朱 弘 ，溫國勝 ，b

（浙江農(nóng)林大學 a.林業(yè)與生物技術(shù)學院；b. 亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地，浙江 臨安 311300）

不同竹齡毛竹冠層葉片PSⅡ葉綠素熒光特性的比較

朱 弘a，溫國勝a，b

（浙江農(nóng)林大學 a.林業(yè)與生物技術(shù)學院；b. 亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地，浙江 臨安 311300）

為了解不同竹齡毛竹對于光能的動態(tài)響應(yīng)，以亞熱帶常綠闊葉林優(yōu)勢樹種——毛竹Phyllostachys edulis3種竹齡（2年生、4年生、6年生）的冠層葉片（2齡）為材料，利用便攜式葉綠素熒光儀（PAM-2100）和相對葉綠素含量計（SPAD-502），研究不同竹齡毛竹冠層葉片光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）熒光參數(shù)特征。結(jié)果表明：3種竹齡毛竹在熒光參數(shù)日變化均值（NPQ、qN、ETR）、PSII可逆恢復趨勢（Ft、Fo、Fm）和RLC曲線（α、ETRmax、Ik）皆為4年生＞2年生＞6年生，表明在相同環(huán)境條件下，4年生毛竹的綜合光合性能最優(yōu)；2年生毛竹冠層葉具有較高的SPAD、Fv/Fo、Fv/Fm，反映其具有較高的潛在光能利用率和耐環(huán)境脅迫能力；在6月（大年新竹展葉后期或成竹換葉末期），2齡竹葉SPAD值有隨年齡增加而降低的趨勢；相關(guān)分析表明，SPAD與Yield、Fv/Fo呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與PAR、ETR、Ft呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），與NPQ呈顯著負相關(guān)（P＜0.05），表明SPAD值在研究毛竹葉綠素熒光過程中具有重要的參考價值；主成分分析進一步表明，PSⅡ葉綠素熒光參數(shù)涵蓋了毛竹葉片光適應(yīng)下的熒光產(chǎn)量和能量耗散、暗適應(yīng)下的光能利用效率和相對電子傳遞速率3個主要方面，可以作為研究毛竹光合生理的有效探針。因此，可通過及時擇伐6年生毛竹（或III度竹）以上老竹，適當提高4年生毛竹（或Ⅱ度竹）在竹林中的比重；同時，針對筆者所在樣地，建議于6月?lián)Q葉集中末期對竹林追施氮肥以促進后期生長，通過優(yōu)化毛竹立竹結(jié)構(gòu)和林肥管理來提高毛竹林經(jīng)營綜合效益。

毛竹；林冠層；葉綠素熒光；日變化；相關(guān)性分析；快速光響應(yīng)曲線；竹齡結(jié)構(gòu)；擇伐

林冠是森林與外界環(huán)境相互作用最直接和最活躍的界面層，是當今生物多樣性和全球氣候變化研究的焦點。由于林冠結(jié)構(gòu)和幾何特征對太陽輻射和降水等因素的影響，冠層的能量傳輸和分配呈現(xiàn)較大差異[1-2]。作為中國森林資源重要組成部分，毛竹Phyllostachys edulis是我國分布面積最大，范圍最廣，開發(fā)利用程度最高，集經(jīng)濟、生態(tài)、社會效益于一體的筍材兩用竹種[3]。隨著林齡的增加，毛竹的生物量和養(yǎng)分含量不斷變化，由于枝干高大，其光能利用效率及分層效應(yīng)顯著[4]。

葉綠素熒光(Chlorophyll fluorescence)技術(shù)是一種以光合作用理論為基礎(chǔ)，研究和探測其光合生理狀況及外界因子對其影響的植物活體測定和診斷技術(shù)，具有快速、靈敏和非破壞性等優(yōu)點，可以反映環(huán)境因子對植物的影響以及植物生理功能在不同水平上的變化[5-7]，與“表觀性”的氣體交換指標相比，具有“內(nèi)在性”特征，被視為測定植物光合作用快速、無損傷的良好探針[8]。應(yīng)用該項技術(shù)已經(jīng)在毛竹的逆境生理、栽培管理[5]等方面得到了相應(yīng)研究：毛竹幼苗葉片葉綠素熒光參數(shù)的異質(zhì)性隨水分脅迫程度的加深而加強[9]；不同程度條件下都會對毛竹葉片光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）活動中心造成損傷，-10 ℃造成損傷不可逆，且與不同轉(zhuǎn)錄因子具有顯著相關(guān)性[10]；對毛竹種子不同劑量137Cs-γ輻射并測定實生幼苗葉片表明，低劑量能提高PSII反應(yīng)中心的能量捕獲效率和光合能力[11]；不同氮素施肥水平條件下，毛竹葉片葉綠素熒光誘導曲線、反射光譜和熒光光譜與毛竹的生長具有良好相關(guān)性，葉綠素熒光誘導曲線可以作為快速、準確、無損的施肥檢測方法[12]。

前人對毛竹的光合生理生態(tài)特性與外界環(huán)境因子之間的關(guān)系進行了廣泛研究，但對毛竹冠層空間上不同竹齡的葉綠素熒光異質(zhì)性研究報道較少?；诖?，筆者以3 種不同竹齡毛竹為實驗材料，通過測定其冠層葉片PSⅡ葉綠素熒光及環(huán)境相關(guān)參數(shù)，旨在了解毛竹不同竹齡對于環(huán)境尤其是光能的動態(tài)適應(yīng)，為揭示毛竹的快速生長機制和毛竹林的科學經(jīng)營、高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

樣地設(shè)在浙江省臨安市青山鎮(zhèn)研里村——浙江農(nóng)林大學竹類研究所毛竹生理生態(tài)定位監(jiān)測站（地理坐標30°14′N，119°42′E）。地形地貌為低山丘陵，研究樣地的海拔為100～250 m。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候，年平均氣溫為15.9 ℃，年降水量為1 442.0 mm，毛竹林土壤發(fā)育于凝灰?guī)r和粉砂巖的紅壤土類，土層厚度約為 60 cm。pH 值為5.20～5.90，有機質(zhì)為 3.97 g·kg-1，全氮、速效磷、速效鉀分別為 0.14，4.25 和 78.16 mg·kg-1[13]。實驗區(qū)所屬為毛竹林地一般經(jīng)營類型[14]，密度約為3 200株·hm-2，林下尚生長少量灌木有白馬骨Serissa serissoides、大青Clerodendrum cyrtophyllum、賽山梅Styrax confuses等，草本植物有雞矢藤Paederia scandens、小果菝葜Smilax davidiana、寒苺Rubus buergeri、異葉蛇葡萄Ampelopsis humulifoliavar.heterophylla等。

1.2 試驗材料

研究區(qū)毛竹林樣地采取隔年留養(yǎng)新竹及采伐老竹的方式，依據(jù)成竹標記及毛竹換葉規(guī)律方法[15]表明現(xiàn)存竹齡結(jié)構(gòu)為2年生（12竹）、4年生（10竹）、6年生（08竹）（見表1），并均已鉤梢，選取有代表性的西南坡中部地段，搭建定位觀測塔。毛竹的冠層中上部位于觀測塔的8.5～10.0 m處。

表1 毛竹不同竹齡主要形態(tài)識別Table 1 The prime morphological identification of Phyllostachys edulis of different years old

1.3 PS II葉綠素熒光參數(shù)的測定

測定時間為2014年6月，從 7:00開始 到16:00結(jié)束，每間隔1 h 測定 1 次，共計10次，選取3種竹齡林冠的中上部向陽面枝條2齡生健康竹葉，每株隨機選擇4片進行測定。使用便攜式調(diào)制式葉綠素熒光儀（PAM-2100，Walz，Germany），在光適應(yīng)階段即冠層葉自然光照強度下，測定毛竹3種竹齡葉片的PSⅡ?qū)嶋H光化學效率（Yield）、給定光強下的穩(wěn)定熒光（Ft）、非光化學猝滅系數(shù)（qN）。在暗適應(yīng)階段中，供試毛竹葉片使用配套暗適應(yīng)葉夾DLC-8遮光20 min以上，先以弱調(diào)制測量光（0.05 μmol·m-2s-1）誘導測得初始熒光（Fo），再照內(nèi)源飽和脈沖（6 000 μmol·m-2s-1）測得最大熒光產(chǎn)量（Fm）、PSⅡ最大光化學量子產(chǎn)量（Fv/Fm）主要熒光參數(shù)。同時利用儀器自帶光量子探頭和熱電偶記錄光合有效輻射（PAR）及葉表面溫度。以上所有參數(shù)重復4次，讀取穩(wěn)定數(shù)值作為該時刻的生理指標，每次測定隨機更換葉片，避免葉片因葉夾長時間擠壓。

根據(jù)已經(jīng)測定的熒光參數(shù)繼續(xù)計算：相對電子傳遞速率(electron transport rates，ETR，RET)RET=ΦPSII×PAR×0.5×0.84， 其 中，ΦPSII為 PSII實際光化學效率 , 由 (Fm′-Ft) /Fm′計算得出；Ft為穩(wěn)態(tài)熒光，0.84為葉片的經(jīng)驗性吸光系數(shù)，0.5為光能在PSII和PSI兩個光系統(tǒng)中分配的比例系數(shù)[16]。PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）=(Fm-Fo)/Fo；非光化學淬滅系數(shù)（NPQ，NPQ）=Fm/Fm′-1，qN=1-(Fm′-Fo)/(Fm-F)[17]。

快速光響應(yīng)曲線（RLC）根據(jù)Platt[8]的方法進行，光化學梯度設(shè)定從int1至int10，直到達到飽和光強。每個梯度持續(xù)時間為10 s，并打開飽和脈沖測得各梯度下毛竹葉片的表觀電子傳遞速率（ETR）和Yield。

1.4 相對葉綠素含量（SPAD）的測定

相對葉綠素含量（SPAD）使用便攜式葉綠素含量測定儀（SPAD-502，Japan）測定。隨機選取6片完好的功能竹葉，在每張葉片中部避開中脈的區(qū)域均勻選取讀取，平均值±SD作為該葉片的相對葉綠素含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS16.0對實驗數(shù)據(jù)進行SPAD值的單因素方差分析（One -Way ANOVA）和最小顯著差法（LSD）多重比較（α=0.05）、葉綠素熒光參數(shù)的相關(guān)分析與主成分分析；快速光響應(yīng)曲線以非線 性回 歸 經(jīng)驗 模 型P=Pm(1-e-αPAR/Pm)×e-βPAR/Pm[18]，其中Pm代表無光抑制時的最大光合速率，即最大表觀光合電子傳遞速率rETRmax；α為快速光曲線的初始斜率；β為光抑制參數(shù)，由Pm和α可以得到半飽和光強 Ik =Fm/α。采用Microsoft Excel 2003進行數(shù)據(jù)整理和圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 光合有效輻射及毛竹葉表面溫度日變化

6月毛竹葉表面溫度日變化規(guī)律呈平緩單峰曲線，在27.53～36.08℃之間變化；PAR日變化趨勢則較為顯著，自11:00到12:00迅速提高，并在14:00達到最高峰，隨后又迅速下降（見圖1）。

圖 1 毛竹光合有效輻射及葉表面溫度日變化Fig.1 Daily variation of PAR and leaf temperature in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

2.2 毛竹不同竹齡PSⅡ熒光參數(shù)日變化特征

Ft(或Fs)為給定光強下的穩(wěn)定熒光；Fo為初始熒光，是PSⅡ反應(yīng)中心處于完全開放時的熒光產(chǎn)量；Fm為暗適應(yīng)的樣品照射飽和脈沖得到的最大熒光產(chǎn)量，是PSⅡ反應(yīng)中心處于完全關(guān)閉時的熒光產(chǎn)量[17]。毛竹3種竹齡冠層的Ft、Fo、Fm日變化趨勢基本一致且呈現(xiàn)明顯的倒“V”型：10:00至11:00，3種竹齡迅速下降至最低點，12:00后又迅速上升；在上午時段，6年生＞2年生＞4年生，而下午時段則呈現(xiàn)相反趨勢，4年生＞2年生＞6年生（見圖2）。

NPQ與qN 表示 PSII反應(yīng)中心天線色素吸收的光能不能用于光合電子傳遞而以熱的形式耗散的部分，是一種自我保護機制[17]。在NPQ中，2年生毛竹從7:00至13:00逐步上升并達到峰值，隨后下降；4年生毛竹上午迅速提升，在10:00達到峰值，14:00后維持平穩(wěn)；不同的是6年生毛竹于8:00、12:00和15:00依次出現(xiàn)3個峰值。在qN中，2年生毛竹從7:00至12:00逐步上升，隨后又平緩下降；而4年生毛竹9:00就達到其峰值，13:00之前均趨于平緩；6年生毛竹8:00出現(xiàn)峰值，隨后下降并趨于平緩，至13:00達到第2峰值，之后又下降。日變化均值比較：4年生(2.790/0.904)＞2年生（2.756/0.904）＞6年生（2.343/0.886）（見圖3）。

圖2 毛竹不同竹齡Ft、Fo、Fm日變化Fig.2 Daily variation of Ft、Fo、Fm in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

圖 3 毛竹不同竹齡NPQ、qN日變化Fig.3 Daily variation of NPQ、qN in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

Fv/Fm是PSⅡ最大光化學量子產(chǎn)量，常用于度量植物葉片PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)換效率，反映植物對光能的利用效率, 在非脅迫條件下，該指標不受物種和環(huán)境條件的影響[5]。3種竹齡毛竹冠層的Fv/Fm在一天中保持平穩(wěn)趨勢，但稍有區(qū)別：其中2年生毛竹最為穩(wěn)定，并與4年生毛竹在12:00均達到最低值，而此時6年生毛竹陡增至一天中最大，隨后下降至穩(wěn)定水平。日變化均值比較：2年生(0.784)＞4年生(0.780)＞6年生(0.775)。

Fv/Fo是PSⅡ潛在活性。2年生毛竹上午平緩升高，到10:00達到峰值，其后便平緩下降，直至15:00稍有上升；4年生毛竹在9:00就達到峰值，隨后便呈波動下降；相較而言，6年生毛竹生日變化波動較大，分別在9:00、12:00和15:00出現(xiàn)3個峰值，在11:00及13:00出現(xiàn)低值。日變化均值比較，2年生(3.612)＞4年生(3.581)＞6年生(3.473)。

Yield也稱為PSⅡ的實際光化學效率，反映植物葉片用于光合電子傳遞的能量占所吸收光能的比例[19]。3種竹齡毛竹冠層Yield日變化圖均呈現(xiàn)“V”型，與PAR及葉表面溫度呈相反趨勢；毛竹4年生、6年生有著較好的一致性，8:00以后，6年生Yield值均大于4年生，最低值均出現(xiàn)在12:00；而2年生毛竹最低值則推遲至14:00，而后迅速升高至正常水平。日變化均值比較：6年生(0.450)＞2年生(0.472)＞4年生（0.362）。

ETR是反映實際光強條件下的表觀電子傳遞效率。3種竹齡毛竹基本呈“M”型，其中4年生毛竹和6年生毛竹的日變化走勢一致，兩者均在10:00達到第一峰值，并在11:00迅速降至最低點，隨后兩者迅速提升，6年生毛竹在13:00達到其第二峰值，4年生毛竹繼續(xù)緩慢增長，15:00達到其第二峰值。2年生毛竹在9點就已經(jīng)達到其第一峰值，12:00過后迅速提高，13:00達到最大峰值。日變化均值比較：4年生(29.69)＞6年生(22.80)＞2 年生 (22.24)。

圖 4 毛竹不同竹齡Fv/Fm、Fv/Fo、ETR、Yield日變化Fig.4 Daily variation of Fv/Fm、Fv/Fo、ETR、yield in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

2.3 葉片相對葉綠素含量

便攜式葉綠素含量測定儀（SPAD-502，Japan）被證明具有快速、便捷、無損的優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛使用于農(nóng)、林等領(lǐng)域，其SPAD值與葉綠素含量具有顯著的相關(guān)性, 適用于植物不同季節(jié)、年齡、營養(yǎng)狀況和基因型[20-22]，能較好地反映葉綠素含量的變化趨勢，是測定活體狀態(tài)下色素含量的有效工具。

6月SPAD值最高是2年生毛竹（42.23±0.50），其SPAD與4年生毛竹（39.28±1.03）和6年生毛竹（38.52±0.89）均達到顯著差異（P＜0.05），分別高出7.51%和9.63%，但其余2個竹齡差異不顯著（P＞0.05）（見圖5） 。

2.4 3種竹齡毛竹葉綠素熒光參數(shù)及其環(huán)境因子的相關(guān)性分析

毛竹葉片PAR與ETR、Fo、Ft，Yield與SPAD，ETR 與Ft，F(xiàn)o與Ft、Fm，F(xiàn)v/Fo與SPAD均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），其中，PAR與ETR正相關(guān)系數(shù)最大，為0.959，這說明ETR受PAR影響最大；PAR與Yield、SPAD，SPAD與Ft、ETR均呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），其中PAR與Yield負相關(guān)系數(shù)最大，為-0.960，說明Yield受PAR影響最大（見表2）。

PAR與NPQ，Yield與Fv/Fo，ETR與NPQ、Fo，NPQ與Fo均呈顯著相關(guān)（P＜0.05）；PAR與Fv/Fo， Yield與ETR、NPQ， NPQ與SPAD均呈負相關(guān)（見表2）。

圖 5 不同竹齡毛竹相對葉綠素含量（SPAD值）比較Fig.5 Comparison of SPAD in leaves of Phyllostachysedulis of different years old

2.5 不同竹齡毛竹間PSⅡ快速光響應(yīng)曲線比較

2.5.1 PAR與ETR的關(guān)系

在低光下，3種竹齡毛竹的ETR無明顯差異，但隨著光強的增強，ETR迅速產(chǎn)生分化并逐漸趨向飽和（見圖6）。由快速光響應(yīng)曲線得出3種竹齡毛竹ETR變化初始斜率，可以用來表示光化學反應(yīng)的啟動速率。不同林齡毛竹光化學反應(yīng)的啟動初始斜率（α）為4年生＞2年生＞6年生；當光化學反應(yīng)啟動后，快速光響應(yīng)曲線升高并趨于飽和，ETRmax為4年生＞2年生＞6年生；半飽和光強（Ik）反映了植物對強光的耐受能力，其大小為4年生＞2年生＞6年生（見表3）

表2 毛竹不同竹齡葉綠素熒光參數(shù)及其環(huán)境因子的相關(guān)性分析?Table 2 Analysis of the correlation of chlorophyll fluorescence parameters and environmental factors of Phyllostachys edulis of different years old

圖6 不同竹齡毛竹快速光響應(yīng)曲線的比較Fig.6 Comparison of RLC in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

表3 不同竹齡毛竹ETR初始斜率與 ETR max 的比較Table 3 Comparison of initial slops of response of ETR to light and ETRmax in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

2.5.2 PAR與Yield的關(guān)系

與前者相反，隨著光強的升高，3種竹齡毛竹Yield逐漸下降，且差異顯著，毛竹有效量子產(chǎn)量下降率，進而表明毛竹耐光抑制斜率（絕對值），其大小為4年生（0.698）＞2年生（0.672）＞6年生（0.626）（見圖6）。

2.6 3種竹齡冠層葉毛竹PSⅡ葉綠素熒光參數(shù)的主成分分析

進一步對毛竹PSⅡ葉綠素熒光參數(shù)進行主成分分析，按照特征根大于1的原則提取了3個主要成分，其累計貢獻率達到86.905%，具有分析價值。第1主成份的特征根為4.030，方差貢獻率為44.773%，并在Fm、Fo、Ft、Yield上具有較大正載荷，在qN上有較大負載荷，主要反映光適應(yīng)下熒光產(chǎn)量和能量耗散；第2主成分的特征根為2.257，方差貢獻率為25.081%，其中在Fv/Fm、Fv/Fo上有較大的正載荷，主要反映暗適應(yīng)下植物PSⅡ?qū)饽艿睦眯?；?主成分的特征根為1.535，方差貢獻率為17.051%，對ETR有較大的正載荷，主要反映相對電子傳遞速率（見圖7）。

圖7 不同竹齡毛竹熒光參數(shù)的主成分分析Fig.7 Principal component analysis of PSⅡchlorophyll fluorescence in leaves of Phyllostachys edulis of different years old

3 結(jié)論與討論

PSⅡ位于葉綠體類囊體膜上，是光抑制的原初位點和主要作用部位[23]，其代表參數(shù)常用于評價光合機構(gòu)的功能和環(huán)境脅迫的影響[24]。3種竹齡毛竹Yield日變化動態(tài)顯示：6年生較2年生和4年生具有較高的光能轉(zhuǎn)化效率，這為暗反應(yīng)的光合碳同化積累更多所需的能量。非光化學淬滅系數(shù)一般有qN或NPQ兩種表示方法，綜合兩者日變化規(guī)律，即4年生＞2年生＞6年生，表明4年生毛竹能夠最大程度通過增加光能耗散來減少光抑制的發(fā)生，具有較強的光適應(yīng)能力；應(yīng)用葉綠素熒光對毛竹的研究也證實了用NPQ比qN能更準確地反映無性系的非光化學淬滅的情況，這與張守仁[17]的研究結(jié)論一致。

Ft代表給定光強下的穩(wěn)態(tài)熒光，F(xiàn)o與PSⅡ受激發(fā)后的電子密度相關(guān)，其變化可以推測反應(yīng)中心的狀況和可能的光保護機制[5]。Fm可反映通過PSⅡ的電子傳遞情況[17]。Yield是 PSⅡ反應(yīng)中心部分關(guān)閉時的光化學效率，可作為植物葉片光合電子傳遞速率快慢的相對指標[19]。Ft、Fo、Fm及Yield 4個熒光參數(shù)日變化趨勢一致均為倒“V”型，表明各竹齡都不同程度地出現(xiàn)了光抑制現(xiàn)象，其中Ft、Fo、Fm上午時段與下午時段呈明顯的相反趨勢，原因可能是受到正午的高光、高溫的脅迫，毛竹冠層葉PSII天線出現(xiàn)短暫可逆失活，進而開啟非輻射耗散機制消耗過剩光能以保護光合機構(gòu)。從PSII可逆恢復趨勢（即下午時段）看，F(xiàn)t、Fo、Fm三者均表現(xiàn)為毛竹4年生＞2年生＞6年生，這與非光化學淬滅系數(shù)（NPQ、qN）的規(guī)律一致。而Yield日變化均值與Ft、Fo、Fm上午時段趨勢一致，表現(xiàn)為6年生＞2年生＞4年生，這可能與PSII部分可逆恢復周期長短有關(guān)。3種竹齡Fv/Fm日變化動態(tài)顯示：除12:00毛竹2年生、4年生低于6年生竹齡外，其余數(shù)值均為2年生＞4年生＞6年生，且變化平穩(wěn)，表明在強光、高溫、大氣干旱等綜合因子脅迫下，2年生和4年生毛竹比6年生毛竹具有更好的應(yīng)對環(huán)境耐脅迫再調(diào)整能力，F(xiàn)v/Fo日均變化趨勢也再次證明毛竹PSⅡ潛在活性2年最好，4年生其次，6年生最差。而ETR日變化均值為4年生＞2年生＞6年生，表明在相同光強下，4年生、2年生毛竹較6年生所形成的活躍化學能（ATP和 NADPH）更大，為光合碳同化提供更多的能量和還原能力。

葉綠素含量是反映植物衰老狀況和光合能力的一個重要指標，SPAD值能較好地反映植物葉片葉綠素含量及含氮的變化趨勢。相關(guān)分析表明：SPAD與Yield、Fv/Fo呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與PAR、ETR、Ft呈極顯著負相關(guān)（P＜0.01），與NPQ呈顯著負相關(guān)（P＜0.05），表明SPAD值在研究毛竹葉綠素熒光過程中具有重要的參考價值。2年生毛竹（2齡葉）SPAD值比4年生和6年生分別高出7.51%和9.63%，表明快速生長期幼齡毛竹具有更高的捕獲光能進行光合作用的能力，且SPAD值隨竹齡增長有不斷降低的趨勢，這與封煥英等[25]的結(jié)論一致，卻與陳嘉琦等[4]的結(jié)論相反，這可能與研究時間、葉齡不一致及SPAD值處于動態(tài)變化有關(guān)。

PSⅡ快速光響應(yīng)曲線（RLC）利用ETR隨PAR變化規(guī)律，反映了植物葉片對光強的響應(yīng)，蘊含豐富的信息，是研究植物光合能力的一種重要手段[26]。在同樣的生存環(huán)境下, 毛竹光能的利用效率和耐光抑制能力均為4年生＞2年生＞6年生。

利用主成分分析法進一步研究表明，光適應(yīng)下的熒光產(chǎn)量和能量耗散、暗適應(yīng)下的光能利用效率、相對電子傳遞速率3個主要方面能夠較好地反映所測毛竹3種竹齡冠層PSⅡ葉綠素熒光參數(shù)的大部分信息，可以作為研究毛竹光合生理的有效探針。本實驗發(fā)現(xiàn)，3種竹齡毛竹熒光參數(shù)日變化均值NPQ、qN、ETR，PSII可逆恢復程度（Ft、Fo、Fm），RLC曲線（α、ETRmax、Ik）最高，皆為4年生毛竹＞2年生＞6年生，表明在相同環(huán)境條件下，4年生毛竹的綜合光合性能最優(yōu)，因而是毛竹林生物量形成的主體，2年生其次，6年生最差；而2年生毛竹在SPAD、Fv/Fo、Fv/Fm均值最高，說明測量期間幼齡毛竹生長旺盛，富含較高的葉綠素含量，并具有潛在的光化學效率和耐環(huán)境脅迫的能力，因而是竹林更新的后備力量。

人工經(jīng)營措施會顯著影響毛竹林生產(chǎn)力水平[27-28]，其中合理的林分結(jié)構(gòu)對毛竹的光合效能及其產(chǎn)量有著極為重要的作用[29]，不同年齡的立竹結(jié)構(gòu)在生活力、碳密度[30]能力不同，造成對毛竹群落更新及生物量的影響極為顯著。有研究表明，豐產(chǎn)合理的竹林立竹結(jié)構(gòu)為Ⅰ度竹、Ⅱ度竹、Ⅲ度竹，各占總株數(shù)的30%左右， IV度竹占10%以下[3]，并且Ⅱ度竹的比重顯著影響當年產(chǎn)筍量[31]。施肥可顯著提高Ⅰ度竹和Ⅱ度竹的氮含量，且對Ⅲ度竹氮含量影響不顯著[25]。就筆者研究的青山樣地而言，測量期6月是毛竹新竹展葉形成期也是成竹集中換葉的末期，表明該時期毛竹2齡葉片的SPAD值呈隨竹齡增長而明顯降低趨勢。綜上所述，從竹林集約經(jīng)營的角度，應(yīng)適當提高4年生毛竹（或Ⅱ度竹）在竹林中的比重，及時擇伐6年生毛竹（或III度竹）以上老竹，同時建議于毛竹春季換葉集中末期對青山毛竹林樣地追施氮肥以促進后期生長，通過優(yōu)化毛竹立竹結(jié)構(gòu)和林肥管理來提高毛竹林經(jīng)營綜合效益。

[1] 李 勇,韓海榮,康峰峰,等. 油松人工林冠層光合生理特性的空間異質(zhì)性[J]. 東北林業(yè)大學學報, 2013, 41(4): 32-35.

[2] 孟令曾,張教林,曹坤芳,等. 遷地保護的4種龍腦香冠層葉光合速率和葉綠素熒光參數(shù)的日變化[J]. 植物生態(tài)學報,2005, 29(6): 110-118.

[3] 馬乃訓,賴廣輝,張培新,等. 中國剛竹屬[M]. 浙江: 浙江科學技術(shù)出版社, 2013: 360.

[4] 陳嘉琦,溫國勝,王艷紅,等. 春季毛竹光化學效率空間異質(zhì)性比較[J]. 福建林學院學報, 2014, 34(1): 52-56.

[5] 溫國勝,田海濤,張明如,等. 葉綠素熒光分析技術(shù)在林木培育中的應(yīng)用[J]. 應(yīng)用生態(tài)學報, 2006, 17(10): 1973-1977.

[6] Kumar R, Pal M, Teotia U V S. Diurnal changes in chlorophyll fluorescence in four species of bamboo[J]. Journal of Bamboo and Rattan, 2002, 1(4): 341-349.

[7] 楊柳青,張 柳,廖飛勇,等. 低溫脅迫對南美天胡荽光合作用和葉綠素熒光的影響[J]. 經(jīng)濟林研究, 2014, 32(4): 99-102.

[8] White A J, Critchley C. Rapid light curves: A new fluorescence method to assess the state of the photosynthetic apparatus[J].Photosynthesis Research, 1999, 59(1): 63-72.

[9] 應(yīng)葉青,郭 璟,魏建芬,等. 水分脅迫下毛竹幼苗光合及葉綠素熒光特性的響應(yīng)[J]. 北京林業(yè)大學學報, 2009,31(6):128-133.

[10] 李 想,史世京,曹 穎,等. 冷凍脅迫下毛竹葉綠素熒光參數(shù)變化及抗寒相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子表達[J]. 福建林學院學報, 2014,34(1): 57-63.

[11] 桂仁意,劉亞迪,郭小勤,等. 不同劑量137Cs-Y輻射對毛竹幼苗葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響[J]. 植物學報, 2010,45(1):66-72.

[12] 高培軍. 氮素施肥對毛竹光合能力與光譜特性的影響[D]. 北京: 北京林業(yè)大學, 2013.

[13] 董大川. 毛竹冠層葉片光譜及葉綠素熒光特性研究[D]. 臨安:浙江農(nóng)林大學, 2011.

[14] 陳存及. 毛竹林分密度效應(yīng)的初步研究[J]. 福建林學院學報,1992, 12(1): 98-104.

[15] 熊文愈,周芳純,胡長龍. 毛竹竹株年齡的確定方法[J]. 林業(yè)科學, 1965, 10(2): 87-88.

[16] Force L, Critchley C, Rensen J J V. New fluorescence parameters for monitoring photosynthesis in plants[J]. Photosynthesis Research, 2003, 78(1): 17-33.

[17] 張守仁. 葉綠素熒光動力學參數(shù)的意義及討論[J]. 植物學通報, 1999, 16(4): 444-448.

[18] Ralph P J, Gademann R. Rapid light curves: a powerful tool to assess photosynthetic activity[J]. Aquatic Botany, 2005, 82(3):222-237.

[19] 鐘泰林,李根有,石柏林. 3種浙江特產(chǎn)瀕危植物氣體交換特征和葉綠素熒光特性研究[J]. 上海交通大學學報:農(nóng)業(yè)科學版, 2009, 27(2): 149-152, 176.

[20] Hawkins T S, Gardiner E S, Comerl G S. Modeling the relationship between extractable chlorophyll and SPAD-502 readings for endangered plant species research[J]. Journal for Nature Conservation, 2009, 17(2): 123-127.

[21] 魚 歡,祖 超,楊建峰,等. 應(yīng)用SPAD葉綠素儀測定不同位置胡椒葉片的SPAD值[J]. 熱帶作物學報, 2012, 33(10):1890-1895.

[22] 張日清,何小燕,葉 航,等. 油茶葉片SPAD值差異的初步研究[J]. 中南林業(yè)科技大學學報, 2011, 31(3): 30-33.

[23] Murata N, Takahashi S, Nishiyama Y,et al. Photoinhibition of photosystem II under environmental stress [J]. Biochimica Et Biophysica Acta, 2006, 1767(6): 414-421.

[24] 劉春英,陳大印,蓋樹鵬,等. 高、低溫脅迫對牡丹葉片PSⅡ功能和生理特性的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學報,2012,23(1):133-139.

[25] 封煥英,范少輝,蘇文會,等. 竹林專用控釋肥對毛竹地上生物量和氮利用率的影響[J]. 生態(tài)學雜志,2014,33(9):2357-2362.

[26] 柏 祥,陳開寧,古小治,等. 水深梯度對荊三棱(Scirpus yagara)生長的影響[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學報,2011,17(1):34-38.

[27] 朱強根,金愛武,唐世剛,等. 毛竹枝葉生物量的冠層分布對鉤梢和施肥的響應(yīng)[J].中南林科技大學學報,2015,35(1):24-29.

[28] 陳衛(wèi)東,谷戰(zhàn)英,陳建華,等. 不同撫育措施對毛竹成竹和胸徑地影響[J]. 經(jīng)濟林研究, 2014, 32(1): 168-170.

[29] 楊迪蝶,黃啟民,高愛新. 毛竹冠層各層次葉片光合速率的變化[J]. 林業(yè)科學研究, 1988, 1(2): 217-223.

[30] 漆良華,劉廣路,范少輝,等. 不同撫育措施對閩西毛竹林碳密度、碳貯量與碳格局的影響[J]. 生態(tài)學雜志,2009,28(8):1482-1488.

[31] 何 林,何小勇. 毛竹筍用林合理竹齡結(jié)構(gòu)及其筍期生長規(guī)律[J]. 竹子研究匯刊, 2011, 12(3): 52-56.

Comparison of PSⅡchlorophyll lluorescence characteristic at canopy layers in different agedPhyllostachys edulis

ZHU Honga, WEN Guoshenga,b
(a. School of Forestry and Biotechnology; b. Cultivation Base for State Key Laboratory of Subtropical Silviculture, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, Zhejiang, China)

A study on daily variation and Characteristic of PSⅡchlorophyll fluorescence at canopy layers in leaves of Phyllostachys edulis of three different years old, a dominant bamboo species in subtropical evergreen broadleaved forest of China were conducted. The parameters were measured by portable chlorophyll fluorometer (PAM-2100) and chlorophyll meter (SPAD-502) on a fixed observation tower in Qingshan Mountain Linan, Zhejiang Province. The results showed that Mean daily variation of fluorescence parameters(NPQ,qN, ETR), PSII reversible recovery ability (Ft,Fo,Fm) and rapid light curve (α, ETRmax, Ik) were in the same order: 4 years old bamboo＞2 years old bamboo＞6 years old bamboo, indicated that under the same conditions, 4 years old bamboo had optimum photosynthetic performance followed with 2 years old bamboo and 6 years old bamboo; 2 years old bamboo recorded high value in SPAD,Fv/Fo,Fv/Fm, Re flected its higher potential energy utilization and the ability of resistance to environmental stresses; There was a tendency that leaf SPAD of 2 years old bamboo were decreased with increasing age in rapid growth period; Correlation Analysis showed that the SAPD had high signi ficant positive correlation with Yield andFv/Fo(P＜0.01), had high signi ficant negative correlation with PAR, ETR andFt(P＜0.01), and also had signi ficant negative correlation with NPQ (P＜0.05)，demonstrated that the SPAD index had important reference value in the process of the research on bamboo chlorophyll fluorescence; Principal Components Analysis further suggested PSⅡchlorophyll fluorescence parameters involving fluorescence Yield and energy dissipation under light adaptation,light use ef ficiency under dark adaptation and relative electron transfer rates in three main aspects may be used as an effective probe in research of Photosynthetic Physiology.Therefore，from the perspective of intensive management of Phyllostachy edulis，proportion of 4 years old bamboo (or II degree bamboo) should be enhanced properly，selective cutting above 6 years old bamboo in time (or Ⅲdegree bamboo), meanwhile, additional nitrogenous fertilization applied in June, in order to promote the growth of late stage. All in all,Through optimizing the structure of bamboo standing and application of fertilization to enhance the bene fits of moso bamboo forest management comprehensively.

Phyllostachys edulis; canopy layer; PSⅡchlorophyll fluorescence; correlative analysis; daily variation; rapid light curve;age structure; selective cutting

S718.43；S795.7

A

1673-923X(2017)01-0012-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.01.003

2015-06-20

國家自然科學基金（31270497）；省院合作項目（2014SY16）

朱 弘，碩士研究生 通訊作者：溫國勝，教授； E-mail： wgs@zafu.edu.cn

朱 弘，溫國勝. 不同竹齡毛竹冠層葉片PSⅡ葉綠素熒光特性的比較[J].中南林業(yè)科技大學學報，2017, 37(1): 12-19.

[本文編校：謝榮秀]