不同栽培模式三叶青叶绿素荧光特征

倪川 袁雪艳 丁卉

摘要：通过对杉木林、阔叶林、毛竹林等不同林分，林下地栽、林下控根容器栽培、大棚地栽和大棚盆栽等不同栽培模式三叶青的叶绿荧光参数和叶绿素相对含量进行测定，不同栽培模式下三叶青的叶绿素含量和叶绿素荧光参数的差异。结果发现，在郁闭度过高（>90%）或过低（40%～50%）的杉木林下，三叶青的光合性能和生长发育均受到抑制;在郁闭度60%～70%的阔叶林下，三叶青的生长发育状况及光合生理性能均优于杉木林下和毛竹林下;大棚栽培的三叶青比林下栽培的三叶青表现出更优的光合能力和生长发育状况。最终发现在郁闭度60%～70%的阔叶林下，用控根容器并架设攀援网种植三叶青，可能会获得较佳光合性能和较佳叶片形态的三叶青。

关键词：三叶青;叶绿素荧光;叶绿素含量;林下栽培

中图分类号： S567.904  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）14-0161-03

三叶青（Tetrastigma hemsleyanum Diels et.Gilg）为葡萄科崖爬藤属植物三叶崖爬藤，别称石老鼠、金线吊虾蟆、金丝吊葫芦、蛇附子、三叶编藤、金线吊马铃薯等[1-4]，以块根或全株入药[1-2]，是我国福建、浙江、江西等地民间著名草药，具有清热解毒、活血散结、消炎止痛、祛风化痰、理气健脾等功效[1，3]，可治疗高热惊厥、扁桃体炎、支气管炎、肺炎、咽喉炎、肝炎、胃炎、肠炎、宫颈炎、淋巴结核、前列腺炎、败血症及病毒性脑膜炎等症，特别是对小儿高烧、各种积水有独特疗效，是西药无可替代的植物抗生素。由于三叶青对生长环境要求比较高，野生状态下生长比较缓慢[5]，随着市场需求量逐渐增大，特别是三叶青具有抗肿瘤、抗艾滋病毒活性的发现和应用[6-10]，导致野生资源因大量采挖而濒临灭绝。因此，加强对三叶青野生资源的保护，实现其资源可持续利用具有重要意义。而探明三叶青在不同生境条件下的光合生理特点则是保护野生三叶青资源的关键。

三叶青喜湿润、阴凉的环境，多生长于山坡灌丛、山谷、溪边林下岩石缝中[1-3]，在阳光直射处亦有生长，但长势较差。林分结构不同，林下植物接收的光照度和光质类型有差异，从而影响其光合作用与光形态建成，进而影响林下植物的生长与存活。叶绿素荧光被称为植物光合功能快速无损的探针，能够有效地检测出植物对周围不同光照环境的响应[11-12]。叶绿素荧光参数是一组用于描述植物光合作用机制和光合生理状况的变量，可反映植株叶片的光合效率和潜在能力，是植物生态环境适应机制的内在表征[13]。本研究对不同林分下的三叶青叶绿素荧光参数进行测定，以期从生理生态角度探讨不同林分结构对三叶青生长的影响，来检测三叶青的叶绿素活性从而研究不同林分结构对三叶青生长的影响，为三叶青林下套种、资源保护与利用，提供试验证据和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

朱山村药博园位于福建省邵武市城郊镇，其地理坐标为27°15′48″～ 27°15′58″N，117°29′48″～ 117°29′58″E。属闽北山地气候，雨量均衡，年平均气温为17.8 ℃，年平均降水量为 1 647.7 mm[14]。试验时间为2017年4月，试验地为朱山村药博园内种植三叶青的杉木林、阔叶林、毛竹林和大棚，平均海拔高度为256 m，土壤以红壤为主。试验设杉木林地栽培（DJ1）、杉木林控根容器栽培（RQ1）、阔叶林控根容器栽培（RQ2）、毛竹林控根容器栽培（RQ3）、大棚盆栽（RQ4）、大棚地栽（DJ2）6种处理，分坡位（上坡、中坡和下坡）或方向，选取长势健壮的三叶青作为研究材料。不同栽培模式下的光照度和空气湿度变化如图1所示。

1.2 外界生長环境的评估

采用温湿度光照度三参数记录仪（CJL-18）对外在生长环境（林下光照度、温度、空气湿度）进行测定，每种处理取叶片做3次重复。运用全球定位系统（GPS）测定相应的地理位置和海拔。对三叶青的生长状况及生存环境进行实地评估，结果如表1所示。

1.3 叶绿素荧光参数的测定

采用FluorCam便携式GFP/Chl.荧光成像仪对叶绿素荧光参数进行测定。测定时，选择代表性植株，测定顶端向下当年生成熟叶的第3、4片叶，每种栽培模式测定3株以上。

1.4 叶绿素含量的测定

用便携式叶绿仪测定三叶青叶片的叶绿素相对含量时，选取年龄基本一致、长势基本一致的6株单株（每个单株选2张叶进行测定）全面展开的中部叶，于主脉两侧不同位置，用植物营养测定仪测定叶片叶绿素含量，每面测2次，每张叶片共测4次，取平均值作为该单株叶片的叶绿素含量。

1.5 数据分析

利用Excel 2003对数据进行整理、作图，用SPSS 18.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 初始荧光（Fo）和最大荧光（Fm）的比较

Fo是PSⅡ反应中心处于完全开放时的荧光强度。由图2-A可知，在不同的栽培模式下，大棚地栽（DJ2）三叶青的Fo值高，达212.04，显著高于其他5种栽培模式，是阔叶林控根容器栽培（RQ2）的1.72倍。杉木林地栽培（DJ1）、杉木林控根容器栽培（RQ1）、毛竹林控根容器栽培（RQ3）和大棚盆栽（RQ4）的Fo值处于中间水平，且相互间差异不显著。

Fm是PSⅡ反应中心处于完全关闭时的荧光强度。三叶青的Fm在大棚盆栽和大棚地栽时出现高值，在杉木林地栽培、杉木林控根容器栽培、阔叶林控根容器栽培和毛竹林控根容器栽培相对较低，相互之间差异不显著（图2-B）。

2.2 PSⅡ光化学效率（Fv/Fm）的比较

Fv/Fm比值称为PSⅡ的原初光能转化效率，反映了PSⅡ利用光能的能力[15]。在不同的栽培模式下，三叶青的Fv/Fm值分布在0.52～0.66之间（图2-C），Fv/Fm从大到小依次为大棚盆栽>阔叶林控根容器栽培>杉木林地栽培>大棚地 栽> 毛竹林控根容器栽培>杉木林控根容器栽培。Fv/Fm在毛竹林控根容器栽培和杉木林控根容器栽培出现低值，其他4种栽培模式下Fv/Fm均较高。

2.3 PSⅡ光量子效率（Yield）的比较

Yield是在PSⅡ反应中心部分关闭时，实际捕获PSⅡ光能的效率，反映了叶片将吸收的光能用于光合电子传递的比例[15]。从图2-D可知，在不同的栽培模式下，三叶青的Yield值差异显著，其从大到小顺序依次为阔叶林控根容器栽培>大棚盆栽>大棚地栽>杉木林控根容器栽培>杉木林地栽培>毛竹林控根容器栽培，其中阔叶林控根容器栽培显著高于其他栽培模式，分别是大棚盆栽的1.2倍、大棚地栽培的1.4倍、杉木林控根容器栽培的1.7倍、杉木林地栽培的2.1倍以及毛竹林控根容器栽培的2.9倍。

2.4 光化学猝灭系数（qP）和非光化学猝灭系数（NPQ）的比较

qP反映了PSⅡ天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的比例及PSⅡ反应中心的开放程度，NPQ能衡量植物的热耗散能力，是植物光合机构自我保护的一种机制[16]。由图 2-E 和图2-F可知，在6种不同的栽培模式中，三叶青的qP和NPQ有着相似的变化规律，即在阔叶林控根容器栽培、大棚盆栽和大棚地栽均出现高值且三者之间差异不显著，但显著高于其他3种栽培模式。

2.5 6种栽培模式下的叶绿素相对含量（SPAD）的比较

在不同的栽培模式下，三叶青的叶绿素（SPAD）差异显著（图3），SPAD为大棚盆栽>杉木林控根容器栽培>杉木林地栽培>大棚地栽>阔叶林控根容器栽培> 毛竹林控根容器栽培，其中，大棚盆栽三叶青的叶绿素相对含量分别高出杉木林控根容器栽培21.3%、杉木林地栽培46.5%、大棚地栽培47.4%、阔叶林控根容器栽培62.1%、毛竹林控根容器栽培125.7%。

3 结论与讨论

杉木林下种植三叶青，其Fo、Fm、Fv/Fm、Yield、qP、NPQ和SPAD均处于中等水平，地栽的三叶青的Fo、Fm、Fv/Fm、qP和NPQ均比控根容器栽培的高。这可能是杉木林下光照条件的差异造成的。经实地调查，在40%～50%遮阴条件下，杉木林地栽培的三叶青叶片偏黄，生长受到一定的抑制。在90%以上的遮阴条件下，杉木林控根容器栽培的三叶青叶片面积偏小，植株矮小。这说明，在40%～50%的遮阴条件下，三叶青的光合性能和生长发育均受到抑制;在高郁闭度（90%以上）条件下，三叶青的光合能力受到限制，严重抑制了植株的生长发育。因此，在林下种植三叶青，应通过疏伐或遮阴网调节林下的光照度，一般为67%左右的遮阴能创造适合的环境，以便获得最佳光合性能和最佳叶片形态的三叶青[17-18]。

用控根容器在3种不同的林分下种植三叶青，其荧光参数及植株的生长状况均有一定的差异。阔叶林控根容器栽培（郁闭度60%～70%左右）的三叶青长勢良好但叶片偏黄，其荧光参数Fo、Fm和SPAD均出现低值，而Fv/Fm、Yield、qP和NPQ均显著大于杉木林控根容器栽培和毛竹林控根容器栽培。这表明，阔叶林控根容器栽培的三叶青长势良好，有较高的光能转换效率和光合电子传递速率，且光合机构自我保护能力较强，有利于叶片捕获光能，并将光能更充分有效地转化为植物所需的化学能，有利于碳同化和有机物的养分积累[19-21]。但由于没有架设攀援网，藤蔓贴地生长，叶子被厚厚的凋落叶及杂草覆盖，这可能是阔叶林下三叶青的叶片颜色偏黄偏浅及其Fo、Fm和SPAD偏低的原因。因此，在郁闭度60%～70%的阔叶林下，架设攀援网种植三叶青，有利于培育生长发育状况及光合生理性能良好的三叶青。

大棚盆栽和大棚地栽的三叶青生长状况良好，其Fo、Fm、Fv/Fm、Yield、qP、NPQ和SPAD与林下栽培模式相比，均处于较高的水平。表明大棚三叶青有较高的叶绿素浓度、光能转换效率和光合电子传递速率，且热耗散能力强，这说明其叶片的光合能力较强，能更有效地捕获光能，并更有效地将光能转化为植物所需的化学能。与林下的栽培模式相比，大棚不仅有人工建造的良好生存环境（遮阴度60%左右），还有辅助的人工水肥管理措施。因此，三叶青大棚栽培可充分利用林下土地资源，实现三叶青的野生变家种。

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