9個油橄欖品種葉片功能性狀特征比較

杜晉城，李欣欣，鄧小兵，慕長龍

(四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川 成都 610081)

油橄欖(OleaeuropaeaL.)為木犀科(Oleaceae)常綠小喬木，是世界著名的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)木本油料樹種，被譽為“植物油皇后”，有著較高的經(jīng)濟和營養(yǎng)價值[1-2]。20世紀(jì)50年代初期，中國開始從國外引種油橄欖，經(jīng)過試驗、推廣、提高、衰退、恢復(fù)5個階段后，成功確定并劃分了油橄欖在中國的適生區(qū)，選育出了一批適合中國栽培的優(yōu)良品種[3-4]。目前，中國油橄欖種植總面積廣，主要種植于15個省區(qū)，如甘肅、云南、四川等省[5-7]。四川省作為中國油橄欖主要栽培地區(qū)，但存在著大面積種植產(chǎn)量低、適齡樹不結(jié)果、結(jié)果樹產(chǎn)量低而不穩(wěn)定的問題[8]。而國內(nèi)外專家大多認(rèn)為中國引種油橄欖所面臨的最大問題是生長環(huán)境的改變對油橄欖生長產(chǎn)生影響[9]。

研究表明，植物對環(huán)境變化的響應(yīng)絕大多數(shù)表現(xiàn)在葉功能性狀上[10-11]。葉片功能性狀能夠直接反映植物適應(yīng)環(huán)境變化所形成的生存對策，與植株生物量和植物對資源的獲得、利用及利用效率的關(guān)系密切[10-13]；同時葉片性狀反映了植物對不同環(huán)境的高度適應(yīng)能力和在復(fù)雜生境下的自我調(diào)控能力[11-14]。葉片功能性狀如何響應(yīng)和適應(yīng)環(huán)境變化是植物適應(yīng)性研究的重點內(nèi)容[14-16]。本試驗以四川盆地相同生境中的9個相對優(yōu)良的油橄欖品種為研究對象，通過掛牌標(biāo)記的方法分別對其葉片功能指標(biāo)和光合特性指標(biāo)進(jìn)行分析測定和評價，篩選適生性較優(yōu)良的品種，為四川盆地油橄欖的推廣、種植以及新品種選育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

種植園位于四川省成都市金堂縣淮口鎮(zhèn)油橄欖種植示范園(104°31′28″～104°31′47″ E，30°41′49″～30°42′10″ N)，淮口鎮(zhèn)2019年平均氣溫為16.6 ℃，平均降雨量為 920.5 mm，海拔為437～511 m，土壤類型屬于紫色土類的棕紫泥亞類，土壤有碳酸鹽反應(yīng)，耕層pH為7.4～8.5，有機質(zhì)占比(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.59%～1.20%，全氮占比為0.022%～0.054%，全磷占比為0.057%～0.133%[17]。該基地種植油橄欖品種10余種，產(chǎn)業(yè)區(qū)1 334 hm2[17]。

1.2 試驗方法

試驗所選的9個品種分別為‘萊星’(‘Leccino’,LX)、‘阿桑貝娜’(‘Assanbella’,AS)、‘格洛?！?‘Grossane’,GL)、‘豆果’(‘Arbequina’,DG)、‘柯拉蒂’(‘Coratina’,KL)、‘小蘋果’(‘Manzanillo’,XP)、‘顎植8號’(‘Ezhi-8’,EZ)、‘皮瓜爾’(‘Picual’,PG)和‘克羅萊卡’(‘Koroneiki’,KLL)。選擇管理一致、樹勢差異較小、生長狀況良好、健壯無病蟲害的樹體作為試驗材料，每個品種的樹共選擇9棵，每3棵為1個處理，每個處理重復(fù)3次。對所選擇樹進(jìn)行掛牌標(biāo)記，對每個品種的各株樹進(jìn)行生長狀況調(diào)查，記錄各品種的生長情況(表 1)。

分別于2019年3月15日、6月15日、9月15日和12月15日取樣，按照采樣標(biāo)準(zhǔn)[18]，于上午 9:00—11:00，在試驗樹體的東、南、西、北 4 個方向選取完全展開、健康、完整、無病蟲害、完全陽光照射的當(dāng)年生葉片，每個方向取50片，取葉片后，置于冰盒中，2 h內(nèi)帶回實驗室。

表1 不同品種油橄欖生長狀況Table 1 Growth status of different olive varieties

1.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.1 生長指標(biāo)

株高、冠幅和主干粗度(地徑)用鋼卷尺和電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度 0.01 mm)測定。

1.3.2 葉片形態(tài)指標(biāo)

將帶回實驗室的葉片立即取出，用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度 0.01 mm) 測量葉長、葉寬和葉厚，重復(fù)測量 3 次，取平均值。最后將葉片在110 ℃的烘箱中烘干15 min，后在75 ℃烘箱中烘至質(zhì)量恒定，在電子天平(精度為 0.000 1 g)上稱取葉片干質(zhì)量。

1.3.3 光合指標(biāo)

每次取樣時，采用LI-6400便攜式光合作用測定儀(LI-COR Inc.,USA)測定選取的每個品種的9株樣樹上健康、完整、朝南向陽方位的10片葉子的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)、葉溫下蒸汽壓虧缺值(VpdL)[18]，重復(fù)測定3次，取平均值。

測定時間10:00—13:30，測定過程中光強約1 000 μmol/(m2·s)，空氣溫度(28±2)℃，空氣CO2濃度變化范圍(400±10)μmol/mol。

1.3.4 光合色素含量指標(biāo)

生理指標(biāo)測定采用完全展開的第3片真葉，用丙酮-乙醇混合(體積比1∶1)浸提法測定光合色素含量(葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素)[19]。

1.3.5 養(yǎng)分指標(biāo)

將烘干的葉片經(jīng)濃硫酸及過氧化氫消煮后，分別采用凱氏定氮法、鉬銻抗比色法、火焰光度法、原子吸收分光光度法測定其 氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)和硼(B)元素的含量[20]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

每個處理使用4次采樣的平均數(shù)據(jù)作一個重復(fù)用于數(shù)據(jù)分析。所有數(shù)據(jù)采用Excel 2008軟件處理，數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0進(jìn)行方差分析(Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同油橄欖品種葉片形態(tài)指標(biāo)參數(shù)分析

測定結(jié)果表明，9個品種的葉長、葉寬、葉厚及葉干質(zhì)量因品種差異均表現(xiàn)不同(表2)。葉長由大到小排序為：‘阿桑貝娜’、‘柯拉蒂’、‘皮瓜爾’、‘克羅萊卡’、‘格洛桑’、‘萊星’、‘顎植8號’、‘豆果’、‘小蘋果’。葉寬由大到小排序為：‘阿桑貝娜’、‘顎植8號’、‘萊星’、‘皮瓜爾’、‘豆果’、‘小蘋果’、‘克羅萊卡’、‘格洛?！ⅰ吕佟?。葉片厚度大小排序為：‘皮瓜爾’>‘顎植8號’>‘克羅萊卡’>‘豆果’≈‘萊星’>‘阿桑貝娜’>‘格洛?！帧√O果’>‘柯拉蒂’。百葉干質(zhì)量大小排序為：‘阿桑貝娜’>‘萊星’>‘顎植8號’>‘克羅萊卡’>‘皮瓜爾’>‘豆果’>‘小蘋果’>‘格洛?！?‘柯拉蒂’。綜合來看，‘阿桑貝娜’葉相對長又寬，‘豆果’和‘小蘋果’葉相對短又窄；百葉干質(zhì)量、比葉面積最高和最低分別是‘阿桑貝娜’和‘柯拉蒂’。

表2 不同油橄欖品種葉片形態(tài)指標(biāo)Table 2 Leaf morphological indexes of different olive varieties

2.2 不同油橄欖品種葉片形態(tài)指標(biāo)參數(shù)分析

對9個品種油橄欖葉片光合特性測定后發(fā)現(xiàn)，在葉片凈光合速率、葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度這3個指標(biāo)中最高的是‘阿桑貝娜’，最低的是‘格洛桑’，且‘阿桑貝娜’葉片凈光合速率、葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度較 ‘格洛?！謩e增加了2.78、2.37和1.33倍(表3)。各油橄欖品種氣孔導(dǎo)度數(shù)值較小，但‘阿桑貝娜’葉片氣孔導(dǎo)度最高，且顯著高于除‘皮瓜爾’以外的其他品種(P<0.05)，‘格洛?！畹?。葉片胞間CO2濃度指標(biāo)中，‘阿桑貝娜’最高，‘萊星’次之，‘小蘋果’最低。葉溫下蒸氣壓虧缺值指標(biāo)中，‘萊星’最高，‘阿桑貝娜’次之，‘格洛?！畹?。綜合來看，‘阿桑貝娜’葉片光合效能最佳，‘格洛?！~片光合效能最低。

表3 不同油橄欖品種葉片光合特性Table 3 Photosynthetic characteristics of leaves of different olive varieties

2.3 不同油橄欖品種葉片光合色素含量參數(shù)分析

對9個品種油橄欖葉片光合色素含量測定后發(fā)現(xiàn)(表4)，‘阿桑貝娜’葉片葉綠素a含量最高，‘顎植8號’次之，‘格洛桑’最低；‘阿桑貝娜’葉綠素b含量最高，‘皮瓜爾’次之，‘格洛桑’最低；‘阿桑貝娜’、‘皮瓜爾’、‘格洛桑’葉片類胡蘿卜素含量高于其他品種，‘顎植8號’次之，‘小蘋果’最低。‘阿桑貝娜’葉綠素a含量和葉綠素b含量較‘格洛?！謩e增加了152.83%(P<0.05)和157.89%(P<0.05)。綜合來看，‘阿桑貝娜’葉片光合色素含量相對較高，‘格洛?！汀吕佟~片光合色素含量相對較低。

表4 不同油橄欖品種葉片光合色素含量Table 4 Photosynthetic pigment contents in leaf of different olive varieties mg/g

2.4 不同油橄欖品種葉片營養(yǎng)元素參數(shù)分析

對9個品種油橄欖葉片營養(yǎng)元素含量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)‘阿桑貝娜’葉N含量高于其他品種，‘顎植8號’次之，‘小蘋果’最低(表5)。‘皮瓜爾’葉P含量最高，‘阿桑貝娜’次之，‘柯拉蒂’最低?！⑸Ｘ惸取~K含量高于其他品種，‘萊星’次之，‘小蘋果’最低?！す蠣枴~Ca含量顯著高于其他品種，‘顎植8號’次之，‘柯拉蒂’最低?！€植8號’葉Mg含量最高，‘阿桑貝娜’次之，‘柯拉蒂’最低?！€植8號’葉B含量顯著高于其他品種，‘皮瓜爾’次之，‘小蘋果’最低?！⑸Ｘ惸取~N、K含量較‘小蘋果’增加了79.50%和43.73%。綜合來看，‘阿桑貝娜’、‘顎植8號’、‘克羅萊卡’和‘皮瓜爾’葉片營養(yǎng)元素相對較高，‘格洛桑’、‘柯拉蒂’和‘小蘋果’葉片營養(yǎng)元素相對較低。

表5 不同油橄欖品種葉片營養(yǎng)元素含量Table 5 Contents of nutrient elements in leaf of different olive varieties

3 討 論

植物的葉片功能性狀，如葉形特征、葉干質(zhì)量、光合生理特性和營養(yǎng)元素含量等與植物適應(yīng)及利用生境資源能力緊密相關(guān)，在一定程度上可作為判斷植物對環(huán)境適應(yīng)性及生存能力的重要指標(biāo)[10-16]。通常來說，植物基因在調(diào)控葉片功能性狀時起著重要的作用，同一品種的葉片功能性狀在相同生境下差異較小，但相同生境不同品種間則差異較大[21-23]。

研究表明，植物葉片厚度通?？梢杂脕砼袛嘀参镌诓煌诚虏捎玫倪m應(yīng)對策，一般葉片較薄的植物生長采用開拓性策略，主要表現(xiàn)為生長速率提高和獲取資源能力增強；葉片較厚的植物生長采用保守性策略，主要表現(xiàn)為養(yǎng)分儲存效率提高和競爭優(yōu)勢增強[24-27]。而植物葉片干質(zhì)量與植物對養(yǎng)分的保持能力密切相關(guān)，較高的葉干質(zhì)量使植物抵抗環(huán)境脅迫的能力增強，更有利于充分利用其生境中的各種資源[26-28]。本試驗中，9個不同的油橄欖品種在相同生境下，其葉片厚度與其干質(zhì)量和養(yǎng)分含量變化趨勢大致相同，具體表現(xiàn)為葉片越厚，干質(zhì)量和養(yǎng)分含量相對較高，和前人在3 種木蘭科(Magnoliaceae)植物幼苗葉片功能性狀上研究結(jié)果相同[29]。這說明油橄欖在生長方面采用了保守性策略，通過增加葉片厚度，將更多的營養(yǎng)元素儲存到器官，使其葉干質(zhì)量增高，從而適應(yīng)該地區(qū)生境，調(diào)整自身生存策略，獲得更強的樹種競爭優(yōu)勢[27-29]。9個品種中以‘阿桑貝拉’、‘顎植8號’和‘萊星’表現(xiàn)較優(yōu)，‘克拉蒂’、‘小蘋果’和‘格洛桑’表現(xiàn)較差。

葉片作為植物進(jìn)行光合作用的主要場所，其功能性狀之間一般存在相互制約或促進(jìn)的關(guān)系，葉片功能性狀與光合參數(shù)也存在密切聯(lián)系[30-31]。如葉片功能性狀中的比葉面積能夠揭示植物對光照和其他資源的利用效率，比葉面積大表明植物葉片光資源獲取更具優(yōu)勢，捕獲光能量的能力更強、生理代謝更為活躍[27,31-33]。本試驗中，油橄欖的比葉面積和凈光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度、葉溫下蒸汽壓虧缺以及胞間CO2濃度變化趨勢大致相同，油橄欖通過增加葉面積以捕獲更多的太陽輻射，進(jìn)而使葉片光合特性提高和干物質(zhì)含量積累。光合色素含量的多少直接影響著植物光合作用中光合速率的高低，反映著植物光合強度的強弱[33]。本試驗中，葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量高的油橄欖葉片Pn也高，說明光合色素含量高的油橄欖品種的光合能力更強。9個品種中以‘阿桑貝拉’、‘顎植8號’和‘萊星’表現(xiàn)較優(yōu)，‘克拉蒂’、‘小蘋果’和‘格洛桑’表現(xiàn)較差。

通過研究相同生境條件下9個油橄欖品種葉片功能性狀種間差異，發(fā)現(xiàn) 9個油橄欖品種葉片的6種功能性狀(比葉面積、葉干質(zhì)量、葉厚度、光合特性、光合色素含量和營養(yǎng)元素含量)表現(xiàn)出了一定的種間差異性，說明不同品種間在相同生境下葉片功能性狀差異較大。總體而言，9個品種中以‘克拉蒂’、‘小蘋果’和‘格洛?！憩F(xiàn)較差，‘阿桑貝拉’、‘顎植8號’、‘萊星’、‘豆果’、‘克羅萊卡’和‘皮瓜爾’表現(xiàn)較優(yōu)，可在川中盆地推廣應(yīng)用。