光照强度对卡亚生长和光合特性的影响_魏秋兰.pdf

光照强度对卡亚生长和光合特性的影响DOI:10.19692/j.issn.1006-1126.20230310摘要：为探究卡亚（Cnidoscolus aconitifolius）生长最适宜的光照强度，以卡亚半年生容器苗为材料，测定其在4种（100%、65%、45%和15%）光照强度下的生长和光合生理指标。结果表明，光照强度对卡亚生长和光合生理指标均影响显著。随光照强度减弱，卡亚的苗高、地径、叶片数、叶面积、叶生物量、地上部分生物量和总生物量均呈先升后降的趋势，均在A2处理（45%自然光照）下最大；根生物量和根冠比呈逐渐下降趋势；净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和水分利用率（WUE）均呈先升后降的趋势，均在A2处理下最大；胞间二氧化碳浓度（Ci）呈先降后升的趋势；叶绿素相对含量呈先升后降的趋势，在A2处理下最大。随光照时间增加，叶绿素相对含量逐渐增加，90天与180天光照时间下的叶绿素相对含量差异极显著。隶属函数分析表明，A2处理的平均隶属函数值最大，综合排名第1，表明45%自然光照为卡亚生长最适宜的光照强度。关键词：森林培育；隶属函数分析；光照强度；叶绿素相对含量；卡亚中图分类号：S793.9文献标识码：A收稿日期：2022-12-13基金项目：广西科技计划项目（桂科AD18281083，桂科AB18221058）；广西林业科技推广示范项目（gl2018kt09）第一作者：魏秋兰（1973），女，工程师，主要从事生物技术研究。通信作者：刘海龙（1980），男，正高级工程师，主要从事生物技术研究。魏秋兰，张晓宁，钟连香，林东，覃子海，肖玉菲，刘海龙（广西壮族自治区林业科学研究院广西特色经济林培育与利用重点实验室，广西南宁530002）Effects of Light Intensities on Growths and Photosynthetic Characteristics ofCnidoscolus aconitifoliusWei Qiulan,Zhang Xiaoning,Zhong Lianxiang,Lin Dong,Qin Zihai,Xiao Yufei,Liu Hailong(Guangxi Forestry Research Institute,Guangxi Key Laboratory of Special Nonwood Forests Cultivation and Utilization,Nanning,Guangxi 530002,China)Abstract:In order to explore optimal light intensity for growth of Cnidoscolus aconitifolius,taking half-year-oldcontainer seedlings as materials,growth and photosynthetic physiological indexes of C.aconitifolius were measured in four light intensity treatments(100%,65%,45%and 15%).Results showed that light intensity hadsignificant effects on growth and photosynthetic physiological indexes of C.aconitifolius.Seedling height,ground diameter,leaf number,leaf area,leaf biomass,above-ground biomass and total biomass increased firstlyand then decreased with decrease of light intensity,which were maxima in A2 treatment(45%natural light).Root biomass and root to shoot ratio gradually decreased with decrease of light intensity.Pn,Gs,Trand WUE increased firstly and then decreased with decrease of light intensity,which were maxima in A2 treatment,and Cidecreased firstly and then increased.Chlorophyll relative content increased firstly and then decreased with decrease of light intensity,reaching maximum in A2 treatment.Chlorophyll relative content gradually increasedwith increase of light time,which were significantly different at 90 and 180 d.Membership analysis showed thataverage membership value of A2 treatment was the largest,comprehensive ranking of which was first.45%natural light was the most suitable light intensity for C.aconitifolius growth.Key words:silviculture;membership analysis;light intensity;chlorophyll relative content;Cnidoscolus aconitifolius第52卷第3期2023年 6 月广西林业科学Guangxi Forestry ScienceVol.52No.3Jun.2023广西林业科学第 52 卷卡亚（Cnidoscolus aconitifolius）别名树菠菜，为大戟科（Euphorbiaceae）多年生灌木；其根系发达，枝繁叶茂，树高1 3 m，叶片呈掌状，裂片3 5个，一般生长在乔木林下，有40多个种及变种1，原产于南美洲墨西哥和危地马拉，主要分布在热带和亚热带地区2。卡亚的茎、叶中含有丰富的蛋白质、脂肪、矿物质、维生素及氨基酸3，为食用价值高的蔬菜，也可用于饲料、药用4-8。卡亚是我国新引进的木本蔬菜。目前，国内学者对卡亚的研究主要集中在营养价值分析9-10、扦插11-12、栽培模式13、化学成分和药理活性分析4-8等方面。关于卡亚光合特性及生长光环境差异等方面的研究未见报道。光照是影响植物生长和生理的重要环境因素。刘怡凡等14研究表明，黑麦草在300和400 mol/mol光照处理下，叶片可溶性蛋白含量及各项生长指标均较高；李浩铭等15研究表明，伯乐树（Bretschneidera sinensis）在 30%光照下生物量积累最高，长势最好；张莹等16研究表明，马蹄莲（Zantedeschiaaethiopica）在25%遮荫条件下光合作用较强。不同植物对光照的需求及适应不同。本研究对卡亚进行不同光照处理试验，分析不同光照强度对卡亚生长和光合特性的影响，并通过隶属函数综合评价，筛选出最适宜卡亚生长的光照强度，为卡亚引种栽培及推广和应用提供参考。1材料与方法1.1试验地概况试验地位于广西南宁市广西壮族自治区林业科学研究院苗圃（10821E，2255N），属亚热带季风气候，年均气温 21.6，最冷月（1 月）平均气温12.8，最热月（7 8月）平均气温28.2，年温差较小；年均降水量约1 304.2 mm，年均相对湿度79%；阳光充足，气候温和，雨量充沛，有利于植物生长。1.2试验材料与处理采用随机区组试验设计。用不同规格网眼的黑色尼龙遮荫网在试验苗圃内搭建遮荫大棚，在晴天的13：00，采用TES-1339照度计测定遮荫网内的光照强度，设置光照强度为自然光照的100%、65%、45%和15%。2021年3月1日，选择长势良好、无病虫害且大小基本一致的卡亚半年生容器幼苗（图1），分别移植至上述 4种环境中，试验编号分别为CK、A1、A2和A3。各处理均设置3个重复，每重复30株。试验期间，各处理的水肥及病虫管理措施均一致。2021年9月，测定4种种植环境下卡亚植株的生长和光合生理指标。1.3指标测定1.3.1光合气体交换参数测定2021年9月3日上午 9:00 11:00（天气晴朗），各处理随机选取3株苗木，每株选择3片成熟健康叶片，在自然二氧化碳（CO2）摩尔分数（380 mol/mol）条件下，采用便携式光合仪（Li-6400 XT，设定叶室温度 25，流量 500 mol/s，相对湿度 60%，PAR=1 000 molm2s1）测定植物叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间二氧化碳浓度（Ci）；计算水分利用效率（WUE），计算公式为16：WUE=Pn/Tr（1）1.3.2叶绿素相对含量测定在各处理苗木相同部位选取5片完好的功能叶片，分别于光照处理90和180天时，采用SPAD-502（Japanese）便携式叶绿素测定仪测定叶绿素相对含量17。1.3.3生长指标测定2021年9月4日，各处理随机选取10株长势良好的植株，全株取出。采用直尺（精度为0.1 cm）测量植株高度（露出土壤基部至植株顶芽长度）；采用游标卡尺（精度为0.01 mm）测量植株地径（距土壤表面1 cm处）；统计各植株的叶片总数。采集每植株顶端充分展开的叶片各3片，每处理30片，采用LI-3000C便携式叶面积仪测定叶面积（cm2），取平均值。采用电子天平（精度为 0.000 1 g）分别称取茎、叶和根鲜重；105 烘箱中杀青45 min，80 恒温72 h至恒重，测量根、茎和叶干重，计算地上部分生物量和根冠比。地上部分生物量=叶生物量+茎生物量（2）根冠比=根生物量/地上部分生物量（3）1.4数据处理采用 Excel 2007 和 SPSS 20.0 软件对各数据进图1卡亚植株Fig.1C.aconitifoliusplants338第 3 期行统计与分析，采用单因素方差分析及LSD多重比较法分析各指标间的差异；采用Pearson相关性分析进行各指标间的相关关系分析；采用隶属函数分析法对各处理指标进行综合评价。隶属函数计算公式为18：U(Xi)=（Xi Xmin）/（Xmax Xmin）（4）式中，Xi为 i指标测定值；Xmax为 i指标最大值；Xmin为i指标最小值。2结果与分析2.1光照强度对卡亚形态特征的影响光照对卡亚苗高、地径、叶片数及叶面积均影响显著（P 0.05）（表1）。苗高、地径、叶片数和叶面积均随光照强度减弱呈先升后降的趋势，均在A2处理下最大，分别为 137.92 cm、20.13 mm、35 和288.15 cm2，均显著高于CK，分别为CK的1.51、1.68、2.19和1.81倍。2.2光照强度对卡亚生物量的影响光照对卡亚叶、根、地上部分和总生物量及根冠比均影响显著（P 0.05）（表2）。叶、地上和总生物量均随光照强度减弱呈先升后降的趋势，均在A2处理下最大，分别为9.27、35.64和42.66 g，均显著高于CK，分别为CK的1.37、1.38和1.10倍；根生物量和根冠比均随光照强度减弱呈下降趋势，均在A3处理下最小。2.3光照强度对卡亚光合生理特性的影响光照强度对卡亚光合生理指标均影响显著（P 0.05）（表3）。Pn、Gs、Tr和WUE均随光照强度减弱呈先升后降的趋势，均在A2处理下最大，分别为15.56molm-2