遮光處理下2個(gè)紅花木品種的光合特性比較

引用格式：.遮光處理下2個(gè)紅花檻木品種的光合特性比較[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2025（5）：91-97.DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2025.005.017

Abstract：Thisstudyaims toinvestigatetheregulatoryefectsofshadingonthephotosyntheticcharacteristicsofLoropetalum chinensevar.rubrum.TwoL.chinensevar.rubrum varieties，XiangnongFendai'andBlackPear'，weretreatedunderfiveading gradients： 0% 30% 50% 70% ，and 90% .The photosynthetic parameters，chlorophyllfluorescence characteristics，and photosynthetic pigmentontentweresystematicallcompared.TheresultsshowedthatshadinghancedthepotentialphotochemicalactivityofP， netphotosytheticatestomatalonductane，andtranspirationrateofthetwvarieties.XiangnongFendai'asmorsesititolight changes，whileBlackPearl'showedstrongeradaptabilitytoghshadingenvironments.Inadition，shadingsigifcantlyceased thecontentofcloropyllachlorophyllbandcarotenoidsinthetwovarieties.Withtheextensionofsadingtie，aighshading rate （50%-90%） wasconducive to chlorophylla accumulation.Inconclusion，shading significantly improves the photosynthetic performanceofXiangnongFendaiadBlackPear'，andthecomprehensivephotosyntheticperformancesoftetwoaietiesuder differentsadingcondonsvaryItissggestedtatadiferentiatedshadingstrategysouldbadoptedintecultivationofL.inense var. rubrum based on variety characteristics.

Key words：Loropetalum chinensevar.rubrum;shading treatment; photosyntheticcharacteristics;photosynthetic pigments; chlorophyllfluorescence parameters

紅花木（Loropetalumchinensevar.rubrumYieh），又稱紅繼木，因葉色艷麗、花形獨(dú)特、花期長和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于園藝及景觀設(shè)計(jì)。隨著城市化進(jìn)程加快和園林景觀配置變化，紅花繼木在實(shí)際應(yīng)用中常需適應(yīng)不同光照環(huán)境。因此，探究遮光條件下紅花繼木的光合特性，對(duì)優(yōu)化園林栽培管理、提升景觀應(yīng)用價(jià)值和解析其光適應(yīng)機(jī)制具有重要意義。

光照是影響植物生長發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)境因子，適度光照促進(jìn)植物生長，而強(qiáng)光或弱光則會(huì)降低光合速率[1-2]。研究表明，遮光不僅會(huì)影響植物的光合特性，還會(huì)改變光合色素含量[3]。適度遮光不僅可以有效減輕強(qiáng)光和干旱導(dǎo)致的光系統(tǒng)I（PSⅡI）損傷，使PSⅡ的最大光化學(xué)效率維持在0.8左右[4，還能提高紫堇屬植物的光能利用效率和水分利用效率，減少光抑制帶來的碳同化限制[5]。此外，適度遮光還能減少強(qiáng)光脅迫，提高植物的抗逆性和觀賞價(jià)值[6-7]。

本研究以‘湘農(nóng)粉黛’和‘黑珍珠’2個(gè)紅花檐木品種為試驗(yàn)材料，通過設(shè)置梯度遮光處理，系統(tǒng)比較了不同遮光處理下2個(gè)品種的光合特性差異，旨在揭示不同紅花檐木品種對(duì)光環(huán)境變化的生理適應(yīng)機(jī)制，優(yōu)化園林應(yīng)用中紅花木的光照管理

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

“湘農(nóng)粉黛’為課題組自主選育品種，‘黑珍珠為生產(chǎn)主栽品種，兩者均來源于湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林花卉基地，選用3a齡紅花木扦插苗進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2023年6—8月在室外開展試驗(yàn)，設(shè)置了5個(gè)遮光梯度處理： 0% 遮光（CK，無遮陽網(wǎng)，平均光照強(qiáng)度 22000lx ）、 30% 遮光（4針遮陽網(wǎng)） 50% 遮光（8針遮陽網(wǎng)） 70% 遮光（10針遮陽網(wǎng)）和90% 遮光（14針遮陽網(wǎng)），遮陽網(wǎng)統(tǒng)一架設(shè)于離地1.5m高度，參考尹陳茜[的方法計(jì)算實(shí)際遮光率。每個(gè)遮光處理包括‘湘農(nóng)粉黛’和‘黑珍珠’2個(gè)品種，每個(gè)品種12盆，各處理保持 2m 間距以免相互干擾，分別于遮光處理當(dāng)天（0d）和處理后10、20和30d測定植株的各項(xiàng)光合特性指標(biāo)。試驗(yàn)采用30cm×30cm 花盆，栽培基質(zhì)按泥炭土：蛭石：珍珠巖：菜園土 =2：1：1：1 （體積比）配制，日常管理?xiàng)l件保持一致。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定選取植株頂端向下第3片健康功能葉，每株選取3片，測定前用葉夾夾住葉片中部暗適應(yīng) 15min ，采用FluorPenFP110手持式葉綠素?zé)晒鈨x測定初始熒光（ （F₀） ）、最大熒光（ F_m ）可變熒光（ F_v ， F_v=F_m-F_o） 、PSI最大光化學(xué)效率（ F_v/F_m ）和PSⅡ潛在光化學(xué)活性（ ，這些關(guān)鍵參數(shù)可有效反映植物的光適應(yīng)能力[9-10]

1.3.2光合參數(shù)測定隨機(jī)選擇植株的成熟葉片，于晴天 9：00--12：00 采用LI-6400XT便攜式光合作用測量系統(tǒng)測定葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間 CO₂ 濃度和蒸騰速率，每個(gè)處理測3片葉。

1.3.3光合色素含量測定采用乙醇浸提法測定葉片光合色素含量。選取新鮮的紅花繼木葉片，將葉片表面擦拭干凈，避開主脈剪碎混勻，稱取 0.2g 葉片置于 15mL 離心管中，加入 10mL95% 乙醇， 4^°C 避光浸提 24h 至組織完全脫色；提取液于 8000r/min 轉(zhuǎn)速下離心 5min ，取上清液置于光徑為 1cm 的比色皿中，以 95% 乙醇為空白對(duì)照，測定665、649和 470nm 波長下的吸光度，分別根據(jù)公式 （1）～（4） 計(jì)算葉綠素a（ ∣Chla ）、葉綠素b（Chlb）、總?cè)~綠素（ 和類胡蘿卜素（ Car， 含量。

式中， A₆₆₅ 、 A₆₄₉ 和 A₄₇₀ 分別表示在波長665、649和 470nm 處的吸光度， V 表示提取液體積， W 表示樣品鮮重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用GraphPadPrism8制圖，使用SPSS26.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同遮光處理對(duì)2個(gè)紅花權(quán)木品種葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

2.1.1初始熒光由圖1可知，不同遮光處理下‘湘農(nóng)粉黛’的初始熒光無顯著差異。遮光0和30d時(shí)，不同處理下‘黑珍珠’的初始熒光無顯著差異；遮光10d時(shí)， 0% 和 70% 遮光下‘黑珍珠’的初始熒光顯著高于其他處理；遮光20d時(shí)， 70% 遮光處理的‘黑珍珠’的初始熒光明顯高于其他處理，但與 0% 遮光對(duì)照無顯著差異。

2.1.2最大熒光由圖2可知，遮光0和20d時(shí)，不同處理下‘湘農(nóng)粉黛’的最大熒光無顯著差異；遮光10d時(shí)，相較于 0% 遮光，其他遮光處理‘湘農(nóng)粉黛’的最大熒光均顯著提高，其中 70% 遮光處理提高了 47.38% 。遮光0和10d時(shí)，不同處理下‘黑珍珠'的最大熒光無顯著差異；遮光20和30d時(shí)，‘黑珍珠'分別在 70% 和 90% 遮光取得最大熒光最大值。2.1.3PSI潛在光化學(xué)活性由圖3可知，除了0d外，2個(gè)紅花木品種在 0% 遮光處理下的PSII潛在光化學(xué)活性（ F_v/F_o ）均明顯低于其他遮光處理，說明遮光處理能提高PSⅡ的潛在活性。遮光20d時(shí)，‘湘農(nóng)粉黛’和‘黑珍珠’均在 70% 遮光處理下達(dá)到 F_v/F_o 最大值，分別為4.812和4.773，分別比相應(yīng)對(duì)照組增加了 52.62% 和 62.24% 。

2.1.4PSⅡ最大光化學(xué)效率PSII最大光化學(xué)效率1 F_v/F_m ）是評(píng)估PSI功能完整性的核心指標(biāo)，健康高等植物葉片的 F_v/F_m 通常為 0.75～0.85^[11-13] 。由圖4可知， 0% 遮光條件下，‘湘農(nóng)粉黛’在處理當(dāng)天的

F_v/F_m 為0.759，10d后下降至0.737，低于0.75，表明其在未遮光處理下受到輕微光抑制；而‘黑珍珠’ 0% 遮光處理當(dāng)天的 F_v/F_m 為0.712，10d后 F_v/F_m 升至0.793，提高了 11.38% ，表明該品種在強(qiáng)光下仍具有一定的光適應(yīng)能力。遮光 10d 時(shí)，‘湘農(nóng)粉黛’在70% 遮光下取得最高 F_v/F_m （0.826），較對(duì)照（0.737）顯著提高了 12.08% ，表明其PSII在全光照下受到抑制，遮光有效緩解了光損傷；而‘黑珍珠’對(duì)照處理的 F_v/F_m 為0.793， 70% 遮光僅小幅提升至0.818，表明在較短處理時(shí)間內(nèi)，‘黑珍珠’具有更強(qiáng)的光系統(tǒng)穩(wěn)定性，且適度遮光能提高2個(gè)紅花繼木品種的PSII最大光化學(xué)效率。

2.2不同遮光處理對(duì)2個(gè)紅花權(quán)木品種光合參數(shù)的影響

2.2.1凈光合速率由圖5可知，2個(gè)紅花繼木品種的凈光合速率總體上隨遮光率的增加呈現(xiàn)先升后降趨勢，表明適度遮光能有效緩解光抑制，而過度遮光則會(huì)導(dǎo)致光能捕獲不足，光合能力下降。除了0d之外，其他遮光時(shí)間各遮光處理的凈光合速率均顯著高于 0% 遮光處理。遮光20d的‘湘農(nóng)粉黛’在 50% 遮光時(shí)凈光合速率達(dá)到最大值，相較 0% 遮光顯著提升了 112.81% ；遮光10d的‘黑珍珠’在70% 和 90% 遮光時(shí)凈光合速率較大，較 0% 遮光分別顯著提升了 110.45% 與 99.22% ?？傮w而言，較長時(shí)間遮光處理后‘黑珍珠’凈光合速率的變化幅度比‘湘農(nóng)粉黛’小，說明‘湘農(nóng)粉黛’對(duì)光照條件的變化更加敏感。

光 20d 、 50% 遮光條件下的氣孔導(dǎo)度最大，且顯著高于其他處理；‘黑珍珠’在遮光 10d 、 70% 遮光條件下取得最大氣孔導(dǎo)度，較 0% 遮光處理顯著提高了 283.93% ?？傮w而言，相較 0% 遮光處理， 30%～ 90% 遮光均能促進(jìn)氣孔開放，但過度遮光時(shí)氣孔導(dǎo)度會(huì)下降。

2.2.3胞間 CO₂ 濃度由圖7可知，對(duì)于‘湘農(nóng)粉黛’，遮光 10d 時(shí)， 0% 遮光處理的胞間 CO₂ 濃度顯著低于其他處理；處理10d后，隨著遮光時(shí)間延長， 0% 遮光處理的胞間 CO₂ 濃度逐漸上升；對(duì)于‘黑珍珠’，遮光10d時(shí)，胞間 CO₂ 濃度隨遮光率增加呈先升后降趨勢，在 70% 遮光率時(shí)達(dá)到峰值，這與凈光合速率以及氣孔導(dǎo)度的變化趨勢相似，表明高遮光率下凈光合速率下降是是氣孔限制與光能不足共同作用的結(jié)果。

2.2.4蒸騰速率由圖8可知，除了0d之外，‘湘農(nóng)粉黛' 0% 遮光處理的蒸騰速率顯著低于其他處理;遮光10和20d時(shí)，‘黑珍珠’的蒸騰速率均在 70% 遮光處理下達(dá)到最高，隨著遮光時(shí)間延長，‘黑珍珠的蒸騰速率整體呈下降趨勢

2.3不同遮光處理對(duì)2個(gè)紅花權(quán)木品種光合色素含量的影響

由表1可知，不同遮光率顯著影響了‘湘農(nóng)粉黛’和‘黑珍珠'的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量。遮光20和30d時(shí)， 0% 遮光處理的2個(gè)紅花木品種的葉綠素a含量均顯著低于其他處理；隨著遮光時(shí)間延長，高遮光率（ 50%～90% ）更能促進(jìn)葉綠素a積累?！孓r(nóng)粉黛’和‘黑珍珠’均在 90% 遮光30d時(shí)獲得最高的葉綠素b含量，分別為0.273和0.471mg/g ，且顯著高于其他處理?！孓r(nóng)粉黛’在 50% 遮光30d后的類胡蘿卜素含量最高（ （0.151mg/g ），較 0% 遮光對(duì)照（ 0.068mg/g ）顯著提高了 122.1% ：‘黑珍珠’的類胡蘿卜素含量在 90% 遮光30d時(shí)達(dá)到峰值 0.252mg/g ，較對(duì)照（ 0.133mg/g ）顯著提高了89.5% 。此外，‘黑珍珠’在所有處理中的色素含量均高于‘湘農(nóng)粉黛’。

3 討論與結(jié)論

本研究比較了‘湘農(nóng)粉黛’和‘黑珍珠’2個(gè)紅花繼木品種在不同遮光條件下的葉綠素?zé)晒鈪?shù)、

光合參數(shù)和光合色素含量，發(fā)現(xiàn)適度遮光能有效維持PSII活性，促進(jìn)光合色素合成，提高光能捕獲效率與利用效率，這與前人研究紫堇屬植物與水稻得到的結(jié)果相似[5.14]

葉綠素?zé)晒鈪?shù)是反映PSII反應(yīng)中心狀態(tài)和光保護(hù)機(jī)制的重要指標(biāo)。初始熒光（ （F_o ）是PSII反應(yīng)中心完全開放時(shí)的熒光產(chǎn)量，其升高通常表明光合結(jié)構(gòu)受損，降低則反映非光化學(xué)能量耗散增加[15]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同遮光處理對(duì)‘湘農(nóng)粉黛’的初始熒光無顯著影響，對(duì)‘黑珍珠’遮光0和30d時(shí)的初始熒光也無顯著影響。最大熒光（ F_m ）反映了PSII反應(yīng)中心完全關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量，是評(píng)價(jià)PSII反應(yīng)中心完整性和電子傳遞效率的重要指標(biāo)[]。研究顯示，相較未遮光處理，遮光能明顯提高‘湘農(nóng)粉黛’和‘黑珍珠’的最大熒光，表明遮光能夠提高紅花繼木的光能捕獲和電子傳遞能力。 F_v/F_o 和 F_v/F_m 分別反映了PSII的潛在活性和最大光化學(xué)效率。本研究中，遮光能顯著提高‘湘農(nóng)粉黛’和‘黑珍珠’的 F_v/F_o ，且‘湘農(nóng)粉黛’均在 70% 遮光條件下達(dá)到最大值，表明適度遮光顯著提高了PSII的潛在活性和光能轉(zhuǎn)換效率。 F_v/F_m 通常用于衡量植物PSII的光抑制程度，是植物響應(yīng)脅迫的重要參數(shù)[16-18]，本研究發(fā)現(xiàn)遮光能提高2個(gè)紅花木品種的 F_v/F_m 緩解光抑制。

凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間 CO₂ 濃度和蒸騰速率是衡量植物光合作用效率的重要指標(biāo)，直接反映了植物的光合反應(yīng)能力和水分利用效率[19-21]。本研究表明， 50%～70% 遮光能夠有效減輕光抑制，提高凈光合速率。適度遮光顯著提高了2個(gè)紅花檐木品種的氣孔導(dǎo)度，促進(jìn) CO₂ 吸收。不同遮光處理下胞間 CO₂ 濃度的變化印證了植物通過平衡 CO₂ 供應(yīng)與羧化需求來適應(yīng)光環(huán)境變化。低遮光條件下，氣孔導(dǎo)度提高使 CO₂ 更容易進(jìn)人葉片，提高了胞間CO₂ 濃度；高遮光條件下，光限制導(dǎo)致光合作用受限，CO₂ 消耗減少，使胞間 CO₂ 濃度仍維持在較高水平。蒸騰速率的調(diào)控則體現(xiàn)了水分利用效率的優(yōu)化，適度遮光有助于調(diào)節(jié)植物的水分代謝[22-23]

葉綠素是光合作用的核心色素，其含量直接影響光能的吸收和轉(zhuǎn)化[24]。研究發(fā)現(xiàn)，遮光顯著提高了2個(gè)紅花繼木品種的葉綠素含量，這可能是因?yàn)槿豕猸h(huán)境降低了葉綠素的光降解速率。類胡蘿卜素作為輔助色素和抗氧化劑，具有重要的光保護(hù)功能。遮光條件下，‘湘農(nóng)粉黛’和‘黑珍珠’的類胡蘿卜素含量均顯著增加，表明紅花檐木能通過促進(jìn)輔助色素的合成來適應(yīng)遮光環(huán)境，提高其光系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抵御光氧化損傷的能力。類胡蘿卜素的增加有助于植株在弱光環(huán)境下捕獲更多的藍(lán)光，在強(qiáng)光環(huán)境下提供有效的抗氧化防御，保障了植物在不同光環(huán)境下的光合效能[25-26]。本研究還發(fā)現(xiàn)，盡管高遮光條件下光合色素的含量更高，但過度遮光可能會(huì)影響光合作用的整體效率，因此，在實(shí)際栽培中，需要權(quán)衡遮光強(qiáng)度對(duì)色素積累和光合效率的綜合影響。

總體而言，遮光處理顯著提升了‘湘農(nóng)粉黛'和‘黑珍珠’的光合性能，且兩者在不同遮光條件下的綜合光合性能存在差異。適度遮光（ 50%～ 70% ）能顯著提升紅花木的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、光合色素含量，減輕光抑制損傷。相較于‘湘農(nóng)粉黛’，‘黑珍珠’表現(xiàn)出更強(qiáng)的光系統(tǒng)穩(wěn)定性。因此，建議在實(shí)際栽培中針對(duì)不同品種采用差異化遮光管理；此外，應(yīng)避免長期使用 90% 以上的重度遮光，以免光能供應(yīng)不足，限制植物正常生長發(fā)育。

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（責(zé)任編輯：王婷）