周哲宇，徐 超，胡 策，王海湘，梁謝恩，張汝民,2，溫國勝,2

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 省部共建亞熱帶森林培育國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州311300）

葉綠素?zé)晒馀c光合作用中各個(gè)反應(yīng)過程密切相關(guān)，植物體內(nèi)的葉綠素?zé)晒庑盘柲軌蚩焖凫`敏地反映植物光合生理狀況。與 “表觀性”的氣體交換指標(biāo)相比，葉綠素?zé)晒鈪?shù)更具 “內(nèi)在性”的特點(diǎn)［1－3］。目前，植物葉片葉綠素?zé)晒馓匦砸呀?jīng)被廣泛應(yīng)用到植物光合機(jī)制和逆境生理等研究領(lǐng)域［4－5］。毛竹Phyllostachys edulis屬禾本科 Gramineae植物，廣泛分布于中國南方亞熱帶地區(qū)。中國毛竹林面積已達(dá)270萬hm2，是中國竹類植物中分布最廣、面積最大的竹種［6］。毛竹有著與其他樹種不同的生長方式即 “爆發(fā)式生長”［7］。 “爆發(fā)式生長”又稱快速生長，指毛竹出筍后的伸長生長，從3月底開始約60 d內(nèi)，從筍長成10 m以上的竹稈。為探討毛竹快速生長的機(jī)制，從毛竹不同生長期的蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、水分利用關(guān)系、器官變化、水勢變化及液流特征和環(huán)境因子的關(guān)系等方面進(jìn)行了研究［8－11］，但是針對毛竹快速生長期的葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的研究較為匱乏。本研究測定了毛竹快速生長不同時(shí)期葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)，分析其變化規(guī)律，試圖探究毛竹快速生長與毛竹葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)之間的關(guān)系，為揭示毛竹快速生長機(jī)制提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)地概況與實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)地位于浙江省杭州市臨安區(qū)東部的青山鎮(zhèn)研里村（30°14′N，119°42′E）的浙江農(nóng)林大學(xué)毛竹生理生態(tài)監(jiān)測定位站。實(shí)驗(yàn)地地處低山丘陵區(qū)，海拔為48～50 m。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，光照充足，雨水充沛。年平均氣溫為15.9℃，全年降水量為1 427.0 mm，全年日照時(shí)數(shù)為1 920.0 h。選取實(shí)驗(yàn)地竹林向陽方向，長勢良好的1年生和2年生毛竹各2株，搭建觀測塔，選取林冠中層健康完好的葉片測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 毛竹年齡的確定 通過對毛竹外部特征（枝痕個(gè)數(shù)、基部筍籜、皮色、白粉環(huán)和附著物等）的觀察，并結(jié)合當(dāng)?shù)刂褶r(nóng)的意見，確定毛竹年齡進(jìn)行，作標(biāo)記。

1.2.2 葉綠素?zé)晒獾臏y定 從2016年3月底開始，每月選擇天氣晴朗，光照較好的一天，利用PAM-2100型熒光儀對選取的實(shí)驗(yàn)地毛竹葉片進(jìn)行葉綠素?zé)晒鉁y定。在8：30－16：30，2 h測定1次，重復(fù)4次·株－1。葉片經(jīng)過30 min暗適應(yīng)后測定初始熒光產(chǎn)量（Fo），最大熒光產(chǎn)量（Fm），最大光化學(xué)量子產(chǎn)量光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）的最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）。在自然光下適應(yīng)30 min，當(dāng)熒光基本穩(wěn)定時(shí)測定實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量（Yield）， 光下最大熒光（Fm′）。 計(jì)算出可變熒光（Fv）， PSⅡ潛在光化學(xué)效率（Fv/Fo）， 非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qNP）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

取2016年3月25日，4月18日，5月11日的毛竹葉片葉綠素?zé)晒鈹?shù)據(jù)分別作為毛竹快速生長前期、中期、后期的葉片葉綠素?zé)晒鈹?shù)據(jù)。利用SPSS 19.0對不同生長期不同竹齡的毛竹葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA），使用最小顯著性差異（LSD）法進(jìn)行多重比較。用Excel制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長期不同竹齡毛竹葉片F(xiàn)v/Fm日變化

Fv/Fm指最大光化學(xué)效率，是用來研究植物逆境響應(yīng)的重要參數(shù)，主要用于判斷植物是否受到了光抑制。Fv/Fm在非脅迫下變化極小，且不受物種和生長條件影響，在受到脅迫的情況下Fv/Fm顯著降低［7］。 正常情況下植物葉片 Fv/Fm的數(shù)值為 0.75～0.85［12］。

不同生長期不同竹齡毛竹的Fv/Fm如表1所示。在同一生長期內(nèi)，毛竹葉片的Fv/Fm測定值無明顯日變化。毛竹葉片在快速生長的前期和中期Fv/Fm測定值均低于0.75，表明在這一階段毛竹葉片受到了環(huán)境脅迫。在同一生長期內(nèi)，不同竹齡毛竹葉片的Fv/Fm測定值差異顯著。不同生長期毛竹葉片的Fv/Fm測定值均為1年生毛竹＜2年生毛竹。表明2年生毛竹葉片在快速生長期內(nèi)有更高的光能利用率。不同生長期內(nèi)，同一竹齡毛竹葉片的Fv/Fm測定值均為前期＜中期＜后期。不同生長期對同一竹齡毛竹葉片F(xiàn)v/Fm影響達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。反映在整個(gè)生長期內(nèi)，毛竹葉片光能利用率后期最強(qiáng)，中期居中，前期最弱，2年生毛竹大于1年生毛竹。

表1 不同生長期毛竹葉綠素參數(shù)Fv/Fm日變化Table 1 Diurnal changes of Fv/Fmof Phyllostachys edulis in different growth stages

2.2 不同生長期不同竹齡毛竹葉片F(xiàn)v/Fo日變化

Fo表示PSⅡ反應(yīng)中心全部開放式即原初電子受體全部氧化時(shí)的熒光水平，理論上用來指反應(yīng)中心未能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)時(shí)的葉綠素?zé)晒?。Fv/Fo常用來度量PSⅡ的潛在光化學(xué)效率，它對環(huán)境引起的變化比Fv/Fm更加敏感。毛竹快速生長期不同時(shí)期的Fv/Fo測定值見表2。在毛竹快速生長期的不同時(shí)期，毛竹葉片F(xiàn)v/Fo值無明顯日變化，表明在同一時(shí)期實(shí)驗(yàn)區(qū)的環(huán)境較為穩(wěn)定無明顯變化。

在不同生長期內(nèi)，毛竹葉片的Fv/Fo的差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05），呈現(xiàn)為前期＜中期＜后期。在同一生長期內(nèi)，不同竹齡毛竹葉片F(xiàn)v/Fo差異顯著。在毛竹快速生長的前期、中期、后期，2年生毛竹葉片F(xiàn)v/Fo均大于1年生毛竹。表明2年生毛竹葉片對環(huán)境脅迫有著更強(qiáng)的適應(yīng)性。

表2 不同生長期毛竹葉綠素參數(shù)Fv/Fo日變化Table 2 Diurnal changes of Fv/Foof Phyllostachys edulis in different growth stages

2.3 不同生長期不同竹齡毛竹葉片Yield日變化

實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量（Yield）是指植物光合作用下PSⅡ總的光化學(xué)量子產(chǎn)量，它一定程度上反映了PSⅡ反應(yīng)中心在部分關(guān)閉情況下的實(shí)際原初光能捕獲效率［10－11］。較高的Yield值代表了更高的光能轉(zhuǎn)換效率，能夠?yàn)橹参锇捣磻?yīng)的光合碳同化積累更多的能量，促進(jìn)碳同化的高效運(yùn)轉(zhuǎn)和有機(jī)物的積累［13］。

從表3可以看出：不同生長期毛竹葉片的Yield值，從8：30開始隨著時(shí)間推移不斷降低，在14：30達(dá)到最低點(diǎn)并開始回升。多重比較表明，2種竹齡的毛竹葉片在毛竹快速生長的不同時(shí)期，其實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量存在顯著差異（P＜0.05）。在同一生長期中，2年生毛竹的Yield值均大于1年生毛竹，表明2年生毛竹的光合轉(zhuǎn)化率要優(yōu)于1年生的毛竹。在毛竹快速生長的不同階段，不同竹齡毛竹的Yield值均為前期＜中期＜后期，反映了毛竹葉片光能利用率隨著毛竹的快速生長而提高。這變化規(guī)律與毛竹Fv/Fm和Fv/Fo基本保持一致。

2.4 不同生長期不同竹齡毛竹葉片qNP日變化

非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qNP）反映PSⅡ吸收的光能中不能用于光合電子傳遞而是以熱的形式耗散掉的光能部分，是表示熱耗散多少的指標(biāo)［14］。

表3 不同生長期毛竹葉綠素參數(shù)Yield日變化Table 3 Diurnal changes of Yieldof Phyllostachys edulis in different growth stages

不同生長期不同竹齡毛竹葉片qNP日變化見表4。毛竹不同生長期內(nèi)，葉片qNP從8：30開始隨著時(shí)間推移不斷升高，峰值出現(xiàn)在12：30至14：30，之后逐漸下降。這主要是因?yàn)殡S著光照強(qiáng)度的增加，葉片把吸收的光能較多地轉(zhuǎn)化到熱耗散，用于光化學(xué)反應(yīng)上的能量隨之減少。

在同一生長期內(nèi)，不同竹齡的毛竹qNP差異不顯著。在毛竹快速生長的前期、中期、后期，毛竹葉片qNP呈現(xiàn)出先下降后上升的規(guī)律，不同竹齡毛竹葉片qNP均為中期＜后期＜前期。這說明在毛竹快速生長的中期，毛竹葉片能更充分地利用吸收的光能進(jìn)行光合作用，光合利用率更高。

表4 不同生長期毛竹葉綠素參數(shù)qNP日變化Table 4 Diurnal changes of qNPof Phyllostachys edulis in different growth stages

3 結(jié)論與討論

通過葉綠素?zé)晒鈪?shù)可以了解毛竹光合作用的內(nèi)在特征，F(xiàn)v/Fm，F(xiàn)v/Fo，Yield這3個(gè)參數(shù)一般被認(rèn)為是判斷植物光合作用大小的重要依據(jù)。張其德等［15］研究表明：這3個(gè)參數(shù)之間具有很好的一致性。本研究表明：在毛竹快速生長的不同時(shí)期，毛竹葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化明顯，隨著毛竹的快速生長，不同竹齡的毛竹葉片F(xiàn)v/Fm，F(xiàn)v/Fo，Yield均顯著上升，顯示毛竹PSⅡ反應(yīng)中心的開放程度、PSⅡ潛在光化學(xué)效率和最大光化學(xué)效率均得到了提升。由此可以判斷：毛竹快速生長的不同時(shí)期，毛竹葉片的光合作用能力為前期＜中期＜后期。毛竹快速生長前期，由于氣溫較低，毛竹葉片易受到環(huán)境脅迫，低溫對毛竹葉片PSⅡ反應(yīng)中心內(nèi)稟光能轉(zhuǎn)化效率產(chǎn)生了可逆性的脅迫影響，使毛竹葉片F(xiàn)v/Fm低于正常值，光化學(xué)效率降低［16］。毛竹快速生長的中期，后期，氣溫回升，低溫脅迫消失，毛竹葉片PSⅡ反應(yīng)中心內(nèi)稟光能轉(zhuǎn)化效率得到了顯著的提升，毛竹的光合作用能力增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）和Fv/Fm的變化規(guī)律基本一致，推測環(huán)境因素在這一階段對毛竹的光合作用能力有著顯著影響。

對不同竹齡毛竹的葉綠素?zé)晒鈪?shù)研究發(fā)現(xiàn)，2年生竹比1年生竹有著更強(qiáng)的光合作用能力。這是因?yàn)?年生竹需要為幼竹的生長提供大量的有機(jī)物質(zhì)。葉淑賢等［17］和施建敏等［18］對毛竹光合作用季節(jié)變化規(guī)律進(jìn)行了研究，證明在快速生長過程中老竹會為新竹提供一部分生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)。說明2年生竹為了滿足新竹的需要，加強(qiáng)了其光合作用效率。

在毛竹快速生長期的不同時(shí)期，非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qNP）先降低后升高。植物葉片在吸收光能之后一般有3種利用途徑：一種是以熱量耗散的部分，一種是用于光化學(xué)反應(yīng)的部分，還有一種是反應(yīng)中心由非光化學(xué)反應(yīng)耗散的能量［19］，光合作用和熱耗散的變化會引起相應(yīng)的熒光變化［20］。在毛竹快速生長初期，毛竹光合作用能力較弱，吸收的光能更多被用于熱耗散，因此qNP較高。隨著毛竹的快速生長，毛竹光合作用能力增強(qiáng)，光能轉(zhuǎn)化效率提升，qNP也因此降低。在毛竹快速生長的后期，因?yàn)闅鉁厣?，光照?qiáng)度增強(qiáng)，植物通過增加對吸收光能的利用和耗散避免過量光對光合機(jī)構(gòu)造成傷害［21］，因此毛竹的qNP上升。

結(jié)合張守仁［2］和溫國勝等［3］對葉綠素?zé)晒鈪?shù)的研究，證明葉綠素?zé)晒鈪?shù)反映了植物的光合作用能力。毛竹的快速生長和其本身的光合作用能力有著密切的關(guān)系，這種關(guān)系在毛竹快速生長的中后期尤為明顯。毛竹快速生長的中后期是毛竹生長最快的時(shí)期，可以認(rèn)為毛竹光合作用能力的增強(qiáng)是毛竹快速生長的重要因素。

本研究僅對1～2年生毛竹的葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行了研究。今后可以進(jìn)一步從環(huán)境因素、毛竹竹齡等影響因素來探求它們和毛竹葉綠素?zé)晒鈪?shù)之間的深層聯(lián)系，進(jìn)一步深入分析毛竹快速生長的生理機(jī)制。

［1］BAKER N R.Chlorophyll fluorescence:a probe of photosynthesis in vivo ［J］.Ann Rev Plant Biol,2007,59（1）:89 －113.

［2］張守仁.葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)的意義及討論［J］.植物學(xué)報(bào),1999,16（4）:444－448.ZHANG Shouren.A discussion on chlorophyll fluorescence kinetics parameters and their significance ［J］.Chin Bull Bot,1999,16（4）:444 － 448.

［3］溫國勝,田海濤,張明如,等.葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)在林木培育中的應(yīng)用［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2006,17（10）:1973－1977.WEN Guosheng,TIAN Haitao,ZHANG Mingru,et al.Application of chlorophyll fluorescence analysis in forest tree cultivation ［J］.Chin J Appl Ecol,2006,17（10）:1973 － 1977.

［4］SHIRKE P A,PATHRE U V.Diurnal and seasonal changes in photosynthesis and photosystem 2 photochemical efficiency in Prosopis juliflora leaves subjected to natural environmental stress ［J］.Photosynthetica,2003,41（1）:83 －89.

［5］尤鑫,龔吉蕊.葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)的意義及實(shí)例辨析［J］.西部林業(yè)科學(xué),2012,41（5）:90－94.YOU Xin,GONG Jirui.Significance and application of chlorophyll fluorescence dynamics process parameters ［J］.J West China For Sci,2012,41（5）:90 － 94.

［6］李雪濤,金愛武,李國棟,等.毛竹低產(chǎn)低效林的經(jīng)營策略研究［J］.竹子研究匯刊,2012,31（2）:47－51.LI Xuetao,JIN Aiwu,LI Guodong,et al.Management strategies to transform the low-yield or low-efficiency moso bamboo forests ［J］.J Bamboo Res,2012,31（2）:47 － 51.

［7］陳辰,何小定,秦金舟,等.4種含笑葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm特性的比較［J］.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,40（1）:32 － 37.CHEN Chen,HE Xiaoding,QIN Jinzhou,et al.Comparison of chlorophyll fluorescence Fv/Fmcharacteristics of four michelia trees ［J］.J Anhui Agric Univ,2013,40（1）:32 － 37.

［8］姚兆斌,江洪,曹全.不同高生長階段毛竹器官含水率的測定［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39（5）:2778－2780.YAO Zhaobin,JIANG Hong,CAO Quan.Measurement of water content in different organs of Phyllostachys pubescens［J］.J Anhui Agric Sci,2011,39（5）:2778 － 2780.

［9］林瓊影,陳建新,楊淑貞,等.毛竹氣體交換特征［J］.浙江林學(xué)院學(xué)報(bào),2008,25（4）:522－526.LIN Qiongying,CHEN Jianxin,YANG Shuzhen,et al.Gas exchange with Phyllostachys pubescens on Mount Tianmu，Zhejiang Province ［J］.J Zhejiang For Coll,2008,25（4）:522 － 526.

［10］袁佳麗,溫國勝,張明如,等.毛竹快速生長期的水勢變化特征［J］.浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào),2015,32（5）:722－728.YUAN Jiali,WEN Guosheng,ZHANG Mingru,et al.Water potential with Phyllostachys edulis in its fast-growth periods ［J］.J Zhejiang A&F Univ,2015,32（5）:722 － 728.

［11］侯小金,謝錦忠,格日勒圖,等.毛竹液流特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系［J］.生態(tài)學(xué)雜志,2010,29（7）:1263－1269.HOU Xiaojin,XIE Jinzhong,Geriletu,et al.Phyllostachys pubescens sap flow and its relationships with environmental factors ［J］.Chin J Ecol,2010,29（7）:1263 － 1269.

［12］李曉,馮偉,曾曉春.葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)及應(yīng)用進(jìn)展［J］.西北植物學(xué)報(bào),2006,26（10）:2186－2196.LI Xiao,FENG Wei,ZENG Xiaochun.Advances in chlorophyll fluorescence analysis and its uses ［J］.Acta Bot Boreal-Occident Sin,2006,26（10）:2186 － 2196.

［13］呂芳德,徐德聰,侯紅波,等.5種紅山茶葉綠素?zé)晒馓匦缘谋容^研究［J］.經(jīng)濟(jì)林研究,2003,21（4）:4－7.Lü Fangde,XU Decong,HOU Hongbo,et al.Comparative study on chlorophyll fluorescence character of five kinds of Camellia ［J］.Econ For Res,2003,21（4）:4 － 7.

［14］丁燕芳,梁永超,朱佳,等.硅對干旱脅迫下小麥幼苗生長及光合參數(shù)的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2007,13（3）:471 － 478.DING Yanfang,LIANG Yongchao,ZHU Jia,et al.Effects of silicon on plant growth,photosynthetic parameters and soluble sugar content in leaves of wheat under drought stress ［J］.Plant Nut Fert Sci,2007,13（3）:471 － 478.

［15］張其德,蔣高明,朱新廣,等.12個(gè)不同基因型冬小麥的光合能力［J］.植物生態(tài)學(xué)報(bào),2001,25（5）:532－536.ZHANG Qide,JIANG Gaoming,ZHU Xinguang,et al.Photosynthetic capability of 12 genotypes of Triticum aestivum［J］.Acta Phytoecol Sin,2001,25（5）:532 － 536.

［16］李平,李曉萍,陳貽竹,等.低溫光抑制脅迫對不同抗冷性的秈稻抽穗期劍葉葉綠素?zé)晒獾挠绊懀跩］.中國水稻科學(xué),2000,14（2）:88 － 92.LI Ping,LI Xiaoping,CHEN Yizhu,et al.Effect of chilling induced photoinhibition stress on chlorophyll fluorescence in flag leaves at heading stage in indica rice varieties with different cold tolerance ［J］.Chin J Rice Sci,2000,14（2）:88 － 92.

［17］葉淑賢,陸媛媛,朱文強(qiáng),等.斷鞭對毛竹竹筍—幼竹高生長的影響［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2013,28（1）:100－103.YE Shuxian,LU Yuanyuan,ZHU Wenqiang,et al.Effects of cutting rhizome on the height growth of shoots and seedlings of Phyllostachys edulis ［J］.J Northwest For Univ,2013,28（1）:100 － 103.

［18］施建敏,郭起榮,楊光耀.毛竹光合動態(tài)研究［J］.林業(yè)科學(xué)研究,2005,18（5）:551－555.SHI Jianmin,GUO Qirong,YANG Guangyao.Study on the photosynthetic dynamic variation of Phyllostachys edulis［J］.For Res,2005,18（5）:551 － 555.

［19］崔曉偉,高健,張志堅(jiān),等.5種地被竹葉綠素?zé)晒馓匦匝芯浚跩］.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,33（4）:726－730.CUI Xiaowei,GAO Jian,ZHANG Zhijian,et al.Chlorophyll fluorescence characteristics of five dwarf bamboos ［J］.Acta Agric Univ Jiangxi,2011,33（4）:726 － 730.

［20］鄭淑霞,上官周平.8種闊葉樹種葉片氣體交換特征和葉綠素?zé)晒馓匦员容^［J］.生態(tài)學(xué)報(bào),2006,26（4）:1080－1087.ZHENG Shuxia,SHANGGUAN Zhouping.Comparison of leaf gas exchange and chlorophyll fluorescence parameters in eight broad-leaved tree species ［J］.Acta Ecol Sin,2006,26（4）:1080 － 1087.

［21］張順堂,張桂蓮,陳立云,等.高溫脅迫對水稻劍葉凈光合速率和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響［J］.中國水稻科學(xué),2011,25（3）:335 － 338.ZHANG Shuntang,ZHANG Guilian,CHEN Liyun,et al.Effects of high temperature stress on net photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence parameters of flag leaf in rice ［J］.Chin J Rice Sci,2011,25（3）:335 － 338.