遮光对贵州原产两种金花茶生长发育和生理特性的影响

陈菊艳，邓伦秀，李 鹤，龙海燕，徐超然

(贵州省林业科学研究院，贵州 贵阳 550005)

贵州金花茶(Camelliahuana)和离蕊金花茶(Camellialiberofilamenta)原产贵州[1-2]，其花色呈金黄色，观赏性极高，且可制作成茶叶、花茶和保健品，具有较高的药用、观赏和经济价值[3]，开发前景广阔。两种金花茶分布范围狭窄，加之人为采挖，野外资源稀少，濒危等级高，被列为国家一级保护物种[4]。不同光照强度下，植物对光利用的差异会在表型、形态和生理特性上产生相应的适应性[5-9]。不同金花茶对光照强度的适应范围也有所差异：柴胜丰等[7]报道毛瓣金花茶为阴生植物，但能忍受一定程度的强光(50%光强)胁迫；陈思宁[8]报道5种金花茶的生理特性，以及在不同光照条件下产生相应的适应性。为了了解贵州金花茶和离蕊金花茶扦插苗在培育过程中对光强的需求特性，本研究以其3年生扦插苗作为试验材料，设置4种遮光处理，探讨不同遮光处理对苗木生长、花期和生理特性的影响，了解它们对不同光强的适应性特征，以期为贵州金花茶和离蕊金花茶栽培、人工授粉以及林下更新提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于贵州省林业科学研究院苗圃(26°38′E，106°43′N)，属云贵高原山原地貌，亚热带季风湿润气候，海拔1 100 m，年均气温15.2 ℃，极端最低气温-7.3 ℃，极端最高气温37.8 ℃，年均降雨量1 229 mm，平均相对湿度77%，全年日照1 174 h，太阳辐射总量3 576 MJ/m2，夏季日太阳辐射光照度最大为1 500 lx，无霜期278 d。土壤系黄壤，pH 6～7，土层厚约35 cm，地势较平坦，排水良好。试验地地势平坦开阔，排水良好，光照充足，交通便利，非常适合贵州金花茶和离蕊金花茶生长。

1.2 试验材料及试验设计

选取叶片翠绿、生长良好、长势一致的贵州金花茶和离蕊金花茶3年生扦插苗作为试验材料，扦插苗为2016年6月繁殖的苗木，2018年3月栽植在容器(直径×高度为14 cm×18 cm)中，基质为酸黏性黄壤土和珍珠岩(体积比4∶1)。苗木规格为：贵州金花茶苗高变幅9.91～10.48 cm，地径变幅4.28～5.56 mm；离蕊金花茶苗高变幅10.21～11.37 cm，地径变幅4.65～6.06 mm。

2018年4月初，挑选生长发育良好，且苗高、长势基本一致的苗木120株，随机分为4组，分别置于搭建的遮光棚内，遮光棚长、宽、高分别为2.0、1.0、1.0 m，且棚间距为1.0 m。分别采用3种黑色市售遮阳网进行遮光处理，利用SW-582 数字型照度计分别于贵州金花茶和离蕊金花茶生长期内晴天中午12:00—13:00同时测定各处理的相对遮光率，设置4个处理，其平均遮光率分别为：全光照(CK)、遮光率30%(S30%)、遮光率60%(S60%)和遮光率90%(S90%)。试验采用单因素随机区组设计，每个处理30盆，每盆1株，常规管理，1年后进行各项指标的测定(重复3次)、观察和分析。

1.3 指标测定方法

1)金花茶形态指标包括苗高、地径和冠幅。分别于2018年4月、2019年4月、6月、8月、10月和11月测定苗高、地径和冠幅。苗高为植株基部至植株最高点的长，用直尺(精确到1 mm)测定；地径为苗木土痕处的直径，用游标卡尺测定；冠幅为植株南北或东西方向的宽度，用直尺(精确到1 mm)测定。4种处理各分别选取10株苗为1组测形态指标，重复3次，取均值。于2019年10月测定抽梢数和叶片数，4种处理各测量10株，重复3次。

2)金花茶开花节律观察。栽植1年后，统计不同处理贵州金花茶在2019年3月(盛花期)、2020年1月(始花期)和2020年3月(盛花期)的花蕾数和开花数；于2019年10月(始花期)、2019年11月(盛花期)、2019年12月(末花期)统计离蕊金花茶不同处理的花蕾数和开花数。

3)金花茶生理指标的测定。2019年10月中下旬每日早上8：30采集健康、无病虫害苗的上部成熟叶片，去除叶柄和中脉，剪碎混合均匀，用722型分光光度计测定叶片生理指标。不同遮光处理下各指标均重复测定3次，取平均值。其中，可溶性糖含量采用硫酸-蒽酮法，叶绿素含量采用无水乙醇提取法，丙二醛含量参考刘萍等[10]的方法，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法[11]测定。

1.4 数据分析

使用SPSS 18.0对数据进行单因素方差分析和相关性分析，通过Duncan检验进行差异显著性分析(P<0.05)；各指标的得分使用隶属函数法[R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，式中，Xi为指标测定值，Xmin、Xmax为所有参试材料某一指标的最小值和最大值]进行综合评价；图表采用Excel和Origin 19进行制作。

2 结果与分析

2.1 遮光处理对两种金花茶生长的影响

2.1.1 两种金花茶苗高、地径和冠幅的变化

在不同遮光处理下，贵州金花茶和离蕊金花茶1年内抽梢2次，分别为6月和11月，苗高长至20～30 cm，高生长明显，第2年生长均减缓，苗高维持在一定的水平(图1)，这可能与苗木生长初期处于营养生长阶段，为后期的生殖生长提供丰富的营养贮备有关。其中，贵州金花茶苗高随着遮光程度的增加呈先增加后减少的趋势，各处理苗高大小顺序为S30%>S60%>CK>S90%，S60%和S30%处理下苗高没有差异；各处理离蕊金花茶苗高大小顺序为S60%>S90%>S30%>CK。两种金花茶苗高在S60%处理下最高，贵州金花茶在S90%处理下最低，而离蕊金花茶在CK中最低。

贵州金花茶和离蕊金花茶的地径在不同遮光处理下随着培养时间的增加呈逐渐增加的趋势，贵州金花茶地径在30%遮光处理中较高，其次为CK 处理，再次是60%遮光处理，最低为90%遮光处理(图1)，且在2019年6—8月增长最快；而离蕊金花茶地径在30%遮光和60%遮光处理下较高，其次为CK，最低为90%遮光处理，且在2019年6—10月最快。这表明适度遮光有利于金花茶地径的生长，且在6—10月份增长最快。

在同一遮光处理的贵州金花茶和离蕊金花茶冠幅随季节变化呈逐渐增加的趋势，且均在2019年11月最高；在不同遮光处理下，两种金花茶冠幅差异显著(P<0.05)(图1)。贵州金花茶冠幅随遮光强度增加呈先升高后降低的趋势，均在60%遮光处理下最高，显著高于CK；而离蕊金花茶冠幅随遮光强度增加呈逐渐升高的趋势，均在90%遮光处理下最高，显著高于CK和30%遮光处理。这表明高的遮光强度促进了贵州金花茶和离蕊金花茶冠幅的生长。

2.1.2 两种金花茶抽梢和叶片数的变化

遮光处理下两种金花茶抽梢数和叶片数差异显著(P<0.05)，抽梢数和叶片数均随遮光强度的增加呈先增加后降低的趋势，除离蕊金花茶叶片数在30%遮光处理下较高外，抽梢数和叶片数均在60%遮光处理下最多(图2)。同一遮光处理下，贵州金花茶抽梢数显著高于离蕊金花茶，而叶片数差异不显著。这表明60%遮光处理能够促进金花茶多抽梢和叶片的生长，且贵州金花茶的抽梢优势强于离蕊金花茶。

不同小写字母表示两种金花茶抽梢数和叶片数在不同遮光处理下的差异显著(P<0.05). Different lowercase letters represent the significant differences for shoot or leaf numbers of Camellia species among different shading treatments(P<0.05).

2.2 遮光处理对两种金花茶开花习性的影响

贵州金花茶遮光处理1年后，2019年3月部分植株有开花现象，其中以全光照处理的开花数最多(表1)，遮光处理下均无开花。

表1 遮阴处理对两种金花茶花蕾数和开花数的影响

2020年1月均观察到花芽分化形成花蕾，30%遮光处理下花蕾数较多，30%遮光处理与CK中花蕾数没有差异，60%遮光处理下花蕾数略少于30%遮光处理与CK，90%遮光处理下花蕾数显著少于其他各处理，但此时期各处理都没有开花的植株。花蕾数在30%遮光处理下3月达到最大值，30%遮光处理、60%遮光处理与CK花蕾数之间没有显著差异，90%遮光处理与其他3个处理之间有极显著差异(P<0.01)；开花数在CK中达最大值，开花数在2020年3月较多，为盛花期，30%遮光处理、60%遮光处理与CK花蕾数之间没有显著差异，3个处理与90%遮光处理之间有显著差异(P<0.05)。这表明30%遮光处理利于贵州金花茶花芽分化，促进花蕾的开放，全光照可促进贵州金花茶花芽分化和提前开花，90%遮光处理不利于花芽的分化和开花。

离蕊金花茶遮光处理1年后，尚未观察到花芽的分化；2019年10月以60%遮光处理花蕾数最多，但各处理间没有显著差异，花蕾尚未开放。2019年11月以60%遮光处理花蕾数和开花数均较多，花蕾数在90%遮光处理下最少，且与其他各处理之间有显著差异；11月开花数在CK处理下较少，CK与60%遮光处理有显著差异(P<0.05)；2019年12月CK花蕾数最多，开花数以60%遮光处理最多，但各处理间差异不显著，这表明CK利于花芽的分化和提高花蕾数，60%遮光处理可促进开花。经过3个月的观测表明，离蕊金花茶在10月为始花期，11月处于盛花期，12月为末花期(表1)。

2.3 遮光处理对两种金花茶生理指标的影响

不同遮光处理下贵州金花茶和离蕊金花茶的生理指标差异显著(P<0.05)(表2)。随着遮光程度的不断增加，叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量不断增加，其中以90%遮光处理中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量较高。同一遮光处理下，贵州金花茶叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量显著高于离蕊金花茶(60%遮光处理中的叶绿素b含量除外，60%遮光和90%遮光处理中离蕊金花茶的叶绿素b含量无显著差异)。贵州金花茶叶片可溶性蛋白含量变化规律不太明显，但是表现出遮光增加了其叶片中可溶性蛋白的含量，且以90%遮光处理下可溶性蛋白含量最大；离蕊金花茶叶片中可溶性蛋白含量呈先增后减的趋势，且以30%遮光处理下叶片可溶性蛋白含量最大，相反，在CK、30%、60%和90%遮光处理下，离蕊金花茶可溶性蛋白含量分别是贵州金花茶的6.2、3.6、3.8和3.3倍，这是否与离蕊金花茶处于花期有关有待进一步探讨。贵州金花茶可溶性糖和丙二醛含量均在CK下最高，而离蕊金花茶在30%遮光处理下最高。这表明，较高的遮光强度有利于叶绿素、类胡萝卜素和可溶性蛋白的合成，使贵州金花茶和离蕊金花茶表现出更绿的叶色，然而，相对低的遮光强度提高了叶片可溶性糖和MDA含量。

表2 不同遮光处理对金花茶生理生化指标的影响

2.4 不同遮光处理下两种金花茶各指标的相关性

不同遮光处理下贵州金花茶的12个指标间存在不同程度的相关性(表3)，结果表明，多数指标间的相关性达到了显著或极显著水平，其中：叶绿素a含量与叶绿素b、类胡萝卜素含量间呈极显著正相关，叶绿素a含量与可溶性糖含量、地径(2019年11月)、盛花期呈显著负相关，与其他各指标相关性不显著；叶绿素b含量与类胡萝卜素含量呈极显著正相关，叶绿素b含量与可溶性糖含量、地径(2019年11月)、盛花期呈显著负相关，与其他各指标相关性不显著；类胡萝卜素含量与可溶性糖含量、地径(2019年11月)、盛花期呈显著负相关，与其他各指标相关性不显著；可溶性蛋白含量与其他各指标相关性不显著；可溶性糖含量与丙二醛含量间有显著相关性，与其他各指标相关性不显著；丙二醛含量与其他各指标相关性不显著；苗高(2019年11月)与其他各指标相关性不显著；地径(2019年11月)与盛花期呈极显著正相关，与其他指标相关性不显著；冠幅(2019年11月)、抽梢数、叶片数与其他各指标相关性不显著。

由表3可见，不同遮光处理下离蕊金花茶的12个指标间存在不同程度的相关性，相关系数结果表明多数指标间的相关性也达到了显著或极显著水平，其中：叶绿素a含量与叶绿素b含量、冠幅(2019年11月)呈极显著正相关，叶绿素a含量与苗高(2019年11月)呈显著正相关，与其他各指标相关性不显著；叶绿素b含量与苗高(2019年11月)、冠幅(2019年11月)呈显著正相关，与其他各指标相关性不显著；类胡萝卜素含量与冠幅(2019年11月)呈显著正相关，与其他各指标相关性不显著；可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、丙二醛含量与其他各指标相关性不显著；苗高(2019年11月)与冠幅(2019年11月)呈显著正相关，与其他各指标相关性不显著；地径(2019年11月)、冠幅(2019年11月)、抽梢数、叶片数、盛花期与其他各指标相关性不显著。

表3 不同遮光处理下贵州金花茶和离蕊金花茶各指标的相关系数

2.5 不同遮光处理下两种金花茶的综合评价

两种金花茶各指标在不同遮光处理下呈现出不同的变化规律，因此使用隶属函数法进行综合评价，结果见表4。

表4 不同遮光处理下两种金花茶各指标隶属函数值的综合评价

由表4可见，不同遮光处理下贵州金花茶的得分综合排名为S60%>S30%>S90%>CK，离蕊金花茶综合排名为S60%>S90%>S30%>CK，这表明S60%遮光处理总体上有利于两种金花茶的生长和发育，CK对金花茶苗的生长具有一定的抑制作用。

3 讨 论

光是植物进行光合作用的基础，光照强度影响植物的分布、外部形态和生理特性变化，调节植物的生长、发育和形态建成，使植物更好地适应外界环境[12-13]。植物对光强需求的不同将植物分为喜光植物、耐阴植物和喜阴植物，但同一植物不同品种对光照强度的需求也存在一定的差异[14-15]。本研究发现贵州金花茶苗高、冠幅、抽梢数和叶片数在60%遮光处理下最高，地径在30%遮光处理下最高，而离蕊金花茶苗高和抽梢数在60%遮光处理下最高，其地径和叶片数在30%遮光处理下最高，这表明金花茶具有一定的耐阴性以及对弱光的利用，这与对毛瓣金花茶[7]、金花茶[16]和越南多毛金花茶[17]的研究结果一致，说明30%～60%的遮光处理能够促进两种金花茶苗的生长。

花芽分化是林木开花结实的关键阶段，直接影响种子的产量和质量，且是保障林木种子优质高产的重要基础[18]，通常情况下充足的光照能促进林木的花芽分化[19-21]。本试验发现全光照利于贵州金花茶花芽分化和提前开花，30%遮光处理下开花数最多，且花期长，而对离蕊金花茶花芽分化和开花影响不大，60%遮光处理促进花蕾的开放，造成两种金花茶开花物候差异的原因除了遗传因素，它们的地理分布和环境差异也是重要的因素。两种金花茶花期在贵阳地区为10月至翌年3月，王翊等[22]报道了9种金花茶的花期在南宁地区为12月至翌年7月，所以，在园林运用中，可根据不同金花茶盛花期差异进行搭配，以延长其观赏期。

张武君等[23]报道遮光栽培有利于金花茶的正常生长，能降低其叶片抗逆生理反应，提高内含物的含量。本研究发现，遮光处理下两种金花茶叶绿素和可溶性蛋白含量较全光照高，其中，90%遮光处理最高，这表明遮光可促进叶绿素合成和蛋白质积累，从而影响光合作用，是植物对外界环境变化适应的表现，这在越南多毛金花茶[17]和山茶[24]中发现类似的结果。贵州金花茶可溶性糖含量在全光照中最高，离蕊金花茶的在30%遮光处理下最高，陈思宁[8]报道5种金花茶可溶性糖含量均在全光照下最高，这与高的光照强度提高了植株的光合作用，从而促进糖分的合成有关。值得注意的是，离蕊金花茶的蛋白含量是贵州金花茶的3.3～6.2倍，是否表明离蕊金花茶具有更高的营养价值尚待进一步探讨。贵州金花茶的MDA含量在全光照中最高，表明高的光照强度使得贵州金花茶遭受了强烈的光胁迫，这在金花茶、山茶、防普金花茶、凹脉金花茶、四季金花茶中均发现类似的现象[8,24]，而离蕊金花茶在30%遮光处理下MDA含量最高，显著高于全光照，这可能与离蕊金花茶在强光下具有较强的抗性有关，需要进一步对其抗氧化酶活性进行检测。

本研究表明，遮光处理影响金花茶的生长、花芽分化和生理特性。从试验数据和综合分析可得，贵州金花茶和离蕊金花茶扦插苗分别在30%～60%和60%～90%遮光处理下，更利于其生长和发育，全光照具有一定的抑制作用，这可为两种金花茶的栽培和林下更新提供理论指导。此外，贵州金花茶盛花期为3月，而离蕊金花茶盛花期为11月，这为其人工授粉、花期病虫害的防治以及在园林植物搭配中增加其观赏性提供参考。离蕊金花茶花期的可溶性蛋白含量较高，可开发利用的价值较大。所以进一步开展两种金花茶化学成分相关研究，可为茶叶、茶花、食用油、保健品和医药品开发，以及地方经济产业作出贡献。