遮阴对蒙古栎苗木生理和光合特性的影响

薛思雷，王臣，王庆成，张婴

(1.哈尔滨市林业科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150029；2.东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040； 3.哈尔滨市森林消防支队，黑龙江 哈尔滨 150028)

遮阴对蒙古栎苗木生理和光合特性的影响

薛思雷1，王臣1，王庆成2，张婴3

(1.哈尔滨市林业科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150029；2.东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040； 3.哈尔滨市森林消防支队，黑龙江 哈尔滨 150028)

采用盆栽方法，开展遮阴对蒙古栎(Quercusmongolica)苗木生理和光合特性影响的试验。结果表明：随着遮阴强度的增加，蒙古栎光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)呈下降趋势；遮阴处理的最大净光合速率(Pmax)小于全光处理。说明蒙古栎在幼苗时期具有一定的耐阴性，可通过叶绿素含量和光合上的一系列可塑性变化来适应不同的光环境，具有较宽的光照生态幅度。

蒙古栎；遮阴；叶绿素含量；光合特性

光是植物赖以生存的环境因素之一[1，2]，也是影响次生林天然更新的重要环境因子[3]。蒙古栎(QuercusmongolicaFisch.ex Ledeb)是东北东部山区阔叶红松林的主要伴生树种[4-6]。一般认为蒙古栎是喜光树种[7-9]，但光照对其生理、光合过程和更新过程影响的研究并不多见。蒙古栎的生长与光照之间究竟存在怎样的相关关系，其生长最适光强到底是多少，目前的研究结果尚不能给出明确的答案。本文采用盆栽试验的方法研究了遮阴条件下蒙古栎苗木叶绿素含量和光合特性，以确定蒙古栎苗期的生长最适光强。

1 试验地概况

试验在东北林业大学帽儿山实验林场尖砬沟森林培育实验站进行，地理坐标127°26′—127°39′ E，45°23′—45°26′ N。该林场属长白山系张广才岭西坡小岭余脉，平均海拔300 m，年均气温2.8 ℃，年均降水量723 mm，年均蒸发量1 093 mm。

2 材料与方法

2.1 试验材料与处理

2.1.1 苗木定植 2010年5月初，选取2年生实生苗120株，随机分成4组，每组30株，植入塑料桶中，每桶1株。基质为暗棕壤和沙混合物，土、沙比例为3∶1。

2.1.2 遮光处理 试验共设4个处理，其中3个处理设在高2 m的遮阴棚内，另一处理置于全光下。4个处理的相对光强为100%(full sunlight, FL)、75%(light shade, LS)、50%(medium shade, MS)、25%(high shade, HS)。

2.1.3 田间管理 试验期间，根据需要等量浇水，人工除草和防治病虫害。

2.2 叶绿素含量的测定

2010年8月和2011年8月，两次分别从每个处理中随机选取5株苗木，每株取5～10 片叶子。用无水乙醇、丙酮比例为1∶1混合液浸提法[10,11]，测出叶绿素a、b含量。

2.3 光响应曲线的测定

2010年8月和2011年8月，从每处理选取3株苗木，采用Li-6400P便携式光合系统进行测定。测定时间为连续晴天的8:30—11:30，光强梯度为2000、1500、1000、800、600、400、200、150、100、50和0 μmol·m-2·s-1[12]。采用非直角双曲线法拟合相关参数[13]。

2.4 数据分析

采用SPSS13.0对数据进行单因素方差分析，用LSD法进行多重比较，用SigmaPlot10.0作图。

3 结果与分析

3.1 不同遮阴处理环境参数的变化

4个处理的平均和最大光合有效辐射均随遮阴程度的增加而显著降低(P<0.05)。以全光环境为对照(FL处理)，3个遮阴处理的平均和最大光合有效辐射分别为：70.75%(LS处理)、50.38%(MS处理)、24.49%(HS处理)和70.52%(LS处理)、48.68%(MS处理)、26.07%(HS处理)，均达到我们所需的光照梯度；各处理的土壤体积含水量和空气相对湿度均随遮阴程度的增加而升高(P>0.05)；各处理的空气温度随遮阴程度的增加而降低(P>0.05)(表1)。

表1 不同遮阴处理间环境参数的差异

注：1.表中数值为平均值±标准误(mean ± SE,n=3)2.同行中不同小写字母表示不同遮阴处理间具有显著差异(P<0.05)

3.2 不同遮阴处理对蒙古栎叶绿素含量的影响

表2 不同遮阴处理对蒙古栎叶绿素含量的影响

注：1.表中数值为平均值±标准误(mean ± SE,n=3)2.同列中不同小写字母表示树种在同一年份不同遮阴处理之间具有显著差异(P<0.05)，下同

两年间，叶绿素a、b和总量均随着遮阴程度的增加而增加，其中，HS处理的叶绿素b显著高于FL处理(P<0.05)；MS和HS处理的叶绿素a和总量均显著高于FL处理(P<0.05)。叶绿素a/b则随着遮阴程度的增加而降低，除2010年HS处理显著高于其他3个处理外(P<0.05)，其他各处理间相互差异不显著(P>0.05)(表2)。

3.3 不同遮阴处理对蒙古栎光合作用的影响

2010年，蒙古栎最大净光合速率和表观量子效率均随着遮阴程度的增加呈先增大后减小的趋势，均在HS处理时最小，LS处理时最大，且二者均在LS和HS处理间差异显著(P<0.05)。光补偿点和暗呼吸速率在4各处理间相互差异不显著(P>0.05)，且均呈“N”形变化(表3)。

2011年，蒙古栎表观量子效率随遮阴程度的增加而增加(P>0.05)。暗呼吸速率均随遮阴程度的增加而减小，且FL和HS处理间差异显著(P<0.05)。最大光合有效速率和光补偿点均呈“N”形变化，且光补偿点在FL处理时显著高于其他3个处理(P<0.05)(表3)。

表3 不同遮阴处理对蒙古栎苗木光响应参数的影响

4 讨论与结论

4.1 不同遮阴处理对蒙古栎叶绿素含量的影响

遮阴促进叶绿素a、b及叶绿素总量的增加，但叶绿素a/b值却下降，这与Noda[14]和Robkaowski[15]的研究结果一致。说明遮阴条件下蒙古栎通过增加叶绿素总量，尤其是叶绿素b含量的增加来提高捕获弱光的能力，从而完成生物量的积累，更好地适应遮阴环境。

4.2 不同遮阴处理对蒙古栎光响应参数的影响

遮阴条件下蒙古栎最大净光合速率(Pmax)和光补偿点(LCP)均小于全光，暗呼吸速率(Rd)随着遮阴程度的增加而减小。说明：在遮阴条件下，蒙古栎可通过降低光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)来适应环境，这种现象也称之为植物的光驯化现象[16]。较低的光补偿点(LCP)，可以使植物有效的利用低光量子密度；较低的暗呼吸速率(Rd)可以减少碳的损耗，这与Kull[17]和Lewis[18]的研究结果一致。

2010年蒙古栎的表观量子效率(AQY)在LS处理时显著大于HS处理(P<0.05)，说明蒙古栎较适应LS处理的光环境。2011年蒙古栎的表观量子效率(AQY)随着遮阴程度的增加而增加(P>0.05)，说明2011年蒙古栎对弱光环境也具有一定的适应能力。

本研究发现，在MS和HS处理时，蒙古栎通过增加叶绿素总量，尤其是叶绿素b含量，降低光补偿点和暗呼吸速率等措施来维持生长，表现出一定的耐阴性，具有较宽的光照生态幅度。

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Effects of Shading on Seedling Physiology and Photosynthetic Characteristics ofQuercusmongolica

Xue Silei1, Wang Chen1, Wang Qingcheng2, Zhang Ying3

(1. Academy of Forest in Harbin City, Harbin 150029,China; 2. Northeast Forestry University, Harbin 150040,China; 3. Forest Fire Brigade in Harbin City, Harbin 150028,China)

Experiments were conducted to study the effects of shading on physiology & photosynthetic characteristics inQuercusmongolicaseedlings by pot culture. Light compensation point (LCP) , dark respiration rate (Rd) ofQ.mongolicadecrease along with the increasing of shading degree; the maximum photosynthetic rate (Pmax) ofQ.mongolicaunder shading treatments are lower than that of FL(Full Sunlight). Result suggests thatQ.mongolicahave certain shade tolerant at seedling stage,Q.mongolicaseedlings plastically adapt to different light conditions through changes in chlorophyll content & photosynthetic characteristics to maximize carbon gain,with a wider ecological amplitude.

Quercusmongolica; shading; chlorophyll content; photosynthesis

1005-5215(2017)08-0027-03

2017-07-05

林业公益性行业科研专项(201104070-03)

薛思雷(1984-)，女，黑龙江嫩江人，硕士，工程师，主要从事森林培育研究.

王庆成(1963-)，男，黑龙江佳木斯人，博士，教授，Email : wqcnefu@163.com

S792.86

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.07.008