辽东山区红松天然次生林的光合色素含量及光合生产能力

摘要：通过研究不同季节辽东山区红松天然次生林叶片中的光合色素含量以及光合特征参数，反映红松光合生产能力和生长更新情况。研究结果表明，夏季红松叶片中的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量最高，最大净光合速率最高，暗呼吸速率最低，光合生产能力最强，净光合速率可达18.81μmol·m-2·s-1。

关键词：辽东山区；红松；光合色素；季节

红松（Pinus koraiensis）是我国东北东部地区阔叶红松林的主要建群树种之一，是中国东北地区的珍贵用材树种之一，？也是国家一级重点保护植物。阔叶红松林具有生产力高，生物多样性丰富，稳定性强等优势。但自然干扰和人为干扰导致的阔叶红松林面积逐渐减少日益加剧。在阔叶林下红松幼树的成活及健康生长是红松更新的关键。光合生产是植物生命活动的重要基础，也是红松幼树能否成活的物质基础，研究红松幼树在不同季节的光环境下的光合色素含量与光合生产能力，可以反映红松的叶片对太阳辐射的吸收情况，以及红松的生长更新情况。

光合色素在植物光合作用中发挥着极其重要的作用。将光能转化为化学能的功能色素——叶绿素a，以及负责捕获光能、传递光能的其余叶绿素，是光合反应中重要的色素。类胡萝卜素也具有光能捕获功能，同时类胡萝卜素还具有光破坏防御功能。在光照不充足时，类胡萝卜素的主要功能是与叶绿素一起捕获光能；在光照过于充足时，类胡萝卜素主要在热能耗散方面发挥作用，用于减轻光氧化作用的伤害。各种功能的光合色素含量变化可以反映树木对光环境变化的应对策略。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在辽东山区森林生态试验站进行。区域主要森林类型为次生林，树种包括蒙古栎、水曲柳、黄檗等，灌木树种有毛榛、接骨木等，草本植物有铁线蕨、乌拉草等。

1.2 试验材料

供试红松针叶采自红松树冠层中上部向阳侧，分别在春季（4月）、夏季（7月）和秋季（10月）随机摘取鲜活的针叶（2～3龄叶），每株随机取样10次，每次取样30束以上。取样后密封于塑料取样袋中，并低温保存。

1.3 试验方法

在室温下提取针叶中的叶绿素，针叶剪碎后放入试管中，加入乙醇和丙酮混合提取液浸泡提取，直至针叶至白色，测定提取液中的叶绿素含量。用紫外可见分光光度计在665纳米、649纳米和470纳米处测定光合色素含量。

使用Li-6400便携式光合仪（LI-COR，USA）进行响应曲线测定。采用直角双曲线分别对定位观测的光响应曲线结果进行拟合，得出相应的表观量子效率、最大净光合速率和暗呼吸速率。

1.4 数据处理方法

试验所得数据结果采用excel软件做表，并用SPASS软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同季節辽东山区红松天然次生林的叶绿素含量

由表1可以看出，春季红松针叶内叶绿素a含量为0.91毫克·克-1，叶绿素b含量为0.45毫克·克-1，均最低；叶绿素a与叶绿素b的比值为2.02；总叶绿素含量为1.36毫克·克-1，显著低于夏季和秋季叶片中叶绿素的含量。夏季红松叶片中叶绿素a含量为1.28毫克·克-1；叶绿素b含量为0.62毫克·克-1，均最高；叶绿素a与叶绿素b的比值为2.06；总叶绿素含量也最高，达1.90毫克·克-1。秋季辽东山区红松天然次生林红松叶片中叶绿素a含量为1.14毫克·克-1；叶绿素b含量为0.51毫克·克-1；叶绿素a与叶绿素b的比值达到最高，为2.23；总叶绿素含量为1.65毫克·克-1。

2.2 不同季节辽东山区红松天然次生林的类胡萝卜素含量

由表1可知，春季红松叶片中类胡萝卜素含量较低，仅为022毫克·克-1；到了夏季，叶片中的类胡萝卜素含量显著升高，达到0.62毫克·克-1，比春季升高了1.8倍。秋季红松叶片中的类胡萝卜素含量与夏季相比，差异不大。

2.3 不同季节辽东山区红松天然次生林的光合特征参数

从表2中的数据结果可以看出，从春季到秋季，表观量子效率有增加的趋势，但不同季节间差异并不显著。对于最大净光合速率来说，夏季红松叶片的最大净光合速率最高，显著高于春季和秋季，是春季和秋季的2倍左右。春秋两季最大净光合速率差异不大。在夏季，红松叶片的暗呼吸速率也最低，春季的暗呼吸速率最高。综合来看，夏季的净光合速率最高，达到18.81μmol·m-2·s-1，显著高于春季和秋季。春季的净光合速率最低，秋季次之，二者之间差异不显著。

3 讨论与结论

温度、光照和水分条件是天然更新中最重要的因素，光照条件改变能够显著影响林下幼苗的光合作用，同样温度也是辽东地区红松天然次生林光合生产能力的重要影响因素。辽东山区红松天然次生林内，不同季节光辐射强度不同，春季太阳辐射相对较低，地温和气温也没有达到最适宜红松进行光合作用的范围，故叶片光合色素含量以及光合特征参数均较低，净光合速率也较低。夏季太阳辐射相对较高，虽然林分内的郁闭度有所增加，但由于较高的气温和充足的水分，总体上红松能获得较高的光合生产效率，叶片中的光合色素含量达到最高，最大净光合速率最高，且暗呼吸速率最低。秋季虽然太阳辐射最强，但由于郁闭度的不断增加，以及昼夜温差的加大，使得有利于树体更新的光合作用，并不能以很高的效率进行。

在辽东山区红松天然次生林内，夏季红松叶片的光合色素含量较高，温度和光照条件适宜，红松叶片净光合速率可达18.81μmol·m-2·s-1。红松叶片中光合色素的含量以及光合特征参数的表达，反映了红松对当地水热等气候条件的适应性。

作者简介：孙志学 （1979-），男，本科，高级工程师。主要从事林业相关工作。