13 種瀕危植物生長(zhǎng)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的比較

麥志通，洪文君，蔡開朗，陳偉玉，劉俊

三亞市林業(yè)科學(xué)研究院，海南三亞 572000

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，伴隨而來的環(huán)境污染、對(duì)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞以及造成森林資源加速消失、環(huán)境惡化，大批物種已滅絕或處于瀕危狀態(tài)[1]。因此，保護(hù)珍稀瀕危植物是迫在眉睫的問題，也是保護(hù)自然和地球的重要部分，對(duì)維持生態(tài)平衡和生物多樣性的保護(hù)具有重要的意義。

光影響著植物生長(zhǎng)以及更新，不同生態(tài)習(xí)性的植物生長(zhǎng)適應(yīng)能力不同，研究瀕危植物的生長(zhǎng)適應(yīng)能力，特別是瀕危植物光合生理能力與其生存力和環(huán)境適應(yīng)性的密切相關(guān)[2-3]。植物葉綠素?zé)晒馓匦缘淖兓Ｗ鳛楣夂献饔醚芯康闹笜?biāo)之一，能反映植物遺傳特性和生長(zhǎng)環(huán)境的長(zhǎng)期作用[4-5]。近些年，許多研究學(xué)者報(bào)道了瀕危植物的葉綠素?zé)晒鈪?shù)來研究其光照強(qiáng)度的適應(yīng)性[6-12]。海南島地處熱帶北緣，研究瀕危植物的生長(zhǎng)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)對(duì)瀕危物種的保護(hù)狀況及提高保護(hù)效率方法具有重要意義。該研究以收集13 種瀕危植物為研究對(duì)象，比較其生長(zhǎng)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)差異，旨在了解不同瀕危植物的生長(zhǎng)及光合生理特性，為瀕危植物的進(jìn)一步引種提供參考依據(jù)。

1 研究地概況

試驗(yàn)地位于三亞市天涯區(qū)三亞市林業(yè)科學(xué)研究院（18°21′N，108°56′E）。三亞為熱帶海洋季風(fēng)氣候，全年暖熱，雨量充沛，年日照時(shí)數(shù)為1750h～2650h，年平均氣溫26.5℃。土壤為輕壤土至磚紅壤土，pH 為6.2～7.3 之間。

2 試驗(yàn)材料及測(cè)定指標(biāo)

2.1 試驗(yàn)材料

2021 年2 月，把所收集的13 種瀕危植物栽植于試驗(yàn)地，平均苗高在0.5m～0.9m 之間，平均地徑在1.08cm～1.56cm（表1）。栽植密度為2.5m×2.5m，每個(gè)樹種10 株～30 株，栽植后進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)護(hù)管理。栽植0.5a 后，測(cè)定其苗木凈生長(zhǎng)量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)。

表1 13 個(gè)瀕危樹種的基本信息Tab.1 The Basic Information of 13 Endangered Tree Species

2.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定

在晴朗無風(fēng)光照充足的2d，選擇生長(zhǎng)健康、無病蟲害的苗木，取東南朝向的頂部成長(zhǎng)健康的代表性枝葉，采用FluorCam 葉綠素?zé)晒獬上駜x進(jìn)行測(cè)定樹種的葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)。初始熒光（F0）是黑暗適應(yīng)30 min 后的葉片在弱調(diào)制光（0.05μmol·m-2·s-1）誘導(dǎo)下產(chǎn)生的，最大熒光(Fm)則是在F0之后用強(qiáng)飽和脈沖光(＞4000μmol·m-2·s-1)激發(fā)測(cè)得，最大可變熒光Fv=Fm-F0，PS Ⅱ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和PS Ⅱ潛在光化學(xué)效率(Fv/F0)。每個(gè)樹種測(cè)定3株，每株苗木測(cè)定3 片葉子。

2.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖，方差分析和相關(guān)性分析等采用SPSS21.0 軟件。

3 結(jié)果與分析

3.1 生長(zhǎng)量比較

生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示（表2），海南假韶子的苗高凈生長(zhǎng)量最大，為36.24cm，海南風(fēng)吹楠、海南大風(fēng)子、囊瓣木等6 個(gè)樹種的苗高凈生長(zhǎng)量在10cm～20cm 之間，華蓋木、馨香木蘭等6 個(gè)樹種的苗高凈生長(zhǎng)量在5cm～10cm 之間，無翼坡壘苗高凈生長(zhǎng)量最?。?.69cm）。地徑凈生長(zhǎng)量以海南風(fēng)吹楠、囊瓣木、海南假韶子等較快，云南擬單性木蘭、華蓋木、雞毛松等地徑生長(zhǎng)較慢。

表2 13 個(gè)瀕危樹種生長(zhǎng)量比較Tab.2 Comparison the Growth of 13 Endangered Tree Species

3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)比較

葉綠素?zé)晒鈪?shù)方差分析結(jié)果顯示，雞毛松、合果木、華蓋木和樂東擬單性木蘭等13 個(gè)樹種的葉綠素?zé)晒獾某跏紵晒釬0、最大熒光Fm、可變熒光Fv參數(shù)和PS Ⅱ最大光化學(xué)效率Fv/Fm 差異性達(dá)極顯著水平（p＜0.01），但PS Ⅱ潛在光化學(xué)效率Fv/F0未達(dá)到顯著水平（表3）。

表3 13 種瀕危樹種葉綠素?zé)晒鈪?shù)方差分析Tab.3 Variance Analysis of 13 Endangered Tree Species

13 個(gè)瀕危樹種的葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)值見表4。華蓋木、梭果玉蕊和海南假韶子的F0較大，與其它樹種差異達(dá)到顯著性；云南擬單性木蘭、華蓋木、梭果玉蕊和海南假韶子Fm值均在640 以上，顯著高于其它樹種；可變熒光Fv 值以云南擬單性木蘭和海南假韶子較高，也顯著高于其它樹種。樹種間的PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm差異不顯著，海南大風(fēng)子和囊瓣木Fv/F0值顯著高于其它樹種。

表4 13 個(gè)瀕危樹種葉綠素?zé)晒鈪?shù)比較Tab.4 Comparison on Chlorophyll Fluorescence Parameters of 13 Endangered Tree Species

3.3 相關(guān)性分析

應(yīng)用樹種的苗木生長(zhǎng)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，苗高與地徑、Fv 呈顯著正相關(guān)，地徑與Fv 呈顯著正相關(guān)，F(xiàn)0與Fm呈極顯著相關(guān)，與Fv呈顯著正相關(guān)，與Fv/Fm呈顯著負(fù)相關(guān)；Fm與Fv呈極顯著正相關(guān)，F(xiàn)v/Fm與Fv/F0呈顯著正相關(guān)，其它指標(biāo)間尚未達(dá)到相關(guān)性（表5）。

表5 苗木生長(zhǎng)與葉綠素?zé)晒鈪?shù)相關(guān)性Tab.5 Correlation the Seedling Growth and Chlorophyll Fluorescence Parameters

4 討論

該研究結(jié)果顯示，引種13 種瀕危植物在自然光條件下生長(zhǎng)0.5a 后，不同瀕危植物的生長(zhǎng)量存在較大差異，海南假韶子、海南風(fēng)吹楠、海南大風(fēng)子、囊瓣木等樹種表現(xiàn)出較快的苗高和地徑生長(zhǎng)，合果木、望天樹、雞毛松和無翼坡壘等樹種生長(zhǎng)較慢。由此可見，不同植物生長(zhǎng)速度影響著樹種間的生長(zhǎng)差異，也與自身生物學(xué)特性有關(guān)。

研究表明，在自然光條件下植物光合生理特性有著較大差異[13]。初始熒光F0表示逆境對(duì)植物葉片PSⅡ永久性傷害程度，最大熒光Fm表示的是通過PSⅡ的電子傳遞狀況，可變熒光Fv則表示PSⅡ光化學(xué)活性的大小[14]。研究結(jié)果顯示，在非脅迫條件下，華蓋木、梭果玉蕊、海南假韶子、云南擬單性木蘭等葉片F(xiàn)0、Fm、Fv值較大，表明這些植物對(duì)光環(huán)境有著較強(qiáng)的適應(yīng)能力。研究表明，強(qiáng)光或弱光會(huì)抑制植物光合作用。柴勝豐等[7]研究表明強(qiáng)光脅迫了毛瓣金花茶（Camellia nitidissima）葉綠素?zé)晒鈪?shù)；洪文君等[15]研究表明海南假韶子成年樹的F0、Fm、Fv高于林下幼苗，且強(qiáng)光和弱光均導(dǎo)致PSⅡ部分失活；劉建鋒等[11]究表明崖柏（Thuja sutchuenensis）對(duì)光具有較強(qiáng)的耐受范圍。該研究中13 個(gè)瀕危樹種的F0、Fm、F 和Fv/Fm差異性達(dá)極顯著水平，反映它們?nèi)~片的PSⅡ原始光能轉(zhuǎn)換效率和潛在活性、PSⅡ的潛在熱耗散能力差別較大。

絕大多數(shù)高等植物在非脅迫環(huán)境下葉綠素?zé)晒釬v/Fm值在0.75～0.85[16-17]。該研究結(jié)果顯示，樂東擬單性木蘭、云南擬單性木蘭、囊瓣木、海南風(fēng)吹楠、海南大風(fēng)子、無翼坡壘和海南假韶子Fv/Fm值均在0.75 以上，表明它們適于該引種生長(zhǎng)環(huán)境。此外，這些樹種也具有較高的PSⅡ潛在光化學(xué)效率Fv/F0，與其他瀕危樹種相比，其捕獲激發(fā)光能效率的能力較強(qiáng)，且其PSⅡ的潛在活性較大。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，瀕危植物的苗木生長(zhǎng)與葉綠素?zé)晒鈪?shù)具有一定的相關(guān)性。該研究?jī)H對(duì)非脅迫生長(zhǎng)環(huán)境下的瀕危植物生長(zhǎng)量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)差異分析，為這些瀕危植物的保護(hù)和遷地保護(hù)提供理論依據(jù)和奠定基礎(chǔ)。