duì)毛竹的研究也證實(shí)了用NPQ比qN能更準(zhǔn)確地反映無(wú)性系的非光化學(xué)淬滅的情況，這與張守仁[17]的研究結(jié)論一致。

Ft代表給定光強(qiáng)下的穩(wěn)態(tài)熒光，F(xiàn)o與PSⅡ受激發(fā)后的電子密度相關(guān)，其變化可以推測(cè)反應(yīng)中心的狀況和可能的光保護(hù)機(jī)制[5]。Fm可反映通過(guò)PSⅡ的電子傳遞情況[17]。Yield是 PSⅡ反應(yīng)中心部分關(guān)閉時(shí)的光化學(xué)效率，可作為植物葉片光合電子傳遞速率快慢的相對(duì)指標(biāo)[19]。Ft、Fo、Fm及Yield 4個(gè)熒光參數(shù)日變化趨勢(shì)一致均為倒“V”型，表明各竹齡都不同程度地出現(xiàn)了光抑制現(xiàn)象，其中Ft、Fo、Fm上午時(shí)段與下午時(shí)段呈明顯的相反趨勢(shì)，原因可能是受到正午的高光、高溫的脅迫，毛竹冠層葉PSII天線出現(xiàn)短暫可逆失活，進(jìn)而開(kāi)啟非輻射耗散機(jī)制消耗過(guò)剩光能以保護(hù)光合機(jī)構(gòu)。從PSII可逆恢復(fù)趨勢(shì)（即下午時(shí)段）看，F(xiàn)t、Fo、Fm三者均表現(xiàn)為毛竹4年生＞2年生＞6年生，這與非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ、qN）的規(guī)律一致。而Yield日變化均值與Ft、Fo、Fm上午時(shí)段趨勢(shì)一致，表現(xiàn)為6年生＞2年生＞4年生，這可能與PSII部分可逆恢復(fù)周期長(zhǎng)短有關(guān)。3種竹齡Fv/Fm日變化動(dòng)態(tài)顯示：除12:00毛竹2年生、4年生低于6年生竹齡外，其余數(shù)值均為2年生＞4年生＞6年生，且變化平穩(wěn)，表明在強(qiáng)光、高溫、大氣干旱等綜合因子脅迫下，2年生和4年生毛竹比6年生毛竹具有更好的應(yīng)對(duì)環(huán)境耐脅迫再調(diào)整能力，F(xiàn)v/Fo日均變化趨勢(shì)也再次證明毛竹PSⅡ潛在活性2年最好，4年生其次，6年生最差。而ETR日變化均值為4年生＞2年生＞6年生，表明在相同光強(qiáng)下，4年生、2年生毛竹較6年生所形成的活躍化學(xué)能（ATP和 NADPH）更大，為光合碳同化提供更多的能量和還原能力。

葉綠素含量是反映植物衰老狀況和光合能力的一個(gè)重要指標(biāo)，SPAD值能較好地反映植物葉片葉綠素含量及含氮的變化趨勢(shì)。相關(guān)分析表明：SPAD與Yield、Fv/Fo呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與PAR、ETR、Ft呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與NPQ呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），表明SPAD值在研究毛竹葉綠素?zé)晒膺^(guò)程中具有重要的參考價(jià)值。2年生毛竹（2齡葉）SPAD值比4年生和6年生分別高出7.51%和9.63%，表明快速生長(zhǎng)期幼齡毛竹具有更高的捕獲光能進(jìn)行光合作用的能力，且SPAD值隨竹齡增長(zhǎng)有不斷降低的趨勢(shì)，這與封煥英等[25]的結(jié)論一致，卻與陳嘉琦等[4]的結(jié)論相反，這可能與研究時(shí)間、葉齡不一致及SPAD值處于動(dòng)態(tài)變化有關(guān)。

PSⅡ快速光響應(yīng)曲線（RLC）利用ETR隨PAR變化規(guī)律，反映了植物葉片對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)，蘊(yùn)含豐富的信息，是研究植物光合能力的一種重要手段[26]。在同樣的生存環(huán)境下, 毛竹光能的利用效率和耐光抑制能力均為4年生＞2年生＞6年生。

利用主成分分析法進(jìn)一步研究表明，光適應(yīng)下的熒光產(chǎn)量和能量耗散、暗適應(yīng)下的光能利用效率、相對(duì)電子傳遞速率3個(gè)主要方面能夠較好地反映所測(cè)毛竹3種竹齡冠層PSⅡ葉綠素?zé)晒鈪?shù)的大部分信息，可以作為研究毛竹光合生理的有效探針。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3種竹齡毛竹熒光參數(shù)日變化均值NPQ、qN、ETR，PSII可逆恢復(fù)程度（Ft、Fo、Fm），RLC曲線（α、ETRmax、Ik）最高，皆為4年生毛竹＞2年生＞6年生，表明在相同環(huán)境條件下，4年生毛竹的綜合光合性能最優(yōu)，因而是毛竹林生物量形成的主體，2年生其次，6年生最差；而2年生毛竹在SPAD、Fv/Fo、Fv/Fm均值最高，說(shuō)明測(cè)量期間幼齡毛竹生長(zhǎng)旺盛，富含較高的葉綠素含量，并具有潛在的光化學(xué)效率和耐環(huán)境脅迫的能力，因而是竹林更新的后備力量。

人工經(jīng)營(yíng)措施會(huì)顯著影響毛竹林生產(chǎn)力水平[27-28]，其中合理的林分結(jié)構(gòu)對(duì)毛竹的光合效能及其產(chǎn)量有著極為重要的作用[29]，不同年齡的立竹結(jié)構(gòu)在生活力、碳密度[30]能力不同，造成對(duì)毛竹群落更新及生物量的影響極為顯著。有研究表明，豐產(chǎn)合理的竹林立竹結(jié)構(gòu)為Ⅰ度竹、Ⅱ度竹、Ⅲ度竹，各占總株數(shù)的30%左右， IV度竹占10%以下[3]，并且Ⅱ度竹的比重顯著影響當(dāng)年產(chǎn)筍量[31]。施肥可顯著提高Ⅰ度竹和Ⅱ度竹的氮含量，且對(duì)Ⅲ度竹氮含量影響不顯著[25]。就筆者研究的青山樣地而言，測(cè)量期6月是毛竹新竹展葉形成期也是成竹集中換葉的末期，表明該時(shí)期毛竹2齡葉片的SPAD值呈隨竹齡增長(zhǎng)而明顯降低趨勢(shì)。綜上所述，從竹林集約經(jīng)營(yíng)的角度，應(yīng)適當(dāng)提高4年生毛竹（或Ⅱ度竹）在竹林中的比重，及時(shí)擇伐6年生毛竹（或III度竹）以上老竹，同時(shí)建議于毛竹春季換葉集中末期對(duì)青山毛竹林樣地追施氮肥以促進(jìn)后期生長(zhǎng)，通過(guò)優(yōu)化毛竹立竹結(jié)構(gòu)和林肥管理來(lái)提高毛竹林經(jīng)營(yíng)綜合效益。

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Comparison of PSⅡchlorophyll lluorescence characteristic at canopy layers in different agedPhyllostachys edulis

ZHU Honga, WEN Guoshenga,b
(a. School of Forestry and Biotechnology; b. Cultivation Base for State Key Laboratory of Subtropical Silviculture, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, Zhejiang, China)

A study on daily variation and Characteristic of PSⅡchlorophyll fluorescence at canopy layers in leaves of Phyllostachys edulis of three different years old, a dominant bamboo species in subtropical evergreen broadleaved forest of China were conducted. The parameters were measured by portable chlorophyll fluorometer (PAM-2100) and chlorophyll meter (SPAD-502) on a fixed observation tower in Qingshan Mountain Linan, Zhejiang Province. The results showed that Mean daily variation of fluorescence parameters(NPQ,qN, ETR), PSII reversible recovery ability (Ft,Fo,Fm) and rapid light curve (α, ETRmax, Ik) were in the same order: 4 years old bamboo＞2 years old bamboo＞6 years old bamboo, indicated that under the same conditions, 4 years old bamboo had optimum photosynthetic performance followed with 2 years old bamboo and 6 years old bamboo; 2 years old bamboo recorded high value in SPAD,Fv/Fo,Fv/Fm, Re flected its higher potential energy utilization and the ability of resistance to environmental stresses; There was a tendency that leaf SPAD of 2 years old bamboo were decreased with increasing age in rapid growth period; Correlation Analysis showed that the SAPD had high signi ficant positive correlation with Yield andFv/Fo(P＜0.01), had high signi ficant negative correlation with PAR, ETR andFt(P＜0.01), and also had signi ficant negative correlation with NPQ (P＜0.05)，demonstrated that the SPAD index had important reference value in the process of the research on bamboo chlorophyll fluorescence; Principal Components Analysis further suggested PSⅡchlorophyll fluorescence parameters involving fluorescence Yield and energy dissipation under light adaptation,light use ef ficiency under dark adaptation and relative electron transfer rates in three main aspects may be used as an effective probe in research of Photosynthetic Physiology.Therefore，from the perspective of intensive management of Phyllostachy edulis，proportion of 4 years old bamboo (or II degree bamboo) should be enhanced properly，selective cutting above 6 years old bamboo in time (or Ⅲdegree bamboo), meanwhile, additional nitrogenous fertilization applied in June, in order to promote the growth of late stage. All in all,Through optimizing the structure of bamboo standing and application of fertilization to enhance the bene fits of moso bamboo forest management comprehensively.

Phyllostachys edulis; canopy layer; PSⅡchlorophyll fluorescence; correlative analysis; daily variation; rapid light curve;age structure; selective cutting

S718.43；S795.7

A

1673-923X(2017)01-0012-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.01.003

2015-06-20

國(guó)家自然科學(xué)基金（31270497）；省院合作項(xiàng)目（2014SY16）

朱 弘，碩士研究生 通訊作者：溫國(guó)勝，教授； E-mail： wgs@zafu.edu.cn

朱 弘，溫國(guó)勝. 不同竹齡毛竹冠層葉片PSⅡ葉綠素?zé)晒馓匦缘谋容^[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017, 37(1): 12-19.

[本文編校：謝榮秀]