13 種瀕危植物生長及葉綠素熒光參數的比較

麥志通，洪文君，蔡開朗，陳偉玉，劉俊

三亞市林業科學研究院，海南三亞 572000

隨著經濟的快速發展，伴隨而來的環境污染、對生態環境的嚴重破壞以及造成森林資源加速消失、環境惡化，大批物種已滅絕或處于瀕危狀態[1]。因此，保護珍稀瀕危植物是迫在眉睫的問題，也是保護自然和地球的重要部分，對維持生態平衡和生物多樣性的保護具有重要的意義。

光影響著植物生長以及更新，不同生態習性的植物生長適應能力不同，研究瀕危植物的生長適應能力，特別是瀕危植物光合生理能力與其生存力和環境適應性的密切相關[2-3]。植物葉綠素熒光特性的變化常作為光合作用研究的指標之一，能反映植物遺傳特性和生長環境的長期作用[4-5]。近些年，許多研究學者報道了瀕危植物的葉綠素熒光參數來研究其光照強度的適應性[6-12]。海南島地處熱帶北緣，研究瀕危植物的生長及葉綠素熒光參數對瀕危物種的保護狀況及提高保護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象，比較其生長及葉綠素熒光參數差異，旨在了解不同瀕危植物的生長及光合生理特性，為瀕危植物的進一步引種提供參考依據。

1 研究地概況

試驗地位于三亞市天涯區三亞市林業科學研究院（18°21′N，108°56′E）。三亞為熱帶海洋季風氣候，全年暖熱，雨量充沛，年日照時數為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 試驗材料及測定指標

2.1 試驗材料

2021 年2 月，把所收集的13 種瀕危植物栽植于試驗地，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，每個樹種10 株～30 株，栽植后進行常規養護管理。栽植0.5a 后，測定其苗木凈生長量及葉綠素熒光參數。

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

2.2 葉綠素熒光參數測定

在晴朗無風光照充足的2d，選擇生長健康、無病蟲害的苗木，取東南朝向的頂部成長健康的代表性枝葉，采用FluorCam 葉綠素熒光成像儀進行測定樹種的葉綠素熒光動力學參數。初始熒光（F0）是黑暗適應30 min 后的葉片在弱調制光（0.05μmol·m-2·s-1）誘導下產生的，最大熒光(Fm)則是在F0之后用強飽和脈沖光(＞4000μmol·m-2·s-1)激發測得，最大可變熒光Fv=Fm-F0，PS Ⅱ最大光化學效率(Fv/Fm)和PS Ⅱ潛在光化學效率(Fv/F0)。每個樹種測定3株，每株苗木測定3 片葉子。

2.3 數據分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2010 進行統計分析和作圖，方差分析和相關性分析等采用SPSS21.0 軟件。

3 結果與分析

3.1 生長量比較

生長監測結果顯示（表2），海南假韶子的苗高凈生長量最大，為36.24cm，海南風吹楠、海南大風子、囊瓣木等6 個樹種的苗高凈生長量在10cm～20cm 之間，華蓋木、馨香木蘭等6 個樹種的苗高凈生長量在5cm～10cm 之間，無翼坡壘苗高凈生長量最小（5.69cm）。地徑凈生長量以海南風吹楠、囊瓣木、海南假韶子等較快，云南擬單性木蘭、華蓋木、雞毛松等地徑生長較慢。

表2 13 個瀕危樹種生長量比較Tab.2 Comparison the Growth of 13 Endangered Tree Species

3.2 葉綠素熒光參數比較

葉綠素熒光參數方差分析結果顯示，雞毛松、合果木、華蓋木和樂東擬單性木蘭等13 個樹種的葉綠素熒光的初始熒光F0、最大熒光Fm、可變熒光Fv參數和PS Ⅱ最大光化學效率Fv/Fm 差異性達極顯著水平（p＜0.01），但PS Ⅱ潛在光化學效率Fv/F0未達到顯著水平（表3）。

表3 13 種瀕危樹種葉綠素熒光參數方差分析Tab.3 Variance Analysis of 13 Endangered Tree Species

13 個瀕危樹種的葉片葉綠素熒光參數值見表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最大光化學效率Fv/Fm差異不顯著，海南大風子和囊瓣木Fv/F0值顯著高于其它樹種。

表4 13 個瀕危樹種葉綠素熒光參數比較Tab.4 Comparison on Chlorophyll Fluorescence Parameters of 13 Endangered Tree Species

3.3 相關性分析

應用樹種的苗木生長和葉綠素熒光參數指標進行相關性分析，苗高與地徑、Fv 呈顯著正相關，地徑與Fv 呈顯著正相關，F0與Fm呈極顯著相關，與Fv呈顯著正相關，與Fv/Fm呈顯著負相關；Fm與Fv呈極顯著正相關，Fv/Fm與Fv/F0呈顯著正相關，其它指標間尚未達到相關性（表5）。

表5 苗木生長與葉綠素熒光參數相關性Tab.5 Correlation the Seedling Growth and Chlorophyll Fluorescence Parameters

4 討論

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

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光化學活性的大小[14]。研究結果顯示，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F0、Fm、Fv值較大，表明這些植物對光環境有著較強的適應能力。研究表明，強光或弱光會抑制植物光合作用。柴勝豐等[7]研究表明強光脅迫了毛瓣金花茶（Camellia nitidissima）葉綠素熒光參數；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，且強光和弱光均導致PSⅡ部分失活；劉建鋒等[11]究表明崖柏（Thuja sutchuenensis）對光具有較強的耐受范圍。該研究中13 個瀕危樹種的F0、Fm、F 和Fv/Fm差異性達極顯著水平，反映它們葉片的PSⅡ原始光能轉換效率和潛在活性、PSⅡ的潛在熱耗散能力差別較大。

絕大多數高等植物在非脅迫環境下葉綠素熒光Fv/Fm值在0.75～0.85[16-17]。該研究結果顯示，樂東擬單性木蘭、云南擬單性木蘭、囊瓣木、海南風吹楠、海南大風子、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環境。此外，這些樹種也具有較高的PSⅡ潛在光化學效率Fv/F0，與其他瀕危樹種相比，其捕獲激發光能效率的能力較強，且其PSⅡ的潛在活性較大。相關性分析結果顯示，瀕危植物的苗木生長與葉綠素熒光參數具有一定的相關性。該研究僅對非脅迫生長環境下的瀕危植物生長量及葉綠素熒光參數差異分析，為這些瀕危植物的保護和遷地保護提供理論依據和奠定基礎。