滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉生理特性及次生代謝物含量的影響

張玉豪，姚素梅，孟 麗，鄧 哲，黃 玲

(河南科技學(xué)院生命科技學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453003)

紅豆杉(TaxuschinensisRehd)為我國一級(jí)保護(hù)植物，因其植株體內(nèi)含有抗癌活性物質(zhì)紫杉醇而成為近些年人們研究和開發(fā)的熱點(diǎn)之一。另外，紅豆杉中還含有生物活性較強(qiáng)的黃酮類和多糖類化合物, 對(duì)抗腫瘤、提高免疫力、治療和預(yù)防高血糖等疾病也有一定的效果[1]。但在過去的幾十年里，野生紅豆杉遭到人類的過度開發(fā)，自然條件下紅豆杉生長緩慢，種群競(jìng)爭(zhēng)力和再生能力也較弱，人類活動(dòng)的增加減少了野生紅豆杉的種質(zhì)資源，使野生紅豆杉資源呈瀕危狀態(tài)[2-3]。因此，加大紅豆杉的人工馴化栽培技術(shù)研究對(duì)紅豆杉種質(zhì)資源的恢復(fù)具有十分重要的意義。

滴灌是現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)的一種，利用滴灌技術(shù)可以制定出合理且便于實(shí)施的灌溉制度，使作物根系能夠長時(shí)間處于最佳水分和養(yǎng)分狀態(tài)[4]，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用[5-6]。土壤基質(zhì)勢(shì)能夠反映出土壤中的水分狀況，康躍虎[7]經(jīng)過多年研究，總結(jié)出了利用負(fù)壓計(jì)監(jiān)測(cè)土壤基質(zhì)勢(shì)來指導(dǎo)灌溉的滴灌灌溉制度。但前人利用滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)對(duì)植物的調(diào)控研究多偏重于溫室蔬菜和常見作物[8-9]，且前人對(duì)紅豆杉栽培技術(shù)的研究多集中在不同土壤基質(zhì)[10]、光照[11]和溫度[12]對(duì)紅豆杉生理和生長的影響，而滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉生理特性和次生代謝物含量的影響研究報(bào)道甚少。本試驗(yàn)以盆栽太行紅豆杉為材料，在自然條件下，通過滴灌技術(shù)調(diào)控土壤基質(zhì)勢(shì)下限，探究滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉葉片生理特性及次生代謝物含量的影響，為紅豆杉的人工馴化栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年3—8月和2020年6—11月在河南科技學(xué)院藥用植物栽培場(chǎng)(113°54′ E,35°18′ N)進(jìn)行，該栽培場(chǎng)位于河南省新鄉(xiāng)市，地屬大陸性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫14.4℃，多年平均降水量600 mm左右。栽培場(chǎng)采用加密6針型遮陽網(wǎng)遮陰以模擬紅豆杉在自然條件下的生長環(huán)境，其中遮陽棚采用鋼架制造，高約2.5 m。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料為5 a生盆栽太行紅豆杉，2019年選取生長一致且良好的太行紅豆杉60盆進(jìn)行試驗(yàn)，其中，紅豆杉的平均株高為74.8 cm，盆栽所用盆的直徑和高度均為30 cm，所用基質(zhì)的成分為稻殼∶土∶雞糞=3∶3∶1，2020年重新選取與2019年所用材料相似且生長一致的5 a生太行紅豆杉盆栽進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，將紅豆杉盆栽均勻分成5組，每組12盆。在每組盆栽中埋入1根DLS系列負(fù)壓計(jì)(滴灌滴頭正下方20 cm處)，在自然條件下，通過監(jiān)測(cè)負(fù)壓計(jì)讀數(shù)，將5組盆栽的土壤基質(zhì)勢(shì)下限分別控制在-10 kPa(W1)、-20 kPa(W2)、-30 kPa(W3)、-40 kPa(W4)和-50 kPa(W5)。每天8∶00和17∶00記錄負(fù)壓計(jì)讀數(shù)，當(dāng)負(fù)壓計(jì)讀數(shù)低于該處理的土壤基質(zhì)勢(shì)下限時(shí)，利用滴箭滴灌系統(tǒng)對(duì)紅豆杉盆栽進(jìn)行灌溉，每次每盆灌溉量為5 mm，約為353 ml，用k24小型流量計(jì)檢測(cè)灌水量。

紅豆杉生長緩慢，試驗(yàn)開始后，每月測(cè)量1次紅豆杉葉片的光合特性、生理指標(biāo)和次生代謝物(黃酮和多糖)含量，取具有代表性月份的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由于本試驗(yàn)在自然條件下進(jìn)行，降雨會(huì)打破試驗(yàn)設(shè)定的土壤基質(zhì)勢(shì)梯度，強(qiáng)降雨更會(huì)使各處理土壤基質(zhì)勢(shì)增大到一致。為避免降雨對(duì)試驗(yàn)生理特性測(cè)定的影響，每月的測(cè)量日要根據(jù)降雨等天氣因素進(jìn)行調(diào)整，在各處理土壤基質(zhì)勢(shì)基本處于試驗(yàn)控制范圍內(nèi)時(shí)對(duì)紅豆杉葉片生理特性進(jìn)行測(cè)定。次生代謝物含量的測(cè)量日同生理特性的測(cè)量日保持一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 光合參數(shù)和光響應(yīng)曲線的測(cè)量 采用Li-6400型便攜式光合測(cè)定儀于晴朗天氣的上午9∶00—11∶00測(cè)定紅豆杉葉片的凈光合速率(Pn)，氣孔導(dǎo)度(Gs)，胞間二氧化碳濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)等光合參數(shù)。測(cè)量時(shí)，隨機(jī)選取各處理具有代表性的植株3棵，并取各處理同一冠層處且同年生的葉片進(jìn)行測(cè)量，每顆測(cè)量3次，每次測(cè)量記錄3次數(shù)據(jù)。由于紅豆杉葉片較小不能鋪滿葉室，測(cè)量時(shí)同時(shí)夾取4片葉子，使4片葉子不重疊且與葉室垂直，測(cè)量后用游標(biāo)卡尺測(cè)量葉片寬度，換算出實(shí)際葉面積，用于數(shù)據(jù)處理。

采用Li-6400型便攜式光合測(cè)定儀的LED紅藍(lán)光源葉室測(cè)定不同光照強(qiáng)度下紅豆杉葉片凈光合速率的大小。將光合有效輻射(PAR)從高到低設(shè)定為1 600、1 400、1 200、1 000、800、500、200、100、80、40 μmol·m-2·s-1和0 μmol·m-2·s-1，CO2濃度設(shè)定為400 μmol·mol-1。在晴朗天氣條件下，使用開放氣路于上午9∶00—11∶00測(cè)量其光響應(yīng)曲線，測(cè)量時(shí)，選取各處理同一冠層處且同年生的葉片進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)處理測(cè)定3次。并用葉子飄模型[13]對(duì)光響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，Pn為凈光合速率；Pnmax為潛在最大光合速率；α為擬合曲線的斜率，即初始量子效率；I為光合有效輻射；Rd為暗呼吸速率；β為光抑制系數(shù)；γ為光飽和系數(shù)；LSP為光飽和點(diǎn)；LCP為光補(bǔ)償點(diǎn)；用式(1)可擬合出弱光強(qiáng)條件下(PAR≤200 μmol·m-2·s-1)的光響應(yīng)曲線的斜率α，即表觀量子效率(AQE)。

2019年取6月份和8月份(試驗(yàn)結(jié)束前)作為代表月份進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，2020年取9月份和11月份作為代表月份進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，由于試驗(yàn)期間不同月份紅豆杉光合特性和葉綠素含量的趨勢(shì)基本一致，因此2019年紅豆杉光合特性和葉綠素含量主要以6月份數(shù)據(jù)分析為主，2020年以9月份數(shù)據(jù)分析為主。2019年6月份光合特性的測(cè)量日為6月1―2日，該測(cè)量日W1、W2、W3、W4和W5的土壤基質(zhì)勢(shì)分別為-10.25、-16.75、-20.50、-36.25、-40.00 kPa和-8.75、-12.00、-15.50、-29.50、-33.50 kPa。2020年9月份光合特性的測(cè)量日為9月2―3日，該測(cè)量日W1、W2、W3、W4和W5的土壤基質(zhì)勢(shì)分別為-11.8、-20.8、-26、-38.8、-53.05 kPa和-12.6、-25、-30.5、-38.8、-56.8 kPa。

2019年生理指標(biāo)和次生代謝物含量的測(cè)量日為6月1日和8月28日(試驗(yàn)結(jié)束前)，8月28日W1、W2、W3、W4和W5的土壤基質(zhì)勢(shì)分別是-8.75、-21.75、-32.75、-39.50、-44.50 kPa。2020年測(cè)量日為9月2日和11月8日，11月8日W1、W2、W3、W4和W5的土壤基質(zhì)勢(shì)分別是-5.8、-14.4、-29.4、-39.4和-48.65 kPa。由于文章篇幅有限，且各生理指標(biāo)在2019和2020年的趨勢(shì)基本相似，故葉綠素、可溶性蛋白和丙二醛含量以2019年數(shù)據(jù)分析為主。

1.3.2 生理指標(biāo)的測(cè)定 采取同一冠層處且同年生的葉片測(cè)定各處理的生理指標(biāo)。葉綠素含量采用分光光度法測(cè)定[14]，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定[14]，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)顯色法測(cè)定[14]。

1.3.3 次生代謝物含量的測(cè)定 采取各處理同一冠層處且同年生的紅豆杉葉片進(jìn)行測(cè)定，黃酮含量采用超聲波提取分光光度法測(cè)定[15]，多糖含量采用苯酚硫酸法[16]進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SAS統(tǒng)計(jì)軟件中的ANOVA過程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。利用Microsoft Excel 2013對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉葉片生理特性的影響

2.1.1 滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉葉片光合參數(shù)的影響 光合作用是植物葉片利用CO2和水生成有機(jī)物的過程, 是植物生長和作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[17]。由表1可知，2019年度，隨著土壤基質(zhì)勢(shì)的降低，紅豆杉葉片的氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度基本呈下降趨勢(shì)，但顯著性有所不同，W1和W2的葉片氣孔導(dǎo)度無顯著差異，W3～W5的葉片胞間CO2濃度之間無顯著差異。不同土壤基質(zhì)勢(shì)下限對(duì)葉片蒸騰速率的影響最為顯著，其趨勢(shì)與氣孔導(dǎo)度相似，5個(gè)處理間均存在顯著性差異，其中，W5葉片的蒸騰速率比W1降低了63.52%。葉片凈光合速率隨土壤基質(zhì)勢(shì)的降低呈先上升后下降趨勢(shì)，W2葉片凈光合速率最大，分別比W1、W3、W4和W5增大了53.95%、14.89%、52.87%和98.29%，且差異顯著。2020年各光合參數(shù)的變化規(guī)律與2019年度基本一致，表明不同土壤基質(zhì)勢(shì)下限能夠顯著影響紅豆杉葉片的光合參數(shù)，其中W2顯著增大了紅豆杉葉片的凈光合速率，有利于紅豆杉葉片光合作用的進(jìn)行。

表1 不同土壤基質(zhì)勢(shì)對(duì)紅豆杉葉片光合參數(shù)的影響Table 1 Photosynthetic parameters in leaves of Taxus chinensis under different soil matric potentials

2.1.2 滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉葉片光響應(yīng)曲線的影響 由圖1可知，2019和2020兩個(gè)年度5個(gè)處理紅豆杉葉片光響應(yīng)擬合曲線的趨勢(shì)基本一致，凈光合速率隨PAR的增大迅速增大，之后增長速度減緩，W2葉片光響應(yīng)擬合曲線的凈光合速率最大，W5最小。表觀量子效率AQE是植物對(duì)CO2同化的效率，可反映植物光合利用和轉(zhuǎn)化效率的大小,其數(shù)值的高低可判斷植物吸收和轉(zhuǎn)換光能及利用弱光的能力[18]。暗呼吸速率(Rd)指植物在黑暗條件下的呼吸速率，植物暗呼吸所釋放的能量有一部分用于植物的生理活動(dòng)，因此，Rd數(shù)值的大小可反映植物葉片生理活性的高低[19]。由表2可知，2019年度，隨著土壤基質(zhì)勢(shì)的降低，紅豆杉葉片AQE和Rd呈先升高后降低趨勢(shì)，W2葉片AQE和Rd最大，其AQE比W3、W4和W5分別增長了26.45%、71.32%、80.60%，且差異顯著，比W1增長了17.85%，但差異不顯著。W2處理的Rd比W3、W4和W5分別增長了20.42%、34.20%和34.36%，且差異顯著，比W1增長了13.65%，但無顯著差異。植物葉片的光補(bǔ)償點(diǎn)Lcp和和光飽和點(diǎn)Lsp能夠反映植物生長所需的光照條件，可以判斷植物的耐陰性和對(duì)強(qiáng)光的利用能力，Lcp較低、Lsp較高的植物對(duì)光環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)[18]。2019年度，隨著土壤基質(zhì)勢(shì)的降低，紅豆杉葉片Lsp趨勢(shì)與AQE相似，而Lcp趨勢(shì)則先降后升，其中W2葉片的Lsp最大、Lcp最小。最大凈光合速率Pnmax趨勢(shì)與AQE相似，W2葉片Pnmax顯著大于其他處理，比W1、W3、W4和W5分別增長了39.69%、10.91%、69.51%、88.01%。2020年各處理的擬合參數(shù)與2019年相比雖然在數(shù)值大小上出現(xiàn)輕微變化，但處理間的變化規(guī)律與2019年基本一致，表明當(dāng)土壤基質(zhì)勢(shì)較低時(shí)，紅豆杉葉片對(duì)光能的吸收和轉(zhuǎn)換效率降低，對(duì)弱光的利用效率也顯著減小，W2可顯著增強(qiáng)紅豆杉葉片的生理活性，升高葉片對(duì)光能的吸收和轉(zhuǎn)換效率，且提升葉片對(duì)光的生態(tài)適應(yīng)能力，從而使Pnmax達(dá)到最大值，有利于紅豆杉光合作用的進(jìn)行。

表2 不同土壤基質(zhì)勢(shì)對(duì)紅豆杉葉片光響應(yīng)曲線擬合參數(shù)的影響Table 2 Fitting parameters of light response curve in leaves of Taxus chinensis under different soil matric potentials

2.1.3 滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉葉片葉綠素含量的影響 葉綠素作為綠色植物進(jìn)行光合作用的主要色素,其含量大小直接影響葉片的光合作用，可以在一定程度上反映植物的光合作用水平[20]。由表3可知，紅豆杉葉片葉綠素a含量隨土壤基質(zhì)勢(shì)的降低整體呈降低趨勢(shì)，W2葉片葉綠素a含量最大，分別比W1和W3增長了6.80%和9.60%，但差異未達(dá)到顯著水平，比W4和W5增長了44.81%和41.55%, 且差異顯著。隨土壤基質(zhì)勢(shì)的降低，紅豆杉葉片葉綠素b含量先升后降，且在W4達(dá)到最大值，分別比W1、W2、W3和W5顯著增長了354.65%、44.28%、52.33%、83.99%。紅豆杉葉片總?cè)~綠素含量隨土壤基質(zhì)勢(shì)的降低呈先上升后降低趨勢(shì)，W2顯著提高了葉片總?cè)~綠素含量，分別比W1、W4和W5增長了27.45%、14.29%、37.85%，且差異顯著，比W3增長了8.25%，但差異不顯著。表明土壤基質(zhì)勢(shì)較低時(shí)，不利于紅豆杉葉片葉綠素a的合成，但適當(dāng)?shù)乃痔澣庇欣诩t豆杉葉片葉綠素b的合成。本試驗(yàn)中，W2顯著提升了葉片總?cè)~綠素含量，有利于葉片光合作用的進(jìn)行。

表3 2019年不同土壤基質(zhì)勢(shì)對(duì)紅豆杉葉片葉綠素含量的影響Table 3 Chlorophyll content in leaves of Taxus chinensis under different soil matric potentials in 2019

2.1.4 滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉葉片可溶性蛋白含量的影響 可溶性蛋白作為植物主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在遭受干旱脅迫時(shí)，植物會(huì)通過滲透調(diào)節(jié)降低細(xì)胞水勢(shì)和維持細(xì)胞膨壓，從而使細(xì)胞的保水能力增強(qiáng)，防止細(xì)胞脫水，進(jìn)而抵御干旱環(huán)境[21]。由圖2可知，6月1日時(shí)，紅豆杉葉片可溶性蛋白含量隨土壤基質(zhì)勢(shì)的降低呈先升高后降低趨勢(shì)，W2～W4葉片可溶性蛋白含量均高于W1且與W5差異顯著，其中，W3葉片可溶性蛋白含量最高，比W1和W5分別增長了10.36%和14.56%，且差異顯著，W5葉片可溶性蛋白含量最低，但此時(shí)W5與W1之間無顯著差異，表明此時(shí)W5葉片仍有較強(qiáng)的滲透調(diào)節(jié)能力，原因可能是此時(shí)試驗(yàn)處理時(shí)間較短，低土壤基質(zhì)勢(shì)的紅豆杉對(duì)于水分虧缺做出了應(yīng)急反應(yīng)。到8月28日時(shí)，紅豆杉葉片可溶性蛋白含量隨土壤基質(zhì)勢(shì)降低所呈的趨勢(shì)與6月1日相似，但差異性有所不同，W4和W5顯著降低了紅豆杉葉片可溶性蛋白含量，W2葉片可溶性蛋白含量最高，分別比W1、W3、W4和W5提升了14.35%、11.39%、28.53%、47.31%，且差異顯著。表明隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長，低土壤基質(zhì)勢(shì)的紅豆杉應(yīng)對(duì)水分虧缺的能力降低，W4和W5葉片的滲透調(diào)節(jié)能力顯著下降。

2.1.5 滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉葉片丙二醛含量的影響 MDA是細(xì)胞過氧化產(chǎn)物的一種，其含量可以衡量植物細(xì)胞活性氧傷害的程度[22]。由圖3可知，6月1日時(shí)，各處理之間葉片MDA含量無顯著差異。至8月28日時(shí)，W4和W5與其他處理相比顯著提升了紅豆杉葉片MDA含量，W5比W1、W2、W3和W4分別增長了30.34%、40.88%、34.32%、5.37%，W4比W1、W2和W3分別增長了23.69%、33.70%、27.47%。表明在6月1日時(shí)，各處理紅豆杉葉片細(xì)胞受活性氧傷害較低，隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長，至8月28日時(shí)土壤基質(zhì)勢(shì)較低的W4和W5葉片細(xì)胞膜脂過氧化加劇，葉片細(xì)胞膜受到了一定程度的損傷。

2.2 滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉葉片次生代謝物含量的影響

2.2.1 滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉葉片黃酮含量的影響 由圖4可知，2019年8月份各處理葉片黃酮含量與6月份相比呈增大趨勢(shì)。6月1日時(shí)，隨著土壤基質(zhì)勢(shì)的降低，葉片黃酮含量呈先升高后降低趨勢(shì)，W3黃酮含量最高，分別比W1、W4和W5增加了23.72%、19.29%、13.61%，且差異顯著，比W2增長了2.93%，但差異不顯著。到8月28日時(shí)，各處理間葉片黃酮含量的變化趨勢(shì)與6月1日時(shí)相似，W3葉片黃酮含量依然最大，分別比W1、W2、W4和W5增長了15.90%、8.99%、4.12%、12.64%，但此時(shí)W3只與W1和W5差異顯著。2020年11月各處理黃酮含量與9月相比呈降低趨勢(shì)，且降低幅度較大，但葉片黃酮含量在各處理間的變化規(guī)律與2019年基本一致。

2.2.2 滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)調(diào)控對(duì)紅豆杉葉片多糖含量的影響 由圖5可知，2019年6月1日各處理紅豆杉葉片多糖含量還未表現(xiàn)出顯著差異，8月28日5個(gè)處理紅豆杉葉片多糖含量隨土壤基質(zhì)勢(shì)的降低呈先升高后降低趨勢(shì)，W1和W2葉片多糖含量顯著高于W3～W5，W2多糖含量最高，分別比W3、W4和W5顯著增加17.40%、25.12%、24.48%，比W1增加7.84%，差異不顯著。2020年各處理間葉片多糖含量的變化規(guī)律與2019年基本一致，紅豆杉葉片多糖含量于試驗(yàn)后期在W2處理下達(dá)到最大值。

3 討 論

土壤水分是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子，在干旱條件下，植物的呼吸作用、光合作用都會(huì)受到一定程度的限制，從而影響植物的生理代謝和生長發(fā)育[23]。光響應(yīng)曲線的擬合能夠闡明植物光合作用在各種環(huán)境因子下的生態(tài)適應(yīng)性[24]，Pnmax、AQE、Lsp、Lcp和Rd等擬合參數(shù), 可反映植物光合能力、生理活性及對(duì)弱光利用能力的大小[25]，是研究植物生態(tài)生理的重要指標(biāo)。李佳等[26]對(duì)米槁幼苗進(jìn)行不同土壤含水率處理，發(fā)現(xiàn)土壤含水率為田間持水量的55%～65%時(shí)，米槁幼苗葉片Pn、Pnmax和Lsp達(dá)到最大，重度干旱脅迫時(shí)，葉片蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度大幅下降。本試驗(yàn)中，土壤基質(zhì)勢(shì)顯著影響了紅豆杉葉片的光合參數(shù)，且低土壤基質(zhì)勢(shì)顯著降低了紅豆杉葉片生理活性和對(duì)光強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)性，因此不利于光合作用的進(jìn)行。而W2顯著提升了紅豆杉葉片的生理活性，增大了葉片對(duì)弱光的利用能力和利用范圍，且葉片氣孔導(dǎo)度也達(dá)到最大值，從而提升葉片Pn和Pnmax，有利于葉片光合作用的進(jìn)行。

植物葉片中的葉綠素參與光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換等過程，直接影響著植物的光合作用和生長發(fā)育[27]，葉綠素a和葉綠素b是葉綠素的主要組成成分，葉綠素a以吸收長波光為主，葉綠素b以吸收短波光為主[28]，目前關(guān)于不同土壤水分條件下植物葉綠素含量的變化報(bào)道不一。李英浩等[29]研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤含水率的降低，燕麥葉片葉綠素含量呈降低趨勢(shì)。董明等[30]研究發(fā)現(xiàn)，阿諾紅韃靼忍冬葉片葉綠素含量在干旱脅迫下呈不斷上升趨勢(shì)。本研究中，隨著土壤基質(zhì)勢(shì)的降低，紅豆杉葉片葉綠素a含量整體呈下降趨勢(shì)，而葉綠素b含量呈先升高后下降趨勢(shì)，并在W4達(dá)到最大值，表明水分虧缺不利于葉綠素a的合成，而適度水分虧缺則有利于葉綠素b的合成。本試驗(yàn)中，總?cè)~綠素含量在W2時(shí)達(dá)到最大值，有利于紅豆杉光合作用的進(jìn)行。

植物在順境環(huán)境下，體內(nèi)的抗氧化酶能夠及時(shí)地清除不斷產(chǎn)生的活性氧，從而使植物能夠保持正常的生理活性[31]。但當(dāng)植物遭受水分脅迫時(shí)，植物體內(nèi)活性氧大量積累，從而引發(fā)細(xì)胞膜脂過氧化作用，MDA作為膜脂過氧化產(chǎn)物可能和細(xì)胞內(nèi)組分發(fā)生相互作用，從而破壞酶和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，使膜穩(wěn)定性降低，透性增大，細(xì)胞內(nèi)含物外滲[22]，因此，可以通過測(cè)定MDA含量間接測(cè)定膜系統(tǒng)受損程度，進(jìn)而判斷植物的抗逆性。滲透調(diào)節(jié)是植物抵抗水分脅迫的一項(xiàng)重要應(yīng)急反應(yīng)，可溶性蛋白是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可以為細(xì)胞內(nèi)的束縛水提供結(jié)合襯質(zhì),從而減小脫水對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞[32]，本試驗(yàn)中，2019年6月時(shí)，W2～W4紅豆杉葉片可溶性蛋白含量均高于W1和W5，雖然W5葉片可溶性蛋白含量低于W1，但兩者差異不顯著，且此時(shí)各處理之間MDA含量無顯著性差異。8月28日時(shí)，W4和W5葉片可溶性蛋白含量顯著低于W1～W3處理，且W4和W5葉片MDA含量顯著高于其他處理。原因可能是，試驗(yàn)前期低土壤基質(zhì)勢(shì)的紅豆杉對(duì)水分虧缺做出了應(yīng)急反應(yīng)，滲透調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，膜系統(tǒng)損傷降低，細(xì)胞的保水性增強(qiáng)，從而使MDA含量降低，各處理葉片MDA含量無顯著差異。到試驗(yàn)后期時(shí)，較低土壤基質(zhì)勢(shì)的W4和W5應(yīng)對(duì)水分虧缺的能力降低，滲透調(diào)節(jié)能力減弱，細(xì)胞膜脂過氧化加劇，MDA含量增加。

黃酮類化合物是植物酚類次生代謝物中的一大類，在植物應(yīng)對(duì)非生物脅迫方面起到了重要作用[33]，李丹丹等[34]研究表明，適度干旱脅迫可以提升紫花苜蓿植株中黃酮類化合物含量。張倩倩等[35]研究發(fā)現(xiàn)，蒙古黃芪和膜莢黃芪在適度干旱脅迫下，黃芪器官中黃酮化合物含量上升。本試驗(yàn)中，2019―2020兩年度內(nèi)，W3紅豆杉葉片黃酮含量均最高，可能是土壤基質(zhì)勢(shì)為W3時(shí)，紅豆杉處于輕微水分虧缺狀態(tài)，為應(yīng)對(duì)水分虧缺環(huán)境，葉片次生代謝增強(qiáng)，黃酮類化合物得到積累，從而增強(qiáng)紅豆杉對(duì)水分虧缺的防御能力。前人對(duì)不同土壤水分條件對(duì)植物多糖含量的研究結(jié)果不盡相同，梁健萍等[36]研究發(fā)現(xiàn)，輕度干旱脅迫(土壤含水量60%～65%)能促進(jìn)黃芪根中多糖的積累。馮娜等[37]研究發(fā)現(xiàn)，在牛膝莖葉生長期和根伸長期將土壤含水量控制在75%和85%時(shí)有利于牛膝多糖的積累。賈向榮等[38]研究發(fā)現(xiàn)，在田間持水量為75%的適宜水分條件下黃精多糖含量達(dá)到最大值。在本試驗(yàn)中，2019―2020兩年度紅豆杉葉片多糖含量均在試驗(yàn)后期于W2達(dá)到最大值，表明W2更有利于紅豆杉葉片多糖含量的積累。

本研究篩選出適合紅豆杉光合作用和藥用成分黃酮和多糖積累的土壤基質(zhì)勢(shì)下限，為紅豆杉的人工馴化栽培提供了理論依據(jù)。但水分對(duì)植物生理及品質(zhì)調(diào)控的機(jī)理極其復(fù)雜，不同土壤基質(zhì)勢(shì)下限對(duì)紅豆杉生理及品質(zhì)調(diào)控的研究尚有大量工作要做。另外，黃酮類和多糖類化合物種類繁多，本試驗(yàn)僅測(cè)定了紅豆杉葉片總黃酮和總多糖含量，對(duì)具體種類的黃酮和多糖化合物的分析尚需深入，且次生代謝過程復(fù)雜，受多種酶活性的影響。因此，展開滴灌土壤基質(zhì)勢(shì)對(duì)紅豆杉葉片黃酮和多糖種類、次生代謝關(guān)鍵酶活性的研究是進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

4 結(jié) 論

1)不同土壤基質(zhì)勢(shì)對(duì)紅豆杉葉片的光合作用影響顯著，葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均在W2時(shí)達(dá)到最大值，隨著土壤基質(zhì)勢(shì)的降低，紅豆杉葉片蒸騰速率下降。W2顯著提升了紅豆杉葉片AQE和Rd，同時(shí)顯著提高了葉片Lsp和Pnmax，增大了葉片對(duì)光的利用范圍，且W2葉片葉綠素a和總?cè)~綠素含量最高，因此，將滴灌滴頭正下方20 cm處土壤基質(zhì)勢(shì)下限設(shè)置在-20 kPa有利于紅豆杉光合作用的進(jìn)行。

2)在試驗(yàn)前期時(shí)，紅豆杉對(duì)于適度水分虧缺有一定的抗性，通過應(yīng)急反應(yīng)減弱了水分虧缺對(duì)細(xì)胞造成的傷害。但在試驗(yàn)后期，較低土壤基質(zhì)勢(shì)的W4和W5應(yīng)對(duì)水分虧缺的能力下降，可溶性蛋白含量降低，MDA含量增加。

3)紅豆杉葉片黃酮含量在W3時(shí)達(dá)到最大值，多糖含量于試驗(yàn)后期時(shí)在W2達(dá)到最大值，因此將滴灌滴頭正下方20 cm處土壤基質(zhì)勢(shì)下限設(shè)置在-30 kPa有利于紅豆杉葉片黃酮的累積，設(shè)置為-20 kPa有利于紅豆杉葉片多糖的累積。