（园林植物与观赏园艺专业论文）上海引进彩叶树种叶色表现的生理特性研究.pdf

摘要 摘要 光合作用直接影响彩叶树种的生长和叶片色素含量，进而影响彩叶树种的叶色表 现。因此研究彩叶树种的光合特性有着重要的理论价值和实际意义。本文以槭树科槭属 鸡爪槭的栽培品种血红鸡爪槭 口c e rp a l m a t u m b l o o d g o o d ，) 为研究对象，通过 测定分析光响应曲线、c 0 2 响应曲线、温度响应曲线、光合作用日变化以及叶片色素含 量变化等生理特性，探讨彩叶树种叶色变化的生理特征。研究结果表明： 1 光响应曲线 光合作用的光补偿点( l c p ) 为3 2 6 6 1 a m o l m - 2 s ，光饱和点( l s p ) 为12 6 0 9 m o l m - 2 s ， 量子产率( a q y ) 为0 0 1 9 7 ，属于喜光树种，对光照的要求较高，在栽培生产中应选择光 照充足的地方建园。 2 c 0 2 及温度响应曲线 ( 1 ) 光合作用的c 0 2 补偿点为4 9 3 4 9 m o l m - 2 s 一，c 0 2 饱和点为9 91 6 7 9 m o l m - 2 s ，羧 化效率为0 0 1 1 6 ，对c 0 2 浓度变化的适应范围比较广，利用率不高；( 2 ) 温度适应范围 为5 - - 4 0 ，在2 5 - 2 7 之间光合速率最大。 3 光合作用的日变化 ( 1 ) 光合作用的日变化呈双峰曲线，其净光合速率在夏季晴天中午明显降低，出现 “光合午休 现象：( 2 ) 遮荫降低了全天的净光合速率：( 3 ) 净光合速率的日变化蓝光 绿光 红光，对蓝光的吸收利用率较高；( 4 ) 不同的土壤水分条件下，全天的净光合速率 日变化为正常 轻度干旱 重度干旱。 4 不同环境因子对叶片色素含量的影响 ( 1 ) 随着光照强度的减弱，叶片中光合色素的含量增多，花色素苷、可溶性糖、淀粉 含量都呈减少趋势，方差分析表明，光照水平对叶绿素、花色素苷以及碳水化合物含量 的影响都达到显著水平，对类胡萝卜素含量的影响不显著，相关性分析表明，光合色素 含量之间呈显著正相关；花色素苷含量与可溶性糖浓度含量呈显著正相关，与光合色素 含量都呈负相关；( 2 ) - 2 种光质下叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量为红色、蓝色遮光膜最 高，花色素苷、可溶性糖、淀粉浓度含量在蓝光下较高，可见光对叶片中花色素苷的作 用属于蓝光效应，且蓝光有利于花色素苷以及碳水化合物的形成与积累，方差分析以及 多重比较表明，光质对花色素苷以及淀粉含量的影响达极显著水平；( 3 ) - - 种土壤水分条 件下光合色素含量是正常 轻度干旱 重度干旱，花色素苷、可溶性糖和淀粉含量为轻 度干旱 正常 重度干旱，轻度干旱有利于花色素苷的积累。 关键词：血红鸡爪槭光合生理光强光质土壤水分叶片色素 东北林业大学硕士学位论文 a b s t r a c t p h o t o s y n t h e s i sd i r e c t l yi n f l u e n c e st h eg r o w t hs p e e da n dl e a fp i g m e n tc o n t e n t ，a n df u r t h e r a f f e c t st h ec o l o re x p r e s s i o no fl e a v e so ft h ec o l o r e d - l e a ft r e e s s oi th a si m p o r t a n tt h e o r e t i c a l v a l u ea n dr e a l i s t i cs i g n i f i c a n c et os t u d yo nt h ep h o t o s y n t h e s i sa n dc o l o re x p r e s s i o no fc o l o r e d l e a ft r e e s i nt h i sp a p e r , u s e do n eo fn u r s i n gv a r i e t yo fa c e rl 一a c e rp a l m a t u m b l o o d g o o d a sm a t e r i a l ，w em e a s u r e dt h el i g h tr e s p o n s ec u r v e ，c 0 2r e s p o n s ec u r v e ，t e m p e r a t u r er e s p o n s e c u r v e ，d i u r n a lv a r i a t i o no fp h o t o s y n t h e t i c c h a r a c t e r s ，p i g m e n tc o n t e n t ，a n d s oo n ，a n d d i s c u s s e dt h ep h y s i o l o g i c a lc h a r a c t e r so fc o l o re x p r e s s i o no fl e a v e si nt r e e t h er e s u l t ss h o w e d t h a t ： 1 l i g h tr e s p o n s ec u r v e t h el i g h tc o m p e n s a t ea n ds a t u r a t e dp o i n t sw e r e3 2 6 6 9 m o l m - 2 s a n d12 6 0 9 m o l m - 2 s 。1 r e s p e c t i v e l y , t h ea p p a r e n tq u a n t u me f f i c i e n c yw a s0 0 19 7 ，i tl i k e sl i g h tv e r ym u c ha n dm u s tb e p l a n t e di nl i g h t - e n o u g hp l a c e 2 c 0 2a n dt e m p e r a t u r er e s p o n s ec u r v e s ( 1 ) t h ec 0 2c o m p e n s a t ea n ds a t u r a t e dp o i n t sw e r e4 9 3 4j t m o l m - 2 s a n d9 91 6 7 9 m o l m 2 s - i r e s p e c t i v e l y , t h ec a r b o x y l a t i n ge f f i c i e n c yi s 0 0116 ，i tw a sf i tt o t h el a r g e - s c a l ec 0 2 s t r e n g t hc h a n g i n g ，b u ti t w a sh a v et h el o w e rc 0 2s t r e n g t hu t i l i z a t i o n ；( 2 ) t h e a d a p t i v e t e m p e r a t u r e5 - - 4 0 ca n dt h ep r o p e rt e m p e r a t u r ef o rp h o t o s y n t h e s i sw a s2 5 2 7 c 3 t h ed i u r n a lv a r i a t i o no fp h o t o s y n t h e s i s ( 1 ) t h ed i u r n a lv a r i a t i o no fp nw a s “t w o - p e a k t y p e ”，p nw a sr e d u c e dr e m a r k a b l yi n s u m m e rn o o n t i m ea n d a p p e a r e dr e m a r k a b l e “n o o n d r o p ”p h e n o m e n o n ；( 2 ) s h a d i n gw a s r e d u c e dt h ed i u r n a lp n ；( 3 ) d i u r n a lv a r i a t i o no fp nw a s ：b l u el i g h tw a sh i g h e s ta n dt h e ng r e e n l i g h t ，r e dl i g h tl o w e s ti nt h r e ek i n d so fl i g h t s ，i tw a sh a v eh i g h e ru t i l i t yi nb l u el i g h t ；( 4 ) d i u r n a l v a r i a t i o no fp nw a s ：n a t u r a lw a t e rs o i lw a sh i g h t e s ta n dt h e nl i g h td r o u g h t ，h e a v yd r o u g h t l o w e s ti nt h r e ek i n d so fs o i lw a t e r 4 v a r i a t i o no fl e a v e sp i g m e n tc o n t e n tu n d e rd i f f e r e n te n v i r o n m e n t ( 1 ) t h ew e a k e rt h el i g h tb e c a m e ，t h em o r et h ea n t h o c y a n i n c o n t e n to fl e a v e sw a s ， m e a n w h i l et h ec o n t e n t so fs u g a ra n dt h es t a r c hw e r ed e c r e a s i n g ；v a r i a n c ea n a l y s i ss h o w e dt h a t t h el i g h tl e v e lw a se f f e c t e dr e m a r k a b l yo nt h ec h l o r o p h y l l ，a n t h o c y a n i na n dc a r b o h y r d r a t ea n d u n r e m a r k a b l yo nt h ec a r o t e n o i d ；c o r r e l a t ea n a l y s i sa l s os h o w e dt h a tt h e r ew e r ep o s i t i v e c o r r e l a t i o nb e t w e e np l a s t i dp i g m e n t sa n ds u g a r , b u tn e g a t i v ec o r r e l a t i o nw i t hp l a s t i dp i g m e n t s ； ( 2 ) u n d e rt h er e da n db l u el i g h t ，t h ec h l o r o p h yi ia n dc a r b o h y d r a t ec o n t e n tw e r eh i g h e r ；t h e c o n t e n t so fa n t h o c y a n i n ，s u g a ra n ds t a r c hw e r eh i g h e ri nt h eb l u el i g h t ；s h o w e dt h a tv i s i b l e l i g h t a f f e c t e da n t h o c y a n i n ，s a m ew i t hb l u e l i g h t ，a n db l u el i g h tw a si n f a v o ro ft h e a c c u m u l a t i o no ft h ea n t h o c y a n i na n dc a r b o h y d r a t e ；v a r i a n c ea n a l y s i sa n dm u l t i p l ec o m p a r i s o n i i - 1 _ 1 a b s t r a c t s h o w e dt h a tl i g h tq u a l i t ya f f e c t e dr e m a r k a b l yt ot h ec o n t e n to ft h ea n t h o c y a n i na n ds t a r c h ； ( 3 ) i nt h et h r e ew a t e rs o i l ，c o n t e n t so fp l a s t i dp i g m e n to fl e a v e sw a s ：n a t u r a lw a t e rs o i lw a s h i g h t e s ta n dt h e nl i g h td r o u g h t ，h e a v yd r o u g h tw a sl o w e s ta n dc o n t e n t so fa n t h o c y a n i n ，s u g a r ， a n ds t a r c hw e r e ：l i g h td r o u g h tw a sh i g h t e s ta n dt h e nn a t u r a lw a t e rs o i l ，h e a v yd r o u g h t w a st h e l o w e s t ，l i g h td r o u g h tw a si nf a v o ro ft h ea c c u m u l a t i o no ft h ea n t h o c y a n i n k e y w o r d s ：a c e rp a l m a t u m b l o o d g o o d p h o t o s y n t h e s i sp h y s i o l o g y l i g h t l e v e l l i g h tq u a l i t y s o i lw a t e r l e a v e sp i g m e n t i i i l 绪论 1 绪论 1 1 彩叶树种定义及分类 彩叶树种是指呈现红色、黄色、紫色等异于绿色的颜色，而具有较高观赏价值的树 种。在园林应用中根据彩叶树种叶色变化的特点，可以分为春色叶树种、常色叶树种、 斑色叶树种和秋色叶树种等。 春色叶树种是指春季新发生的嫩叶显著不同叶色的树种【i 】。春色叶树种的新叶一般 呈现红色、紫色或黄色，如石楠( 尸切d f 拥妇s p ，“肠r 口) 臭椿似妇玎胁搬口f 洳f m 口) 的春叶为紫 红色，山麻杆0 触d 朋p 口咖触d 的新叶为胭脂红色，垂柳侧及6 口匆咖门石栎 ( f f d c 口印淞砌6 ，口) 的新叶为黄色，樟树( c f 玎门口小d 肌”小c 口，印 d r 口) 的春叶或紫红或金黄。 嘴色叶树种是指一年四季叶色都固定呈现非绿色的树种。常色叶树种的叶色有许多 种【l j 。如红枫似c p ，- p 口加口f “朋a t r o p u 印m e u m ，) 红羽毛枫似c e ，艘，坍口f “m d i s s e c t u m o m a t 吡n ，) 的叶色为红色，紫叶矮樱( “删s c 括胞门口) 紫叶李c p ，傩咖旭p i s s a r d i i ) 紫 叶桃( 户p e 昭f c 口a t r o p u r e a ) 的叶色为紫红色，金叶女贞( 泓驴“，l v f c 叫) 金叶假连翘 ( d w 口甩幻印p 珊g o l d e nl e a v e s ) 的叶色为黄色，矮蓝偃松( p 砌淞p 甜，l 妇d 眦酊b l u e ，) 翠 柏( 勋6 f 门口田阳川口胁m e y e r i ) 的叶色为翠蓝色或蓝绿色。 斑色叶树种是指绿色叶片上具有其他颜色的斑点或条纹，或叶缘呈现异色镶边的树 种【。具有彩斑的观赏品种有洒金东赢珊瑚( 彳“c “6 口，印d 刀矗阳v 撕e g 砒i ) 金心大叶黄 杨陋”d 缈m 淞_ ，印d 玎f c 口a u r e u s ) 变叶木( g d d 融p 删v 口厂f e g 口，姗1 ) 等。 秋色叶树种是指那些秋季树叶变色比较均匀一致，持续时间长，观赏价值高的树种 【l 】。尽管所有的落叶树种在秋季都有叶片变色现象，但个别色泽不佳或持续时间短，使 其观赏价值降低，不宜称为秋色叶树种。大多数秋色叶树种的秋叶呈现红色，并有紫 红、暗红、鲜红、橙红、红褐等变化和各种过渡性颜色，部分种类秋叶为黄色。常见秋 叶红色的树种有五角枫似c p ，肌d ，l d ) 茶条槭似c p r 跏m 肠) 等，秋叶为黄色的有白蜡 ( n 锻拥淞c i | f ，l p 淞括) ，秋叶古铜色或红褐色的则有水杉忱r 傩p g 如f c i 胪幻s f r “6 0 埘吲大果 榆( 咖嬲m 口c r o c 口删) 等。 1 2 彩叶树种的呈色机理 彩叶树种的叶色表现是遗传因素和外部环境共同作用的结果：其通过改变树种叶片 中各种色素的种类、含量以及分布形成了多彩的叶色。 高等植物叶片中的色素主要有三大类：一为叶绿素类，主要有叶绿素a 、叶绿素b ： 二为类胡萝卜素类，主要有类胡萝卜素和叶黄素：三为类黄酮类色素，又称为花青素。 不同的色素在外观上表现为不同的颜色：叶绿素a 为蓝绿色，叶绿素b 为黄绿色，类胡萝 卜素为橙黄色，叶黄素为黄色，花青素在酸性和碱性条件下分别呈现红色或蓝色。树木 叶片呈色是相当复杂的，它与叶片细胞内色素的种类、含量以及在叶片中的分布有关 l 绪论 1 3 彩叶树种的光合特性 光合作用是植物的重要生理过程之一，构成植物体9 0 以上的干物质来自叶片的光 合产物。树木光合作用对碳的同化积累是树木生长和生产力形成的基础。树种不同，其 光合特征也有差异。彩叶树种作为一类特殊的观叶树种，虽叶色表现各有不同但都涉及 到光合色素的变化，因而光合特性和能力也必然受到影响，从而直接影响植株的生长速 度和生长量，并进一步影响植株生产周期。 1 3 1 彩叶树种光合作用的时间变化 在自然条件下，植物光合作用的日变化曲线大体上有两种类型，一种是单峰曲线 型，即叶片光合速率的日变化进程与光量子通量密度的日变化进程相类似，早晚低、中 午高：另一种是双峰曲线型，上午和下午各有一个高峰，下午的峰值往往低于上午的峰 值，在这两峰之间形成一个中午的低谷，这个低谷就是光合作用的“午睡”现象。光合 作用的“午睡”现象比较普遍，它在c 3 ，c 4 和c a m 植物中都有发生。研究表明，杉 木、杨树、杜仲、银杏【i6 1 7 】、核桃、鹅掌揪、沙棘、茶树等树种光合作用的日变化均表 现出“午睡”现象。光合“午睡”现象的形成，既有生态的因素又有生理和生化因素的 影响。有研究表明，除了强太阳光之外，土壤水分不足、空气湿度较低是引起光合“午 睡”现象的重要环境因素，气孔的部分关闭是导致光合“午睡”现象的重要生理因素f 1 8 j 。 光合作用表现出明显的季节变化。一般地，植物在夏季和秋季光合作用较强，夏季 光合速率最高；在春季和冬季，植物光合作用相对较弱，冬季植物光合速率最低。不同 植物种类、同一植物在不同生态环境条件下其光合作用表现出不同的季节变化规律。许 多树木如板栗【9 ，2 0 1 、核桃、梨树【2 、四川恺木、松树等的光合作用季节变化，均表现出 双峰曲线型，光合速率的两个峰值一般出现在夏季和秋季，峰谷亦出现在这两个季节， 这主要与树木的生长状况、生态因子的不协调有关。在影响光合作用年变化的生态生理 因子中，以光照、气温、叶面积和气孔导度为主导因子。 1 3 2 彩叶树种光合能力 一般认为叶色突变减少了捕光色素蛋白复合体的含量，因而影响到光系统i i 供体侧 的稳定性，使突变体对光强和高温的耐受性比野生型降低【2 2 1 ，但对南黄大麦田1 的研究表 明：叶色突变体的饱和光强较普通绿叶植物高，在强光下有较强的热耗散能力。这可能 是因为天线色素叶绿素b 的含量处在一定水平，使叶绿素加处于较为适当的范围，使 植株既有一定的捕光能力又能避免光照过强引起的光抑制，并且类胡萝卜素降低较少也 对其有一定的作用1 2 4 1 。 彩叶树种的光合能力一般较绿色树种低。日本花叶卫矛【2 5 】的黄色叶片同正常叶片相 比表观量子效率低；这可能是聚光色素蛋白复合体减少的结果。欧美夹竹桃叶片的黄色 部分几乎没有光合能力，这一点通过较低的叶绿素荧光可证明1 2 6 】：变异叶片的绿色组织 通过较高的光合能力来补偿黄色部分的缺陷1 2 。但是也有一些彩叶树种的光合能力并没 有降低，反而比普通绿叶树树种高，如美国红栌的光合速率明显高于普通黄栌，这可能 东北林业大学硕士学位论文 考：( 1 ) 我国的彩叶树种的种资资源丰富，但没有对种资资源进行整理和归类，彩叶树种 的种质资源到底有多少，资源如何开发利用：( 2 ) 彩叶树种的引种尽管已进行多年，但只 停留在少数品种的栽培条件的浅层研究上，把彩叶树种引种繁育作为一个产业发展的还 不多，如何进行引种以及引种的适应性问题，如何选育新品种：( 3 ) 虽然对彩叶树种的叶 色生理生化进行了初步的研究，但是对彩叶树种的系统研究工作还没有起步，彩叶树种 叶色的遗传特点如何。 国际上对彩叶植物的研究利用分为四个层次：一是发现、固定和收集彩叶植物的种 质资源和变异，作为新的类型或新的品种注册，置于专利保护之下，并使之商业化，这 是基于应用的保护，园艺家的研究多为此类，荷兰方面的工作最为出色。二是对其成因 的研究，主要研究其性状的遗传规律，推断其形成机制：这是普通遗传学的研究。三是 细胞遗传的研究，对大多数彩斑树的研究主要集中在这一水平。四是分子遗传学的研 究，学者们发现玉米彩粒的出现是由于广泛存在转座遗传因子系统，并试图用这些系统 分离基因，再通过基因工程方法培育新的品种l l o j 。 1 6 研究目的与意义 近几年，北京、上海等城市的绿地、公园应用了大量的彩叶树种，但有关彩叶树种 的生理生态特性方面的理论研究比较少，这就使彩叶树种在新品种选育、栽培管理措施 制定以及园林配置应用方面存在一定的盲目性。国外对彩叶树种理论研究开始的比较 早，相对比较成熟；国内尚处于初步起步阶段【l 5 | 。 上海近几年引入不少彩叶树种，但存在一些问题：( 1 ) 种子成活率不高；直接引进彩 叶树种种子进行实生苗繁殖，据有关资料表明，成活率大约l o ，有的甚至低于1 0 ； ( 2 ) 土壤酸碱度和昼夜温差限制：彩叶树种喜酸性土壤，上海地区的土壤多为中性偏碱 性；彩叶树种叶色变化与昼夜温差密切相关，上海地区的昼夜温差小限制了其叶色表 现；( 3 ) 盲目引进，没有进行生理生态和适应性方面的研究。 槭树科槭属似c p ，l ) 大多数种类极具观赏价值，是温带最重要的观赏树木：约1 2 0 余种，主要集中在东亚大陆一带，有8 6 种：日本2 4 种l ；亚洲西部1 3 种；欧洲和北非 1 0 种；北美9 种。槭树属除矮型栽培变种外，均为小乔木或乔木，多数为落叶树种。该 属有些种经大量选育已有许多栽培变种，其中鸡爪槭似c 盯p 口砌n f h 朋) 种下变异最为突 出，现已有几百个栽培变种，有些栽培变种在日本栽培已经达几个世纪【4 9 1 。 上海市引种应用许多槭树科槭属树种，如元宝枫、五角枫、中华槭、三角枫、茶条 槭、樟叶槭、鸡爪槭等，尤其是鸡爪槭以及其下的变种如红枫、羽毛枫、红羽毛枫在上 海各大公园、绿地都广泛应用。 血红鸡爪槭似c e ，p 口加口f 口朋b l o o d g o o d ，) 系槭树科槭属鸡爪槭常见栽培品种之 一。直立灌木状乔木，叶片掌状5 7 裂，春、夏、秋三季叶片均为红色，颜色呈动态 变化，新叶血红色，随着叶龄的增大，叶片逐渐变成绿色；嫩枝、嫩芽都为血红色，老 枝暗红色，枝条交互对生：翅果血红色。其生长缓慢，适宜栽培范围为6 9 区，喜 东北林业大学硕士学位论文 2 实验设计和研究方法 2 0 0 5 年4 月，与上海汉枫集团合作购买了2 0 0 株血红鸡爪槭汨c e r p a l m a t u m b l o o d g o o d ) 一年生嫁接苗木，在上海农林职业技术学院苗圃内建立了实验种 群。实验材料选用的一年生生长一致的嫁接苗，种植于直径为3 0 c m 的花笳中，土壤为 富含有腐殖质的花土。 论文的设计是以一年生血红鸡爪槭嫁接苗为研究对象，研究光合特性以及不同 环境因子对叶片色素含量变化的影响。 2 - 1 实验材料 上海汉枫集团提供资料显示其为鸡爪槭栽培品种日本红枫红丝带( a c e r p a l m a t u m a t r o p u r p u r e u m ) ：但拉丁名是鸡爪槭栽培变种红枫的学名，通过拉丁 名、形态描述 4 9 , 5 0 , 51 , 5 2 1 以及实地周年观察发现原公司提供给我们的资料有偏差；引进的 鸡爪槭栽培品种应为血红鸡爪槭( a c e r p a l m a t u m b l o o d g o o d ，) 。 2 2 实验设计 2 2 1 光合特性的实验设计 实验材料按照正常管理，自然光照下，土壤水分保持在土壤含水量7 0 - - - , 8 0 ，土 壤为富含有腐殖质的花土；放置于温室外侧，光合特性试验种群5 0 株。选用美国“ c o r 公司生产的l i 6 4 0 0 便携式光合仪测定净光合速率( p n ) 、气孔导度( c o n d ) 、胞间c 0 2 浓度( c i ) 、蒸腾速率( t r m m 0 1 ) 、叶面水气压亏缺( v p d l ) 、空气湿度( t a i r ) 、叶面温度 ( t l e a 0 、样品室相对湿度( i m ) 、光合强度( p a r ) 等。所取叶片均达到生理成熟，叶龄相 对一致。每次测3 株，每株测定3 片叶，取平均值。 2 2 2 光合作用的光响应曲线 通过光合测定系统调节光合有效辐射，在0 1 7 0 0 m o l m - 2 s 。范围内，将光合有效 辐射( l e d 红一蓝光源) 设定( o 、5 0 、1 0 0 、2 0 0 、3 0 0 、4 0 0 、5 0 0 、6 0 0 、7 0 0 、8 0 0 、9 0 0 、 1 0 0 0 、11 0 0 、1 1 5 0 、1 2 0 0 、1 3 0 0 、1 4 0 0 、1 5 0 0 、1 6 0 0 、1 7 0 0 ) m o l m - 2 s 。1 等梯度测定净 光合速率，测定时通过系统控制叶片温度为2 0 士1 0 ，c 0 2 浓度为4 0 0 m m o l c 0 2 m o l 1 ，相对湿度为2 0 士1 0 。 2 2 3 光合作用的c 0 2 响应曲线 通过光合测定系统调节c 0 2 浓度，在o - 8 0 0 m m o l c 0 2 m o l 。范围内，设定( 0 、5 0 、 1 0 0 、2 0 0 、3 0 0 、4 0 0 、5 0 0 、6 0 0 、7 0 0 、8 0 0 ) m m o l c 0 2 t o o l d 等梯度测定净光合速率，测 定时通过系统控制叶片温度为2 0 士1 0 。c ，光合有效辐射为8 5 0 9 m o l m - 2 s ，相对湿度 为2 0 士l o 。 2 实验设计和研究方法 2 2 4 光合作用的表观量子效率( a q y ) 在0 - - 3 0 0 j r t m o l m - 2 s 。1 低光强范围内，将光合有效辐射( l e d 红一蓝光源) 设定( 0 、 5 0 、10 0 、2 0 0 、3 0 0 ) l u n o l m - 2 s 1 等梯度测定净光合速率，测定时通过系统控制叶片温度 为2 0 士1 0 ( 2 ，c 0 2 浓度为4 0 0 m m o l c 0 2 m o l ，相对湿度为2 0 士1 0 。将p n 和p a r 的 成对值进行直线回归，回归方程的斜率即为表观量子效率。 2 2 4 1 光合作用的羧化效率( c e ) 又称叶肉导度，是指c 0 2 浓度在0 - - 2 0 0 m m o l c 0 2 t o o l 1 范围内p n 与c 0 2 浓度对应 值的回归方程的斜率。设定( 0 、5 0 、1 0 0 、2 0 0 ) m m o l c 0 2 t o o l 1 等梯度测定净光合速率， 测定时通过系统控制叶片温度为2 0 士1 0 ( 2 ，光合有效辐射为8 5 0 u m o l m - 2 s 一，相对湿 度为2 0 士1 0 。 2 2 4 2 光合作用的温度曲线 通过光合测定系统调节待测叶片温度，在1 0 3 5 范围内，设定 ( 1 0 ，1 5 ，2 0 ，2 5 ，3 0 ，3 5 ) 等温度梯度测定净光合速率，测定时通过系统控制光合有效辐射为 1 0 0 0 1 上m o l m - 2 s ，c 0 2 浓度为4 0 0m m o l c 0 2 m o l 1 , 相对湿度为2 0 士1 0 。 2 2 4 3 光合作用的日变化 选取生长基本一致无病虫害的新梢，测定其从顶端数向阳面第3 、4 片叶。2 0 0 5 年 7 月份测定光合日进程中，选择晴朗无云的天气，从8 ：0 0 1 8 ：0 0 每隔2 h 在完全模拟 自然的条件下，进行测定，同时测量大气温度( z a ) 、大气c 0 2 浓度( c a ) 、光照强度 ( p a r ) 、大气水汽压( v p ) 、净光合速率( p n ) ，气孔导度( c o n d ) ，蒸腾速率( t r ) 、胞间c 0 2 浓度 ( c i ) 等生态、生理参数，每次测定3 次重复，取平均值：水分利用效率w u e = p n t r ；气 孔限制值l s = 1 c i c a 。 1 2 1 2 5 不同环境因子的实验设计 在诸多的环境因子中，选择了光强、光质、土壤水分三个因子分别作为单因子重复 处理，建立了不同环境因子处理的血红鸡爪槭幼苗实验种群。 2 2 5 1 不同光照水平的控制 通过覆盖中性遮荫网( 不改变光质) 的方法控制样地的光照水平。分别设全光照 ( 露地自然光，1 0 0 光强) 、一层白纱遮光、一层黑纱遮光和两层黑纱遮光四个光照梯 度，不同处理的光照水平变化见图2 1 。实验植株3 0 株，2 0 0 5 年7 - - - 9 月进行不同光照 梯度实验处理。 2 2 5 2 不同光质的控制 分别利用常熟市力宝装潢材料有限责任公司生产的红、绿、蓝三种颜色的遮光膜， 获得不同的光质，三种不同光质的光波波长范围见图2 2 。实验植株1 5 株，不同光质实 验处理时期同光照。 东北林业大学硕士学位论文 1 5 0 0 0 0 3 s1 0 0 0 0 0 瑙 藿5 0 0 0 0 蚰 0 8 ：0 01 0 ：0 0 1 2 ：0 0 1 4 ：0 0 1 6 ：0 0 时间，h - - 1 3 - - 自然光矗一一层白纱一一层黑纱e 一两层黑纱 图2 一l不同遮荫水平处理的光照强度 f i g 2 1 l i g h ti n t e n s i t i e so fd i f f e r e n ts h a d i n gp l o t s 1 2 0 1 0 0 蓬 8 0 垫6 0 蜊4 0 2 0 0 4 0 04 4 04 8 05 2 05 6 06 0 06 4 06 8 07 2 07 6 0 绿光 波长n m 一一一蓝光 图2 2 三种遮光膜透过波长和透光率 f i g 2 2 t h ew a v e l e n g t h sa n dt r a n s m i t t a n c er a t i o so ft h r e ec o l o rf i l m s 2 2 5 3 不同水分条件的控制 用人工浇水的方法控制土壤含水量。正常土壤平均含水量保持在7 0 - 8 0 ，轻度 干旱土壤平均含水量控制在3 0 - 5 0 ，重度干旱的土壤平均含水量控制在7 2 0 ， 各处理的土壤含水量变化见图2 3 。实验植株3 0 株，2 0 0 5 年7 8 月进行不同水分处 理。 1 0 0 盖瞄 * 6 0 篓 4 0 刊2 0 o o3691 21 51 82 l2 42 73 0 处理天数，d 正常十轻度干旱- x 一重度干旱 图2 3不同水分处理的土壤含水量 f i g 2 - 3 s o i lw a t e rc o n t e n t so ft h ed i f f e r e n tt r e a t m e n t s 1 0 2 实验设计和研究方法 2 3 研究方法 2 3 1 叶绿素、胡萝l 、素含量的提取与测定 参照x h 波软诺克及朱广廉等5 4 1 的方法。 2 3 1 1 提取 从植株上分别选取有代表性的新叶数枚，洗净擦干； 去叶柄及中脉剪碎混匀后，用电子天平准确称取0 0 3 9 叶片置于带塞的试管中： 加混合液( 8 0 丙酮与无水乙醇等体积) 3 m l ； 放在5 0 6 0 c 的水浴中快速提取2 0 m i n 至1 h ； 用t g l 1 6 g 离心机离心，取上清液。 2 3 1 2 测定吸光度 将上述提取液用7 5 2 型紫外可见光分光度计测定4 4 0 n m 、6 4 3 n m 、6 4 5 n m 处的吸光 度值( o d ) 。用混合液作对照。 2 3 1 3 含量计算 按l i c h t e n t h a l e r 的公式计算浓度： c a = 0 1 ( 9 7 8 0 d 6 6 3 旬9 9 0 d 6 4 5 ) c b = 0 1 ( 21 4 3 0 d “5 _ 4 6 5 0 d 6 6 3 ) c a + b = o 1 ( 5 13 0 d 6 6 3 + 2 0 4 4 0 d 6 4 5 ) c k = 0 1 ( 4 7 0 d 4 4 旷_ o 2 7 c a + b ) 式中：c a 叶绿素a 浓度( m g g - 1 f w ) c b 叶绿素b 浓度( m g g - 1 f w ) c a + 卜叶绿素a 和叶绿素b 的总浓度( m g g - 1 f w ) 2 3 2 花色素苷含量的提取与测定 参照唐前瑞( 2 0 0 3 ) 5 5 1 及何奕昆等( 1 9 9 5 ) 的方法。 2 3 2 1 提取液 采用四种提取液，即0 1 盐酸，1 盐酸甲醇，1 盐酸乙醇，1 0 浓盐酸甲醇进行 花色素苷提取。 2 3 2 2 提取 取材部位与时间同叶绿素。 用电子天平准确称取0 0 3 9 叶片： 剪碎( 2 3 m m ) ，置于试管中： 加入5 m l 提取液； 3 2 恒温箱中提取4 小时； 用t g l 1 6 g 离心离心，上清液供测定用。： 2 3 2 3 测定吸光度 用7 5 2 型紫外可见光光度计测定不同提取液的吸收光谱。用各自的提取液作对照。 东北林业大学硕士学位论文 用7 5 2 型紫外可见光光度计测定5 2 0 n m 处1 盐酸甲醇的吸光度值( o d ) 。用l 盐酸甲醇作对照 2 3 2 4 花色素苷相对含量计算 以每克鲜重在1 0 m l 提取液中0 1 0 d 为1 个色素单位，则：a = 1 0 吸光度( 色素 单位) 。 式中：a 一花色素苷相对含量( 色素单位) 1 个色素单位= 0 1o d 5 2 0 9 。f w1 0 m l 。1 ( 1 盐酸甲醇或1 盐酸乙醇提取液) 或= o 1o d s 2 0 9 1 f w1 0 m l 。1 ( 0 1 盐酸提取液) 本研究中花色素苷的提取与测定均以l 盐酸乙醇为提取液。重复3 次，取其平均值。 2 3 3 可溶性糖含量的提取与测定 参照文献【5 5 , 5 7 1 的方法。 2 3 3 1 试剂配制 蔗糖标准溶液配制：称取8 0 。c 烘箱中烘至恒重的蔗糖1 0 0 m g ，配制成5 0 0 m l 溶 液，即得每m l 含糖量为2 0 0 9 9 的标准溶液。 葸酮乙酸乙酯试剂配制：取葸酮分析纯1 0 0 0 9 ，溶于5 0 m l 乙酸乙酯中，藏于棕色 瓶中。在黑暗中可保存数周，如有结晶析出，可微热溶解。 2 3 3 2 可溶性糖的提取 称取新鲜叶片，擦净表面，剪碎混匀，称取o 1 9 ，共3 份，分别放入3 支试管中； 加入5 m l 蒸馏水，用塑料保鲜薄膜封口； 7 0 8 0 水浴锅中加热提取3 0 m i n ； 冷却，反复冲洗试管及残渣，定容至1 0 m l ； 滤液即为可溶性糖提取液。 2 3 3 3 显色测定 吸取上述糖提取液0 5 m i 于2 0 m l 试管中，加蒸馏水1 5 m l ； 加0 5 m l 葸酮乙酸乙酯试剂和5 m l 浓硫酸，混匀； 沸水浴中保温l m i n ，取出后自然冷却至室温； 于7 5 2 型紫外可见光分光光度计测定6 2 0 n m 处的吸光度值。同时以 2 3 3 4 绘制标准曲线 取标准蔗糖溶液，稀释成一系列不同浓度的溶液，见表2 1 ； 按上述方法分别测得其吸光度； 绘制标准曲线，以吸光度为纵坐标，以糖浓度为横坐标，绘制标准曲线。 2 3 3 5 样品中可溶性糖含量的计算 从标准曲线上查得滤液中所含糖量； 计算样品中含糖百分数。 可溶性糖含量= c v n ( 1 0 6 a w ) 1 x1 0 0 2 实验设计和研究方法 2 3 4 淀粉含量的提取与测定 参照文献1 5 5 , 5 7 11 拘方法。 2 3 4 1 试剂配制 淀粉标准溶液配制：准确称取1 0 0 m g 可溶性淀粉，放入l o o m l 容量瓶中；加6 0 - - , 7 0 m l 热蒸馏水，放入沸水浴中煮沸0 5 h ，冷却后加蒸馏水稀释至刻度，则每毫升含淀 粉l m g 。吸取此液5 o m l ，加蒸馏水稀释至5 0 m l ，即为每毫升淀粉l o o g g 的标准液。 葸酮乙酸乙酯试剂配制：同可溶性糖。 2 3 4 2 淀粉的提取 将提取可溶性糖以后的残渣移入5 0 m l 容量瓶中； 加2 0 m l 热蒸馏水，放入沸水浴中煮15 m i n ； 再加入9 2 m o l l q 高氯酸2 m l 提取15 m i n ； 冷却，混匀，用滤纸过滤，并用蒸馏水定容； 滤液即为淀粉提取液。 2 3 4 3 显色测定 吸取样品提取液0 5 m l 于2 0 m l 试管中，加蒸馏水1 5 m l ； 加o 5 m l 葸酮乙酸乙酯试剂和5 m l 浓硫酸，混匀； 沸水浴中保温1 m i n ，取出后自然冷却至室温； 于7 5 2 型紫外可见光分光光度计测定6 3 0 n m 处的吸光度值。 2 3 4 4 绘制标准曲线 取小试管11 支从旺1 0 编号，按表2 2 加入淀粉标准溶液和蒸馏水，然后按顺序 向试管中加入0 5 m l 葸酮乙酸乙酯试剂和5 m l 浓硫酸，充分振荡，立即将试管放入 沸水浴中； 东北林业大学硕士学位论文 按上述方法分别测得其吸光度； 绘制标准曲线，以吸光度为纵坐标，以淀粉含量为横坐标，绘制标准曲线。 2 3 4 5 样品中淀粉含量的计算 淀粉含量= ( c v ) ( 1 0 0 0a w ) x 0 9 x 1 0 0 式中：c = 标准曲线方程求得的淀粉含量，m g ； v = 提取液总量，m l ； a = 显色时取液量，m l ； w = 样品重，g 。 2 3 5 土壤含水量的测定 烘干称重法测定土壤含水量。土壤含水量作为土壤持水能力的一个指标，也是幼苗 生长水分条件的重要标志。其计算方法以绝对干重为基准，以土壤在1 0 5 烘干1 2 1 6 h 为土壤绝对干重。用电子天平称重【5 8 】。 计算公式：土壤含水量= ( 土壤鲜重一土壤干重) - i - _ 壤干重1 0 0 2 3 6 花色素苷稳定性测定 参照唐前瑞1 55 j 的方法。 称取新叶2 0 9 ，用1 盐酸甲醇1 0 0 m l 提取4 h ，然后进行过滤，滤液即为花色素苷 提取液，用于p h 和温度处理对花色素苷含量影响的研究。 2 3 6 1 不同p i - i 值处理 用o 1 m 柠檬酸溶液和0 2 m 磷酸氢二钠溶液配制，配制不同p h 值的缓冲液： p h 3 0 、p h 4 0 、p h 5 0 、p h 6 0 、p h 7 o ： 取1 0 m l 花色素苷提取液，分别用不同的p h 值缓冲液定容至1 0 0 m l