绣球属植物迁地保育对环境响应的研究

张小会，黄璞

（1.咸阳市农业科学研究院，陕西 咸阳712034；2.杨凌职业技术学院，陕西 咸阳 712100）

绣球属植物由于具有外观美丽、欣赏价值高等特性而在景观建筑等环境中被广泛培育，然而，绣球花虽然品种较多、资源较为丰富，但是培育水平和新品开发等方面仍然与国外先进发达国家存在一定差距［1］，主要表现在国内绣球属植物在迁地等环境影响下的存活率较低，大部分植物无法达到源生地形态和生理指标要求［2］，究其原因，这主要与绣球属植物的光照和温度环境发生变化有关［3-5］，而目前国内在绣球属植物的光照和温度影响下的变化和作用机理方面的研究报道较少［6］。在此基础上，本研究选取2个地理分布和海拔跨度相对较大的绣球属植物物种作为研究对象，探讨光照和温度对绣球属植物各项生理和形态指标的影响，以期提升绣球属植物在迁地环境中的存活率，为国内绣球属植物的开发与培育提供参考。

1 材料与方法

1.1 物种选择

为探讨绣球属植物对迁地保育环境的影响，共选取2个物种：①斯特拉特福德绣球（Stratford），其为深绿色小叶、花玫瑰红色；②德国八仙花（Todi），其叶椭圆形、花粉红色。

1.2 试验方案

试验选取的Stratford和Todi都为2年生幼苗，各选取20株，都栽种在40 cm×30 cm的塑料盆中；在试验过程中温度和光照条件可控，环境因素包括：高温高光［38℃、1 680 μmol/（s·m2）］、高温低光［38℃、680 μmol/（s·m2）］、低温高光［28℃、1 680 μmol/（s·m2）］和低温低光［28℃、680 μmol/（s·m2）］，气体流速为480 μmol/（s·m2），二氧化碳浓度为360 mg/m3；试验过程中湿度控制在50%左右。

1.3 测试方法

采用LI-6800型便携式光合测定仪测试绣球属植物的光合作用（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和胞间二氧化碳浓度（Ci），在充分暗试验条件下用饱和红蓝光照射测试绣球属植物的初始荧光、稳态荧光和最大荧光，并采用Genty和Demming-Adams方法［7］计算光化学量子效率（Fv/Fm）和非光化学猝灭系数（NPQ）；将2种绣球属植物进行温度和光照作用处理后取出，分别测试叶片长度、宽度、干重等参数，同时计算比叶重（SLW）和根冠比（Root-top ratio）［8］；将2种绣球属植物进行温度和光照作用处理后取出并切割成小片，经过清洗、干燥和喷金处理后，在S-4800型扫描电镜下观察叶片气孔大小、数量等参数，并计算气孔面积和密度［9］；根据2种绣球属 植物 的Pn、Gs、Tr和Ci等 测量 结果，参照Valladares的可塑性指数计算方法求出可塑性指数［10］。

2 结果与分析

2.1 温度和光照对绣球属植物气体交换参数的影响

由表1可知，在4种温度和光照作用下，Stratford的光合作用都强于Todi，低温高光作用下Stratford具有最大的光合作用，而Todi在低温低光作用下具有相对较高的光合作用；就气孔导度而言，高温高光、高温低光和低温高光作用下Stratford的气孔导度大于Todi，而低温低光作用下Stratford的气孔导度小于Todi，Stratford在低温高光作用下获得气孔导度最大值，Todi在低温低光作用下取得气孔导度最大值；从蒸腾速率来看，高温高光、高温低光和低温低光作用下Todi的蒸腾速率高于Stratford，而低温高光作用下Todi的蒸腾速率低于Stratford；从胞间二氧化碳浓度来看，高温低光和低温高光作用下Stratford的胞间二氧化碳浓度高于Todi，而高温高光和低温低光作用下Stratford的胞间二氧化碳浓度低于Todi。可见，温度和光照对Stratford和Todi的4种气体交换参数的影响并没有一致的规律性。

表1 温度和光照对绣球属植物气体交换参数的影响

2.2 温度和光照对绣球属植物荧光参数的影响

如表2所示，从光化学量子效率来看，高温高光、高温低光、低温高光和低温低光作用下Stratford的Fv/Fm都高于Todi，且4种温度和光照作用下Stratford的Fv/Fm变化相对Todi较小；从非光化学猝灭系数来看，除低温低光作用下Stratford的NPQ高于Todi外，其他温度和光照作用下的NPQ都低于Todi。

表2 温度和光照对绣球属植物荧光参数的影响

2.3 温度和光照对绣球属植物生物量分配的影响

如表3所示，从比叶重来看，在高温高光、低温高光作用下Stratford的SLW高于Todi，而高温低光和低温低光作用下Stratford的比叶重低于Todi；从根冠比来看，高温高光、高温低光、低温高光和低温低光作用下Stratford的根冠比都低于Todi。由此可见，Stratford的比叶重对高光较为敏感，而Stratford的根冠比在不同温度和光照作用下都低于Todi。

表3 温度和光照对绣球属植物生物量分配的影响

2.4 温度和光照对绣球属植物气孔形态的影响

如表4所示，从气孔面积来看，高温高光、高温低光、低温高光和低温低光作用下Stratford的气孔面积都低于Todi，且高温高光和低温高光作用下Todi的气孔面积较大，分别达543、523 μm2；从气孔密度来看，高温高光、高温低光、低温高光和低温低光作用下Stratford的气孔密度都大于Todi，且高温低光和低温高光作用下Stratford具有相对较大的气孔密度，分别达225、210个/mm2。可见，不同温度和光照作用下Stratford的气孔面积都低于Todi，而气孔密度都要高于Todi。

表4 温度和光照对绣球属植物气孔形态的影响

2.5 温度和光照对绣球属植物可塑性的影响

如表5所示，从生理可塑性指标来看，Todi的光合作用、气孔导度、蒸腾速率都高于Stratford，分别为Stratford的2.37、1.56、2.13倍；在形态可塑性方面，Stratford和Todi的比叶重和根冠比差异较小。由此可见，生理可塑性主要与Stratford和Todi的自然地理分布有关［11］，前者的海拔跨度大、生理可塑性较小，而后者的海拔跨度小、生理可塑性较大。

表5 温度和光照对绣球属植物可塑性的影响

Stratford和Todi的生理可塑性指标存在一定差异，这主要与二者的生长环境不同有关，表明外界环境的变化会对绣球属植物的生理功能产生明显影响［12］；自身可塑性Todi相对较低，这主要与其分布跨度小、属于狭域物种有关，而Stratford地理跨度大、属于广布种，相应的环境适应能力更强；Stratford的可塑性指标Pn、Gs、Tr相对较小，说明其自身调节能力较强，更能接受外界环境的变化，在遇到环境变化时生理特征会更加平稳，存活能力和环境适应性更强，而Todi在遇到环境胁迫时生理可塑性指标较大，会在环境变化时产生不可逆转的伤害，环境适应性较差。

3 小结

1）高温高光、高温低光、低温高光和低温低光作用下Stratford的光合作用都强于Todi，高温高光、高温低光和低温高光作用下Stratford的气孔导度大于Todi，高温高光、高温低光和低温低光作用下Todi的蒸腾速率高于Stratford，高温低光和低温高光作用下Stratford的胞间二氧化碳浓度高于Todi，温度和光照对Stratford和Todi的4种气体交换参数的影响并没有一致的规律性。

2）高温高光、高温低光、低温高光和低温低光作用下Stratford的光化学量子效率都高于Todi；除低温低光作用下Stratford的非光化学猝灭系数高于Todi外，其他温度和光照作用下的NPQ都低于Todi。高温高光、低温高光作用下Stratford的比叶重高于Todi，高温高光、高温低光、低温高光和低温低光作用下Stratford的根冠比都低于Todi。

3）生理可塑性指标上Todi的光合作用、气孔导度、蒸腾速率都高于Stratford，分别为Stratford的2.37、1.56、2.13倍；在形态可塑性方面，Stratford和Todi的比叶重和根冠比差异较小。