園林植物葉片光合色素的季節(jié)變化

任文俊黃若之陳強(qiáng)王瑋寧徐寧偉柴詩(shī)瑤

(1.浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310005；2.浙江農(nóng)林大學(xué)園林設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 311300；3.唐山學(xué)院，河北 唐山 063000；4.北京城市學(xué)院，北京 101309；5 浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院，浙江 紹興 312030)

葉色變化是園林植物季相景觀的重要組成部分。植物葉片顏色是由光合色素在細(xì)胞中的分布、比例及含量決定，不同植物葉片的光合色素含量有所差異，因此展現(xiàn)了不同的色彩[1，2]。通過測(cè)定葉片光合色素含量，對(duì)其季相變化進(jìn)行定量化分析，對(duì)植物景觀季相設(shè)計(jì)具有重要意義。郭帥等[3]測(cè)定了5種綠葉和彩葉樹種光合色素含量的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果表明，其葉綠素含量整體呈遞增趨勢(shì)，類胡蘿卜素含量無明顯變化規(guī)律；王輝等[4]研究了3種茶花葉片光合色素含量的年變化，發(fā)現(xiàn)光合色素變化與山茶花花期有一定相關(guān)性。本研究選取冀東地區(qū)常見的5種園林觀賞植物，通過測(cè)定葉片光合色素含量，探究其季節(jié)變化情況，以期為園林應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為冀東地區(qū)應(yīng)用廣泛的5種園林觀賞植物：三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃、白杜衛(wèi)矛、毛白楊，見表1。試驗(yàn)于2022年4—10月進(jìn)行，每月選取樹冠外圍中上部葉片，采取生長(zhǎng)良好的功能葉3片，置于冰盒中立即帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定，共取樣3次。

表1 冀東地區(qū)5種園林植物概況

1.2 試驗(yàn)方法與指標(biāo)測(cè)定

將葉片洗凈并吸干表面水分，準(zhǔn)確稱量0.2g，剪碎放入研缽內(nèi)，加入95%乙醇研磨成勻漿，定量轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶定容，充分搖勻倒入離心管，3000r·min-1離心5min，取上清液比色測(cè)定，記錄OD值[5，6]，計(jì)算葉綠素、胡蘿卜素和葉黃素含量，每個(gè)指標(biāo)3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel軟件整理分析數(shù)據(jù)，采用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 5種園林植物葉片葉綠素含量的年變化

由圖1～3可知，5種園林植物葉片葉綠素含量隨著季節(jié)變換而改變。葉綠素a、葉綠素b及葉綠素含量總體呈現(xiàn)先升高后下降再升高再下降的趨勢(shì)，均出現(xiàn)2個(gè)峰值。其中，三裂繡線菊、白杜衛(wèi)矛和毛白楊葉片葉綠素含量的2個(gè)峰值均出現(xiàn)在6月、9月，華北繡線菊葉綠素含量的2個(gè)峰值出現(xiàn)在6月、8月，毛櫻桃葉綠素含量的2個(gè)峰值出現(xiàn)在7月、9月。5種園林植物的葉綠素a、葉綠素b及葉綠素含量均在10月達(dá)到最低，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃、白杜衛(wèi)矛和毛白楊葉片10月的葉綠素含量分別為0.561mg·g-1、0.529mg·g-1、0.200mg·g-1、1.550mg·g-1和0.161mg·g-1。

圖1 5種園林植物葉片葉綠素a含量的季節(jié)變化

圖2 5種園林植物葉片葉綠素b含量的季節(jié)變化

圖3 5種園林植物葉片葉綠素含量的季節(jié)變化

5種園林植物葉片在4月的葉綠素含量，白杜衛(wèi)矛最高，為2.331mg·g-1，毛白楊最低，為0.634mg·g-1。毛白楊葉綠素含量在5月增至2.545mg·g-1，較4月增高301.42%，增長(zhǎng)幅度最大；其次為毛櫻桃(51.28%)、華北繡線菊(48.17%)、白杜衛(wèi)矛(14.59%)、三裂繡線菊(6.12%)。三裂繡線菊葉片葉綠素含量在6月急劇上升，含量為4.414mg·g-1，較5月增高263.89%，增幅最大。毛櫻桃葉片葉綠素含量在7月持續(xù)上升，其余4種植物葉片葉綠素含量減少，其中三裂繡線菊葉綠素含量降幅最大。8月，三裂繡線菊、華北繡線菊、白杜衛(wèi)矛、毛白楊葉片葉綠素含量升高，其中，三裂繡線菊增幅最大，其次是毛白楊、華北繡線菊，毛櫻桃葉片中葉綠素含量較7月有所下降。5種園林植物葉片在9月的葉綠素含量，三裂繡線菊最高，白杜衛(wèi)矛最低。除白杜衛(wèi)矛外，其余4種園林植物10月的葉綠素含量均低于1.000mg·g-1。

2.2 5種園林植物葉片胡蘿卜素含量的年變化

由圖4可知，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃和毛白楊葉片胡蘿卜素含量呈現(xiàn)先升高后下降再升高再下降的趨勢(shì)，均出現(xiàn)2個(gè)峰值；白杜衛(wèi)矛葉片胡蘿卜素含量則呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。三裂繡線菊、華北繡線菊和毛白楊胡蘿卜素含量的2個(gè)峰值出現(xiàn)在5—6月、8—9月，毛櫻桃胡蘿卜素含量的2個(gè)峰值則分別出現(xiàn)在7月、9月。5種園林植物的胡蘿卜素含量均在10月達(dá)到最低，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃、白杜衛(wèi)矛和毛白楊葉片10月的胡蘿卜素含量分別為0.386mg·g-1、0.305mg·g-1、0.084mg·g-1、0.025mg·g-1和0.149mg·g-1，均低于0.400mg·g-1。

圖4 5種園林植物葉片胡蘿卜素含量的季節(jié)變化

5種園林植物葉片在4月的胡蘿卜素含量，白杜衛(wèi)矛最高，為0.695mg·g-1，毛白楊最低，為0.219mg·g-1。毛白楊葉片胡蘿卜素含量在5月增至0.675mg·g-1，較4月增高208.22%，增長(zhǎng)幅度最大；其次為毛櫻桃(40.12%)、華北繡線菊(38.72%)、三裂繡線菊(17.37%)、白杜衛(wèi)矛(6.04%)。三裂繡線菊葉片胡蘿卜素含量在6月急劇增加，為1.159mg·g-1，較5月增高145.03%，增幅最大。毛櫻桃葉片胡蘿卜素含量在7月升高，其余4種園林植物葉片胡蘿卜素含量減少，其中毛白楊胡蘿卜素含量降幅最大。8月，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛白楊葉片胡蘿卜素含量升高，其中毛白楊增幅最大，其次是三裂繡線菊、華北繡線菊，白杜衛(wèi)矛葉片中胡蘿卜素含量持續(xù)降低。5種園林植物在9月、10月的胡蘿卜素含量，三裂繡線菊最高，白杜衛(wèi)矛最低。

2.3 5種園林植物葉片葉黃素含量的年變化

由圖5可知，不同園林植物葉片葉黃素的季節(jié)變化趨勢(shì)不同。三裂繡線菊、華北繡線菊和毛白楊葉片葉黃素含量呈現(xiàn)先升高后下降再升高再下降的趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在5月、8—9月；毛櫻桃和白杜衛(wèi)矛葉片葉黃素含量呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)，其含量最大值分別出現(xiàn)在8月、7月。除三裂繡線菊和華北繡線菊外，毛櫻桃、白杜衛(wèi)矛和毛白楊葉片葉黃素含量均在10月達(dá)到最低，分別為0.027mg·g-1、0.139mg·g-1、0.044mg·g-1；三裂繡線菊葉片葉黃素含量在6月達(dá)到最低，為0.109mg·g-1；華北繡線菊葉片葉黃素含量在7月達(dá)到最低，為0.112mg·g-1。

圖5 5種園林植物葉片葉黃素含量的季節(jié)變化

5種園林植物葉片在4月的葉黃素含量，白杜衛(wèi)矛最高，為0.241mg·g-1，毛白楊最低，為0.088mg·g-1。毛白楊葉片葉黃素含量在5月增至0.215mg·g-1，較4月增高144.32%，增長(zhǎng)幅度最大；其次為華北繡線菊(115.44%)、三裂繡線菊(1.55%)，毛櫻桃、白杜衛(wèi)矛葉片在5月的葉黃素含量減少。5種園林植物葉片葉黃素含量在6月均呈減少趨勢(shì)，其中華北繡線菊減幅最大，為52.56%。除華北繡線菊，其余4種園林植物葉片葉黃素含量在7月均呈升高趨勢(shì)，其中毛櫻桃葉黃素含量增幅最大。8月，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃葉片葉黃素含量升高，其中華北繡線菊增幅最大，其次是三裂繡線菊；白杜衛(wèi)矛、毛白楊葉片葉黃素含量降低。除毛白楊外，其余4種園林植物葉片葉黃素含量在9月均呈降低趨勢(shì)。5種園林植物在10月的葉黃素含量，白杜衛(wèi)矛最高，毛櫻桃最低。

2.4 溫度與葉片光合色素含量的相關(guān)性

統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)過程中每月平均溫度，見圖6，由溫度與5種園林植物葉片光合色素含量的相關(guān)性分析可知，三裂繡線菊葉片葉綠素含量，華北繡線菊、毛櫻桃葉片葉綠素、胡蘿卜素含量，毛白楊葉片葉黃素含量分別與溫度呈顯著正相關(guān)，見表2。

圖6 試驗(yàn)過程中每月的平均溫度

表2 月均溫與5種園林植物葉片光合色素含量的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

5種園林植物葉片的葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量的季節(jié)變化規(guī)律相同，總體呈現(xiàn)先升高后下降再升高再下降的趨勢(shì)，且葉綠素a的含量明顯高于葉綠素b；除白杜衛(wèi)矛外，三裂繡線菊、華北繡線菊、毛櫻桃和毛白楊葉片胡蘿卜素含量呈現(xiàn)先升高后下降再升高再下降的趨勢(shì)；5種園林植物葉片葉黃素含量的季節(jié)變化趨勢(shì)則不盡相同。相關(guān)性分析表明，三裂繡線菊葉片葉綠素含量，華北繡線菊、毛櫻桃葉片葉綠素、胡蘿卜素含量，毛白楊葉片葉黃素含量與溫度呈顯著正相關(guān)。

3.2 討論

葉綠素是與植物光合作用有關(guān)的最重要的色素[7，8]。葉綠素吸收大部分紅光、紫光，反射綠光，使葉片呈現(xiàn)綠色，在光吸收中起核心作用。本次研究結(jié)果表明，雖然不同園林植物葉片葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量存在一定差異，但其年變化趨勢(shì)相同，說明綠葉植物葉片呈色機(jī)制基本一致。冀東地區(qū)9月天氣晴朗，光照充足，促進(jìn)了植物葉片葉綠素的合成與積蓄，因此許多植物在9月葉綠素含量仍然較高，葉片呈現(xiàn)深綠色；隨著日均溫降低，晝夜溫差增大，植物葉片光合效能逐漸減弱，溫度和光照的減少使葉綠素合成受阻[9，10]，因此5種園林植物葉片的葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量均在10月達(dá)到最低。其胡蘿卜素、葉黃素含量的季節(jié)變化趨勢(shì)不同，含量不穩(wěn)定且相對(duì)較低，波動(dòng)性較大，與郭帥等[3]的研究結(jié)果類似。