張婷宇，張明如，李清香，趙楠楠，萬(wàn) 琦，蔡益杭

（浙江農(nóng)林大學(xué) 風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，浙江 杭州 311300）

紫莖Stewartia sinensis屬于山茶科Theaceae紫莖屬Stewartia的落葉小喬木或喬木樹種，為第三紀(jì)孑遺植物，分布廣泛，在浙江、安徽、福建等12個(gè)省均有生長(zhǎng)，垂直生長(zhǎng)于海拔550 ～2 200 m的常綠或混交闊葉林[1?2]。紫莖高可達(dá)20 m，枝葉繁茂，樹形優(yōu)美，樹干片狀剝落呈多種色彩，白花黃蕊清秀淡雅，極具觀賞性，宜栽植于庭院。紫莖屬植物間斷分布于東亞至北美大陸[2]，對(duì)于研究東亞至北美植物區(qū)系及古植物地理具有重要的科學(xué)意義[3]。由于自然更新能力差和生長(zhǎng)緩慢，加之生境破壞、人類活動(dòng)等影響，野生種群數(shù)量不斷減少[4]，紫莖在種間競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，已被列入國(guó)家三級(jí)珍稀瀕危植物[5]和浙江省重點(diǎn)保護(hù)野生植物[3]。幼苗是植物生活史最為脆弱的環(huán)節(jié)之一，木本植物的天然更新以及幼苗幼樹的建成，與森林群落內(nèi)部至群落外緣光強(qiáng)的異質(zhì)性以及土壤肥沃與否存在密切的生態(tài)關(guān)系[6?7]。通過(guò)對(duì)野外紫莖分布地段調(diào)查發(fā)現(xiàn)：群落內(nèi)紫莖的幼苗和幼樹數(shù)量極為稀少，但在群落外緣的路旁生長(zhǎng)定居一定數(shù)量的幼苗幼樹。推測(cè)春夏期間，常綠落葉闊葉森林群落高度郁閉狀況必然影響紫莖幼苗的生長(zhǎng)光強(qiáng)，從而影響其定居過(guò)程。光合作用是植物幼苗其他生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，光合作用與氮素水平存在著直接或間接的關(guān)系[8?9]。森林群落植被密度高，瀕危植物自身的生態(tài)適應(yīng)性相較于其他植物弱，有限的氮素成為限制瀕危植物生長(zhǎng)的因素之一[10]。森林群落內(nèi)的紫莖幼苗因光照和養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)限制作用，無(wú)法占據(jù)適宜的生態(tài)位而生長(zhǎng)不良，甚至出現(xiàn)幼苗枯死現(xiàn)象。已有紫莖的研究成果主要涉及地理區(qū)系分布[1?2]、人工繁殖技術(shù)[11?12]、群落特征[13?14]、藥用價(jià)值[15]等方面，有關(guān)幼苗生長(zhǎng)適應(yīng)性與環(huán)境的生態(tài)關(guān)系尚未展開研究，因此迫切需要研究光照強(qiáng)度和氮素水平的耦合效應(yīng)對(duì)紫莖幼苗光合特性的影響，以期在瀕危植物紫莖的保護(hù)和擴(kuò)繁過(guò)程，為紫莖幼苗階段的光照和氮素調(diào)控提供理論依據(jù)。為此，本研究選擇紫莖幼苗為材料，設(shè)置光強(qiáng)和氮素雙因素控制試驗(yàn)，模擬常綠落葉闊葉林中到林緣光環(huán)境和土壤肥力的梯度變化，測(cè)定不同處理組合紫莖幼苗的光響應(yīng)、光合色素以及葉綠素?zé)晒?，篩選適宜紫莖幼苗生長(zhǎng)的光強(qiáng)氮素組合處理。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2021 年 3 月從清涼峰國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)苗圃 (30°09′28″N, 118°86′37″E)選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的 1 年生紫莖實(shí)生幼苗[平均苗高(32.41±4.26) cm，地徑(0.49±0.06) cm]移至浙江農(nóng)林大學(xué)東湖校區(qū)試驗(yàn)地。試驗(yàn)地海拔為42 m，全年降水量為1 628.6 mm，年平均氣溫為16.4 ℃，全年無(wú)霜期約237 d。幼苗栽植于口徑24 cm、高20 cm、底徑14 cm的花盆內(nèi)，每盆1株。盆栽基質(zhì)為當(dāng)?shù)攸S壤[全氮(1.53±0.01) g·kg?1，堿解氮 (185.0±10.5) mg·kg?1，有效磷 (8.7±0.1) mg·kg?1，速效鉀 (278.0±14.9) mg·kg?1，有機(jī)質(zhì) (31.6±0.1)%，pH (土水質(zhì)量比為1.0∶2.5) 5.07±0.01]。盆栽苗放置于2層遮光大棚內(nèi)，緩苗1個(gè)月后，將60盆紫莖隨機(jī)分成12組，每組5盆。依據(jù)紫莖所在常綠或混交闊葉林的郁閉度調(diào)查結(jié)果，為量化空曠地、疏林、中等郁閉和密林的光照強(qiáng)度，設(shè)置3個(gè)遮光處理和1個(gè)全光對(duì)照處理。遮光大棚采用黑色尼龍遮光網(wǎng)覆蓋并適當(dāng)開洞模擬林窗，大棚長(zhǎng)30.0 m×寬11.5 m×高3.2 m，通風(fēng)狀況良好，透光率分別為輕度遮光(44.79±0.51)%(L1)、中度遮光 (19.60±0.23)%(L2)、高度遮光 (7.25±0.10)%(L3)和全光 100.00%(L0)，透光率為在3個(gè)晴天正午所測(cè)的光量子通量密度(PPFD)，取均值。參考尹麗等[10]對(duì)麻瘋樹Jatropha curcas幼苗的施氮量，在每個(gè)遮光處理下設(shè)置3個(gè)氮素處理，分別為低氮0.2 g· kg?1(N1)、高氮0.6 g·kg?1(N2)和不施氮對(duì)照 (N0)，所用氮肥為硫酸銨[(NH4)2SO4]，施氮以盆中干土計(jì)，即1 kg土分別施用約1 g (N1)和3 g (N2)硫酸銨，采用土表施氮法用適量水溶解稀釋后分3次施用，每隔10 d施肥1次，施氮后3 d內(nèi)不澆水以防流失。處理90 d后測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.2.1 光響應(yīng)進(jìn)程測(cè)定 使用Li-6800光合儀，于2021年5月25日至6月4日(測(cè)定期間為晴天)8：00—11：30，使用 Li-6800 光合儀測(cè)定紫莖的光合參數(shù)。對(duì)待測(cè)功能葉片用 1 200 μmol·m?2·s?1的光強(qiáng)進(jìn)行20 min光誘導(dǎo)，設(shè)置光合有效輻射(PAR)梯度為2 000、1 500、1 200、1 000、800、500、300、100、50、30、10 和 0 μmol·m?2·s?1。葉室控制溫度為 (25.0±0.5) ℃，相對(duì)濕度為 (40±5)%，葉室二氧化碳(CO2)摩爾分?jǐn)?shù)為 400 μmol·mol?1，氣體流速為 500 μmol·s?1。每個(gè)處理隨機(jī)取 3 株，測(cè)定凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)和胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)(Ci)等參數(shù)；用直角雙曲線修正模型[16]擬合光響應(yīng)模型，根據(jù)模型計(jì)算最大凈光合速率(Pmax)、光飽和點(diǎn)(LSP)、光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)、表觀量子效率(AQY)和暗呼吸速率(Rd)。

1.2.2 光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 采用乙醇浸提法測(cè)定光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)[17]。選取生長(zhǎng)良好且成熟的紫莖葉片，剪成2 mm寬的條狀碎片，稱取0.2 g置于試管中，加入體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇10 mL，置于黑暗處浸提至葉組織完全變白，將提取液倒入光徑1 cm的比色杯內(nèi)，用UV-2 700型紫外分光光度計(jì)在665、649和470 nm的波長(zhǎng)下讀取吸光度，并計(jì)算總?cè)~綠素(Chl)、葉綠素a(Chl a)、葉綠素b(Chl b)和類胡蘿卜素(Car)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.3 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力曲線及參數(shù)測(cè)定 于2021年5月20—23日，每個(gè)處理選3株紫莖，每株選3片葉片，對(duì)待測(cè)葉片進(jìn)行40 min的暗適應(yīng)處理，使用YZQ-500動(dòng)態(tài)熒光儀(翼鬃麒科技公司)測(cè)定葉片熒光參數(shù)初始熒光(Fo)和最大熒光(Fm)，并采用李鵬民等[18]的方法計(jì)算暗適應(yīng)下光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)潛在活性(Fv/Fo)、PSⅡ最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)和以吸收光能為基礎(chǔ)的性能指數(shù)(PIABS)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用WPS 2019對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，SPSS 26進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)和最小顯著差異分析(LSD)，Origin 2018制作光響應(yīng)進(jìn)程變化圖，雙因素方差分析法(two-way AVOVA)檢驗(yàn)光強(qiáng)與氮素對(duì)紫莖幼苗光響應(yīng)參數(shù)、光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的交互影響效應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 光強(qiáng)與氮素對(duì)紫莖幼苗光響應(yīng)曲線的影響

2.1.1 光強(qiáng)和氮素對(duì)紫莖幼苗光響應(yīng)曲線的影響 隨著PAR增加，紫莖幼苗Pn總體呈先升高后趨于平緩的變化特點(diǎn)，當(dāng)PAR＜100 μmol·m?2·s?1時(shí)，不同處理下紫莖幼苗的Pn較為接近 (圖1)。未施氮條件下，L2的紫莖幼苗Pn高于其他3種遮光處理；N1氮素水平下，不同遮光處理的紫莖幼苗Pn從大到小依次為L(zhǎng)2、L1、L3、L0，適度施氮明顯提高了L1和L2紫莖幼苗的Pn；N2氮素水平下，各遮光處理的紫莖幼苗Pn均有所降低。在L0光強(qiáng)下，各氮素水平紫莖幼苗的Pn差異不明顯，施氮組的Pn略低于未施氮組；在L1和L2光強(qiáng)下，各氮素水平下紫莖幼苗Pn差異明顯，從大到小依次為N1、N0、N2；在L3光強(qiáng)下，各氮素水平紫莖幼苗Pn差異不明顯。

圖1 不同光強(qiáng)和氮素處理下紫莖幼苗的光響應(yīng)曲線Figure 1 Photoresponse curve of S. sinensis seedlings under different light intensity and nitrogen treatments

由圖1可知：隨著PAR增加，紫莖幼苗Gs和Tr總體呈升高趨勢(shì)。未施氮條件下，不同遮光的紫莖幼苗Gs從大到小依次為L(zhǎng)2、L3、L0、L1，Tr從大到小依次為L(zhǎng)3、L2、L0、L1；N1氮素水平下，紫莖幼苗Gs從大到小依次為L(zhǎng)2、L3、L1、L0，Tr從大到小依次為L(zhǎng)2、L3、L0、L1；N2氮素水平下，紫莖幼苗Gs均比N1低且差異較小，Tr大小順序與N1相同。在L0光強(qiáng)下，各氮素水平紫莖幼苗Gs從大到小依次為N1、N0、N2，Tr從大到小依次為N0、N1、N2；在L1和L2光強(qiáng)下，紫莖幼苗Gs和Tr從大到小均依次為N1、N0、N2；在L3光強(qiáng)下，Gs從大到小依次為N1、N0、N2，N2處理的紫莖幼苗Tr明顯低于N0和N1。

隨著PAR增加，紫莖幼苗Ci總體呈先下降后趨于平緩的變化特點(diǎn)。當(dāng)PAR＜100 μmol·m?2·s?1時(shí)，不同光氮處理下紫莖幼苗的Ci較為接近。未施氮條件下，不同遮光的紫莖幼苗Ci從大到小依次為L(zhǎng)2、L1、L3、L0；N1氮素水平下，L2的紫莖幼苗Ci最低，L0和L3的紫莖幼苗Ci較高；N2氮素水平下，各遮光處理的紫莖幼苗Ci均有所升高。在L0光強(qiáng)下，N1氮素水平的紫莖幼苗Ci最低；在L1和L2光強(qiáng)下，各氮素水平紫莖幼苗Ci從大到小依次為N1、N0、N2；L3光強(qiáng)下，各氮素水平紫莖幼苗Ci差異較小。

2.1.2 光強(qiáng)和氮素對(duì)紫莖幼苗光合參數(shù)擬合值的影響 分析表1可知：紫莖幼苗的LCP變化范圍為4.8 ～26.0 μmol·m?2·s?1，LSP變化范圍為 571.3 ～931.4 μmol·m?2·s?1，L1N1處理的紫莖幼苗光強(qiáng)生態(tài)幅最大。在L0光強(qiáng)下，不同氮素同水平紫莖幼苗的Rd、Pmax、LSP和LCP從大到小依次為N0、N1、N2，均無(wú)顯著差異(P＞0.05)，N2處理的LCP相比N0降低了52.50%，L0處理的AQY在各組處理中較小，最小值出現(xiàn)在N0。在L1光強(qiáng)下，紫莖幼苗的Rd和LSP從大到小依次為N1、N2、N0，N1處理的Rd和LSP在所有處理中達(dá)最大，Pmax和AQY從大到小依次為N1、N0、N2，N1處理的Pmax相比N0增加了45.21%，N0處理的LCP最低且顯著低于N2(P＜0.05)。在L2光強(qiáng)下，N0處理的紫莖幼苗Rd最高，不同氮素水平紫莖幼苗的Pmax從大到小依次為N1、N0、N2，N1處理的Pmax在所有遮光處理中達(dá)最大，LSP和AQY從大到小依次為N0、N1、N2，N2處理的LCP最小。在L3光強(qiáng)下，紫莖幼苗的Rd和AQY從大到小均為N2、N1、N0，N1處理的Pmax最大，LSP從大到小依次為N0、N2、N1，N0處理的LCP各組處理中最小。

表1 不同光強(qiáng)和氮素水平處理下紫莖幼苗光合參數(shù)的比較Table 1 Comparison of photosynthetic parameters of S. sinensis seedlings under different light intensity and nitrogen treatments

2.1.3 光強(qiáng)、氮素及其交互作用對(duì)紫莖幼苗光合參數(shù)的影響效應(yīng) 由表2可知：光強(qiáng)對(duì)紫莖幼苗Pmax的影響極顯著(P＜0.001)，對(duì)LCP和AQY的影響顯著(P＜0.05)，對(duì)Rd和LSP的影響不顯著(P＞0.05)；光強(qiáng)對(duì)紫莖幼苗光合參數(shù)的影響均高于氮素；氮素對(duì)紫莖幼苗Pmax的影響極顯著(P＜0.001)；光強(qiáng)和氮素的交互作用對(duì)紫莖幼苗光合參數(shù)的影響均不顯著(P＞0.05)。

表2 光強(qiáng)、氮素及其交互作用對(duì)紫莖幼苗光合參數(shù)的影響Table 2 Effect of light intensity, nitrogen and their interaction on photosynthetic parameters of S. sinensis seedlings

2.2 光強(qiáng)與氮素對(duì)紫莖幼苗光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比值的影響

2.2.1 光強(qiáng)和氮素對(duì)紫莖幼苗光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比值的影響 由表3可知：未施氮條件下，紫莖幼苗Chl a、Chl b、Chl和Car的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨著光強(qiáng)減弱而增加。施氮明顯引起紫莖幼苗的Chl a/b和Car/Chl下降。在L0光強(qiáng)下，紫莖幼苗Chl a、Chl b和Chl從大到小依次為N1、N2、N0，Car的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著施氮增加而增大，N1和N2處理的Car的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著(P＞0.05)，N1處理的Chl a/b和Car/Chl最小。在L1光強(qiáng)下，紫莖幼苗Chl a、Chl b和Chl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著氮素增加而增加，且差異顯著(P＜0.05)；Car的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著氮素增加先增多后減少，N0處理的Car的質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于N1(P＜0.05)，N2處理的Chl a/b和Car/Chl最小。在L2光強(qiáng)下，紫莖幼苗Chl a、Chl b和Chl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著氮素增加而增加，Car的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為N1、N0、N2，N2的Chl a/b和Car/Chl最小。在L3光強(qiáng)下，紫莖幼苗Chl a和Car的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為N0、N1、N2，Chl b和Chl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著氮素增加而增加，N2處理的Chl a/b和Car/Chl最小。

表3 不同光強(qiáng)和氮素水平處理下紫莖幼苗光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比值Table 3 Content and proportion of photosynthetic pigment of S.sinensis seedlings under different light intensity and nitrogen treatments

2.2.2 光強(qiáng)、氮素及其交互作用對(duì)紫莖幼苗光合色素的影響效應(yīng) 由表4可知：光強(qiáng)、氮素及其交互作用對(duì)紫莖幼苗的Chl a、Chl b、Chl和Car的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和Chl a/b、Car/Chl的影響均達(dá)到極顯著水平(P＜0.001)，氮素對(duì)紫莖幼苗Chl b、Chl和Chl a/b的影響均大于光強(qiáng)。

表4 光強(qiáng)、氮素及其交互作用對(duì)紫莖幼苗光合色素影響Table 4 Effect of light intensity, nitrogen and their interaction on photosynthetic pigment of S. sinensis seedlings

2.3 光強(qiáng)與氮素對(duì)紫莖幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

2.3.1 光強(qiáng)和氮素對(duì)紫莖幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響 由表5可知：無(wú)論施氮與否，紫莖幼苗的Fo和Fm均隨著光強(qiáng)減弱而升高，F(xiàn)v/Fo、Fv/Fm和PIABS隨著光強(qiáng)減弱呈先升高后降低的變化特征，全光下紫莖幼苗Fv/Fm較低且變化范圍為0.526 ～0.633，PIABS也較小且變化范圍為0.436 ～0.735，由此表明全光下紫莖光抑制出現(xiàn)了現(xiàn)象較為嚴(yán)重。施氮時(shí)紫莖幼苗Fo較低，說(shuō)明施氮使PSⅡ受體側(cè)接受電子的能力增強(qiáng)。L0光強(qiáng)下紫莖幼苗葉片的Fo、Fm、Fv/Fo和Fv/Fm從大到小依次為N0、N2、N1，PIABS從大到小依次為N2、N0、N1。L1光強(qiáng)下，紫莖幼苗的Fo在N2最低，F(xiàn)m在N0最高，F(xiàn)v/Fo、Fv/Fm和PIABS從大到小依次為N2、N0、N1，N2處理的PIABS為所有處理中最大。L2光強(qiáng)下，紫莖幼苗的Fo在N1最小，F(xiàn)m在N0最大，F(xiàn)v/Fo和Fv/Fm從大到小依次為N0、N2、N1，且均無(wú)顯著差異(P＞0.05)，N0處理的Fv/Fo和Fv/Fm均為所有處理中最大，F(xiàn)v/Fm為0.720，說(shuō)明紫莖幼苗受到的脅迫最弱，PIABS在N1處理中出現(xiàn)最大值。L3光強(qiáng)下，紫莖幼苗的Fo在N2處理達(dá)最小值，F(xiàn)m在N1處理達(dá)最大值，F(xiàn)v/Fo、Fv/Fm和PIABS從大到小依次為N2、N1、N0。

表5 不同光強(qiáng)和氮素水平處理下紫莖幼苗的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Table 5 Chlorophyll fluorescence induction parameters of S. sinensis seedlings under different light intensity and nitrogen treatments

2.3.2 光強(qiáng)、氮素及其交互作用對(duì)紫莖幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響效應(yīng) 由表6可知：光強(qiáng)、氮素對(duì)紫莖幼苗葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)參數(shù)的影響均達(dá)極顯著水平(P＜0.001)；光強(qiáng)對(duì)紫莖幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響均大于氮素。光強(qiáng)和氮素的交互作用對(duì)紫莖幼苗Fm的影響顯著(P＜0.05)，對(duì)Fo、Fv/Fo、Fv/Fm和PIABS的影響極顯著(P＜0.001)。

表6 光強(qiáng)、氮素及其交互作用對(duì)紫莖幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響的F值和顯著性Table 6 F-value and significance analysis of effect of light intensity,nitrogen and their interaction on chlorophyll fluorescence induction parameters of S. sinensis seedlings

3 討論

3.1 光強(qiáng)與氮素對(duì)紫莖幼苗光響應(yīng)的影響

大部分研究認(rèn)為光照過(guò)強(qiáng)對(duì)植物葉片光系統(tǒng)造成損傷，光合能力降低[19?20]；氮素供應(yīng)過(guò)量反而會(huì)導(dǎo)致葉片碳同化能力降低，最終植株生長(zhǎng)不良[21?22]。本研究中，L2N1的紫莖幼苗Pn、Gs和Tr較高，說(shuō)明中度遮光和低氮處理后，紫莖幼苗的光合機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，光合能力較強(qiáng)，研究結(jié)果與閩楠Phoebe bournei[7]、高山杜鵑Rhododendron lapponicum等相似[23]。

光飽和點(diǎn)(LSP)和光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)可以反映植物的需光性和需光量[24]，進(jìn)而表征植物光強(qiáng)生態(tài)幅的變化范圍。本研究中，紫莖幼苗的LSP變化范圍為571.3 ～931.4 μmol·m?2·s?1，LCP變化范圍為 4.8 ～26.0 μmol·m?2·s?1，表明紫莖幼苗具有一定耐蔭性。已有研究證實(shí)，耐蔭性較強(qiáng)的植物Pmax隨著遮光程度增加僅出現(xiàn)輕微降低[25?27]，本研究紫莖幼苗經(jīng)遮光處理紫莖幼苗的Pmax高于全光對(duì)照，而且通過(guò)降低LCP提高了凈光合速率，同時(shí)AQY的升高也說(shuō)明紫莖幼苗具有較強(qiáng)的利用弱光能力，有助于紫莖幼苗適應(yīng)森林群落下層遮蔽的生境。

3.2 光強(qiáng)與氮素對(duì)紫莖幼苗光合色素的影響

在弱光環(huán)境下，植物葉片的光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)趨于增加，在強(qiáng)光環(huán)境下光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)下降[28]；施氮能夠促進(jìn)光合色素的合成并提高植物的光合能力，但高水平的氮素起到相反作用[29]。本研究中，紫莖幼苗的光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和比值受光強(qiáng)和氮素的影響均為極顯著(P＜0.001)。與閩楠[7]、石灰花楸Sorbus folgneri[30]、風(fēng)吹楠Horsfieldia glabra[31]等植物一樣，紫莖幼苗葉片Chl質(zhì)量分?jǐn)?shù)和Car質(zhì)量分?jǐn)?shù)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的遮光生長(zhǎng)后顯著增加，Car/Chl下降，說(shuō)明紫莖幼苗通過(guò)提高葉綠素的相對(duì)含量來(lái)適應(yīng)弱光生境，而Car質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高增加有助于對(duì)藍(lán)紫光的吸收，Chl a/b下降，推測(cè)在弱光下需要更多Chl b維持光能的捕獲傳遞。通常，陽(yáng)性植物葉片的Chl a/b約3.0，陰性植物葉片的Chl a/b約2.3[32]，本研究中未施氮紫莖幼苗葉片的Chl a/b為2.0 ～2.5，表明紫莖在幼苗階段的需光性更偏向于陰性樹種，具有較強(qiáng)的弱光適應(yīng)性。

施氮提高紫莖幼苗葉片Chl質(zhì)量分?jǐn)?shù)，尤其是Chl b質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加最為顯著。因此，施氮增強(qiáng)了葉片對(duì)光能的捕獲率。本研究結(jié)果與黃檗Phellodendron amurense幼苗[33]相同，紫莖幼苗Car質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著施氮的增加先升高后降低，類胡蘿卜素可以通過(guò)吸收過(guò)剩光能保護(hù)紫莖幼苗的光合器官。

3.3 光強(qiáng)與氮素對(duì)紫莖幼苗葉綠素?zé)晒獾挠绊?/h3>

研究表明：強(qiáng)光會(huì)破壞植物光合機(jī)構(gòu)，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象，甚至?xí)T導(dǎo)產(chǎn)生有害物質(zhì)單線態(tài)氧破壞光合反應(yīng)，F(xiàn)v/Fm因強(qiáng)光脅迫明顯下降被視為植物產(chǎn)生光抑制的敏感指標(biāo)[34]，PSⅡ性能指數(shù)PIABS相比Fv/Fm更能準(zhǔn)確地反映植物光合機(jī)構(gòu)對(duì)環(huán)境脅迫的響應(yīng)[18]。

本研究中，全光下紫莖幼苗的葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度最弱，F(xiàn)v/Fm明顯下降且PIABS也較小，紫莖幼苗的熒光強(qiáng)度隨著光強(qiáng)的減弱而上升，F(xiàn)v/Fm和PIABS隨著光強(qiáng)減弱先升高后降低，均說(shuō)明紫莖幼苗在全光下出現(xiàn)光抑制，相反經(jīng)遮光處理具有更大的光合潛能，適度遮光可以提高PSⅡ反應(yīng)中心開放度，輕度和中度遮光改善了紫莖幼苗的光能吸收狀態(tài)，結(jié)果PSⅡ性能指數(shù)較高。還需要指出的是，中度遮光下紫莖幼苗的Fv/Fm相較其他光強(qiáng)下高，但仍低于0.75 ～0.85，推測(cè)幼苗光合機(jī)構(gòu)性能還可能受到高溫、濕度等因素的制約。

施氮提高紫莖幼苗的PIABS，對(duì)Fo有一定降低作用，說(shuō)明施氮提高了紫莖光合機(jī)構(gòu)的光合能力，因而PSⅡ受體側(cè)接受電子的能力增加。全光下經(jīng)施氮處理后，紫莖幼苗Fv/Fm明顯降低，推測(cè)施氮加劇了全光下紫莖幼苗的脅迫程度。

3.4 就地保護(hù)建議

野外調(diào)查中觀察到紫莖多散生于常綠落葉闊葉林和溝谷地帶，在紫莖群落下層幾乎未見實(shí)生幼苗；當(dāng)垂直帶譜更替為常綠闊葉林或落葉闊葉林，群落內(nèi)的紫莖植株更為稀少。紫莖群落外緣的土壤裸露地段可以看到絕大部分的紫莖實(shí)生幼苗，此地段側(cè)方受光且土壤貧瘠，此時(shí)幼苗存活率成為決定紫莖天然更新能力的關(guān)鍵問(wèn)題?？梢?，野外幼苗幼樹的就地保護(hù)工作亟待加強(qiáng)。闊葉落葉林在春夏期間郁閉度較高，可在群落競(jìng)爭(zhēng)評(píng)估基礎(chǔ)上對(duì)密林進(jìn)行適當(dāng)修枝或疏伐，形成林窗以促進(jìn)紫莖幼樹生長(zhǎng)。對(duì)生長(zhǎng)林緣的幼苗進(jìn)行適當(dāng)遮光和施氮，實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)和氮素的供需平衡。

4 結(jié)論

光強(qiáng)、氮素及其交互作用對(duì)紫莖幼苗的光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。紫莖在幼苗階段對(duì)弱光有較強(qiáng)適應(yīng)性，隨著遮光程度的增加，光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度均提高，光合能力先增強(qiáng)后減弱，在全光下出現(xiàn)典型的光抑制；施氮顯著提高了紫莖幼苗光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，低氮對(duì)紫莖幼苗光合能力的提升作用較顯著，高氮的促進(jìn)效應(yīng)降低甚至產(chǎn)生脅迫抑制。本研究中，經(jīng)中度遮光和低氮處理后，紫莖幼苗的光合參數(shù)處于最適宜范圍。