李雪，張桂玲，羅緒強，3，4，袁忠秀，王紹英，趙文楷，馬浪

（1.貴州師范學(xué)院地理與資源學(xué)院，貴州 貴陽 550018；2.貴州師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院，貴州 貴陽 550018；3.中國科學(xué)院普定喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站，貴州 普定 562100；4.貴州省流域地理國情監(jiān)測重點實驗室，貴州 貴陽 550018）

植物的綠色度即SPAD值，是表征葉綠素相對含量的指標(biāo)［1－4］。SPAD值與葉綠素含量顯著相關(guān)，葉綠素含量高的植物綠色度（SPAD值）就高，綠色度的變化是葉綠素含量增減的外在表現(xiàn)［5－10］。葉綠素是植物吸收光能進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，是綠色植物光合能力和健康狀況的指示器［11－15］。植物葉綠素含量的高低直接影響著光合作用的強弱和體內(nèi)有機質(zhì)的合成，葉綠素含量增加，有助于植物捕獲更多的光能，增強光合能力，提高光能利用率和光合作用效能，有利于植物的健康生長與資源競爭［16－21］。

綠色度可用SPAD葉綠素儀測得，相對于傳統(tǒng)的分光光度法測定葉綠素絕對含量來說，該方法具有簡便、適時和無損檢測等特點［22－24］。近年來，綠色度已被廣泛用于植物生理生態(tài)監(jiān)測和健康狀態(tài)評價等方面的研究，并取得了顯著成果［11，25－28］，但在喀斯特森林生態(tài)系統(tǒng)方面的研究還鮮見報道［24，29］。本研究以中國科學(xué)院普定喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站沙灣監(jiān)測研究區(qū)次生林通量觀測站內(nèi)的喀斯特次生林為例，在連續(xù)干旱背景下，對其中8種常見植物的葉片SPAD值（綠色度）進(jìn)行了測定分析，旨在探討季節(jié)性干旱下喀斯特次生林不同樹種綠色度的變異特征及其影響因素，并為退化喀斯特植被恢復(fù)重建的植物選種和育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究對象

在普定次生林通量觀測站［30］通量塔下墊面的喀斯特次生林內(nèi)選取樸樹（Celtis sinensis）、構(gòu)樹（Broussonetia papyrifera）、梓樹（Catalpa ovata）、馬桑（Coriaria nepalensis）、石巖楓（Mallotus repandus）、厚果崖豆藤（Millettia pachycarpa）、鐵線蓮（Clematis florida）和木通（Akebia quinata）共8種常見植物為研究對象。其中，樸樹、構(gòu)樹和梓樹是落葉喬木植物，馬桑和石巖楓是常綠灌木植物，厚果崖豆藤是常綠藤本植物，鐵線蓮和木通是落葉藤本植物。

1.2 試驗設(shè)計

每種植物選取3株長勢一致、樹齡相當(dāng)、高度相當(dāng)、無病蟲害的健康植株作為待測植株，共選取待測植株24株。在待測植株樹冠外圍的中上部，選擇春梢自上往下數(shù)第三片完全展開的成熟健康葉片作為測量葉片，掛牌標(biāo)記。測定前，用蒸餾水將葉片噴洗干凈。測定時，保持葉片自然生長角度不變，同一葉片重復(fù)測量3次取平均值。

1.3 測定方法

在研究區(qū)連續(xù)15天（2019年9月13日至27日）多晴少雨（降雨量幾乎為0）背景下，于2019年9月28日（天氣晴好、無風(fēng)）開展測試工作，自9時開始到17時結(jié)束，每間隔2 h測定1批次，共測定5批次。采用TYS－3N型植株養(yǎng)分速測儀（浙江托普儀器有限公司）測定植物綠色度（葉片SPAD值）［24，29］；植物葉片周圍的空氣溫度（Ta，℃）、相對濕度（RH，%）采用DT－321S型溫濕度測量儀（CEM深圳華盛昌機械實業(yè)有限公司）測定；光照強度（Li，klx）采用AS823型光照度計（香港?，攦x表集團(tuán)有限公司）測定。Ta、RH、Li均在距離待測葉面1 cm處測定，待測葉片均與測定SPAD值時的葉片一致，緊隨SPAD值測定完成之后進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用IBM SPSSStatistics 19完成描述分析、方差分析和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物綠色度的日變化特征

從表1、表2可以看出，研究區(qū)常見植物綠色度的大小關(guān)系為馬桑＞厚果崖豆藤＞石巖楓＞梓樹＞構(gòu)樹＞樸樹＞木通＞鐵線蓮，葉片SPAD值日間主要在13.88～66.21之間變化。綠色度日變化中，樸樹、構(gòu)樹、石巖楓和木通的變化趨勢一致，馬桑和厚果崖豆藤的變化趨勢一致。樸樹、構(gòu)樹、石巖楓、木通、梓樹和鐵線蓮的綠色度均在13時達(dá)到最高，而馬桑和厚果崖豆藤的綠色度均在11時達(dá)到最高；樸樹、構(gòu)樹、石巖楓、木通、馬桑和厚果崖豆藤的綠色度均在15時最低，而梓樹的綠色度在9時最低，鐵線蓮的綠色度在17時降到最低。方差分析結(jié)果（表2）表明，研究區(qū)8種常見植物的綠色度日變化存在顯著差異（P＜0.05）。

表1 研究區(qū)常見植物葉片SPAD值的總體特征（n＝15）

表2 植物葉片SPAD值的日變化特征（n＝3；平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差）

2.2 植物綠色度的種間差異特征

表2表明，研究區(qū)8種常見植物的綠色度在一天中相同時點間的差異均不顯著（P＞0.05）。8種常見植物葉片的SPAD值9、11、13、15時和17時分別在20.95～26.13、17.41～60.51、53.78～58.69、17.21～22.98和17.07～34.68之間變化。研究區(qū)植物的綠色度在9、11、13時和17時均以馬桑最高，11、13時和17時均以鐵線蓮最低，9時以梓樹最低，而15時則以梓樹最高、厚果崖豆藤最低。

2.3 不同生活型植物綠色度的差異

從圖1可以看出，研究區(qū)植物的綠色度在一天中除15時外均以灌木植物最高，除9時外均以藤本植物最低。11、13時和17時均表現(xiàn)為灌木＞喬木＞藤本，9時表現(xiàn)為灌木＞藤本＞喬木，而在15時則表現(xiàn)為喬木＞灌木＞藤本。不同生活型植物的綠色度差異除9時外均不顯著（P＞0.05），9時，灌木植物與喬木植物的綠色度有顯著差異（P＜0.05）。

圖1 喬木、灌木、藤本的SPAD值差異

從圖2可以看出，除15時外，研究區(qū)植物的綠色度在一天中均表現(xiàn)出常綠植物＞落葉植物，而在15時則表現(xiàn)為落葉植物＞常綠植物。常綠植物與落葉植物的綠色度在9、11時和17時均表現(xiàn)出顯著差異。

圖2 常綠植物、落葉植物的SPAD值差異

2.4 植物綠色度與環(huán)境因子的相關(guān)性

從表3可以看出，研究區(qū)不同種植物的綠色度受環(huán)境因子的影響程度不同。其中，馬桑的綠色度受空氣溫度和相對濕度的影響均較大，其葉片SPAD值與空氣溫度表現(xiàn)出顯著正相關(guān)關(guān)系，與相對濕度表現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），說明馬桑的綠色度會隨著空氣溫度的升高而升高，隨著相對濕度的增大而降低。構(gòu)樹、梓樹和厚果崖豆藤的綠色度受相對濕度的影響也較大，其葉片SPAD值與相對濕度均表現(xiàn)出顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明構(gòu)樹、梓樹和厚果崖豆藤的綠色度均會隨著相對濕度的增大而降低。研究區(qū)常見植物的綠色度與光照強度之間既有正相關(guān)也有負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性均不顯著（P＞0.05）。

表3 植物葉片SPAD值與環(huán)境因子的皮爾遜相關(guān)系數(shù)（n＝15）

2.5 物種和環(huán)境因素對植物綠色度的交互影響

為了解物種和環(huán)境因素對研究區(qū)植物綠色度的交互影響，以物種（植物自身遺傳因素）和測試時間（光照、空氣溫度、相對濕度等環(huán)境因素）為控制變量，植物葉片SPAD值為觀測變量建立固定效應(yīng)飽和模型進(jìn)行多因素方差分析。結(jié)果（表4）表明，研究區(qū)植物的綠色度受自身遺傳因素和環(huán)境因素的交互影響不顯著（P＞0.05）。同時，從多因素方差模型對觀測變量數(shù)據(jù)的總體擬合程度來看，擬合效果并不理想（R2＝0.811，調(diào)整的R2＝0.719），說明研究區(qū)植物的綠色度可能還受本研究未監(jiān)測的諸如氮含量等因素的影響。

表4 物種和環(huán)境因素對植物葉片SPAD值交互影響的方差分析

3 討論與結(jié)論

植物的綠色度主要受自身遺傳因素和生境條件的影響［18，31，32］。生境條件中，光照和溫度對植物綠色度的影響較大。已有研究證實，弱光環(huán)境和適宜的溫度對植物綠色度均有促進(jìn)作用，但過強的光照度、過高或者過低的溫度都有可能使其綠色度降低［5，16，19，33，34］。本研究結(jié)果表明，喀斯特次生林在遭遇季節(jié)性連續(xù)干旱后，常見植物的綠色度以馬桑最高，鐵線蓮最低。同種植物的綠色度日間變化存在顯著差異，但不同種植物在一天中相同時點的綠色度無顯著差異。灌木植物和常綠植物的綠色度普遍較高，藤本植物和落葉植物的綠色度普遍較低。大部分植物的綠色度在13時達(dá)到最高，15時降到最低。季節(jié)性連續(xù)干旱背景下，喀斯特次生林常見植物的綠色度受空氣溫度和相對濕度的影響較為顯著，而物種因素和光照強度的影響并不顯著，物種因素與環(huán)境因素對研究區(qū)植物的綠色度沒有產(chǎn)生顯著的交互影響。