溫度和光強對銀杏生長的影響.doc

溫度和光強對銀杏生長的影響 doi：10.13360/j.issn.1000-8101.xx.04.009：S718.3 徐友1，曹福亮1*，汪貴斌1，王歡利1，2 （1.南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，南京210037；2.江蘇省中國科學(xué)院植物研究所） 摘要：為了探索合理的栽植措施以提高銀杏生長量，以1年生銀杏盆栽苗為試驗材料，在人工氣候室中設(shè)定不同溫度和光強處理，測定40d內(nèi)銀杏苗高、地徑、莖容量指數(shù)、干物質(zhì)的增量、生長率及根冠比的變化規(guī)律。研究結(jié)果顯示：隨著溫度和光強的增加，苗高、地徑及莖容量指數(shù)的變化未呈現(xiàn)顯著的規(guī)律變化，其中溫度25（白天均溫）/15（夜間均溫）、光強300mol/（m2s）時，植株苗高、地徑及莖容量指數(shù)最高；隨著溫度的升高，植株生物量增量、生長速率和根冠比呈現(xiàn)下降的趨勢；而隨著光強的升高，上述參數(shù)未呈現(xiàn)明顯的變化趨勢。 關(guān)鍵詞：銀杏；溫度；光強；生物量；莖容量指數(shù) Influenceofthetemperatureandlightintensityonthegrowthofginkgo XUYou，CAOFuliang，WANGGuibin，WANGHuanli Abstract：Withtheaimofexploringthesuitableculturemeasurementtoimprovethegrowthofginkgoseedlings，wetookone?yearoldginkgoseedlingsasobjects，whichgrownindifferentphytotronsfor40daysunderthedifferenttemperaturesandlightintensities.Thefollowingparameters（height，grounddiameter，stemvolumeindex，biomassincrementofdryweight，relativegrowthrateandrootshootratio）weredetectedduringthe40days.Theheight，grounddiameterandstemvolumeindexdidnotchangeregularlyastheincreasingoflightintensityandtemperature.Thevalueofheight，grounddiameterandstemvolumeindexwerethehighestat25（thedaytimetemperature）/15（nighttemperature）and300mol/（m2s）.Biomassincrement，relativegrowthrateandrootshootratiodecreasedwiththeincreasingtemperature，whilethefollowingparametersdidnotchangeregularlyastheincreasingoflightintensity. Keywords：Ginkgobiloba；temperature；lightintensity；biomass；stemvolumeindex Firstauthorsaddress：Co?InnovationCenteroftheSustainableForestryinSouthernChina，CollegeofForestry，NanjingForestryUniversity，Nanjing210037，China ：xx-03-24 修回日期：xx-05-08 基金項目：江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目（PAPD）。 作者簡介：徐友（1976-），男，博士生，研究方向為經(jīng)濟林栽培。通信作者：曹福亮，男，教授。E?mail：samcaostergmail. 銀杏是集材用、藥用、果用等為一體的經(jīng)濟樹種，特別是在山東、江蘇、浙江等地有著較為深遠的栽植歷史。20世紀(jì)80年代初，銀杏專用的葉用、材用及果用園開始建立。在幾十年的發(fā)展過程中，通過制定合理的栽植措施提高單株銀杏生長量，已經(jīng)成為現(xiàn)今銀杏栽培過程中的重要課題。溫度和光強是極為重要的兩個環(huán)境因子，影響樹木的光合作用、蒸騰作用和呼吸作用等生理過程，進而影響樹木的生長及干物質(zhì)的積累。目前，已有研究表明溫度和光強均能調(diào)控銀杏生長及干物質(zhì)的積累1。因此，本研究通過測定不同溫度和光照強度的條件下1年生銀杏盆栽苗的生長指標(biāo)，以期為大規(guī)模銀杏栽植提供理論依據(jù)。 1材料與方法 1.1試驗材料 選用江蘇省邳州市1年生銀杏實生苗為供試材料，幼苗規(guī)格基本一致，平均苗高43.9cm，地徑8.66mm，盆栽容器直徑為19cm（徑）16cm（高），每盆種植苗木2株。盆栽基質(zhì)為沙壤土，土壤中有機質(zhì)含量為12.0g/kg、水解性氮含量為121mg/kg、有效磷含量12mg/kg、速效鉀含量為11.7mg/kg。 1.2試驗設(shè)計 xx年3月，苗木栽植于盆中。xx年6月22日，盆栽苗木移入人工氣候室。處理前對銀杏苗進行正常的緩苗處理，緩苗期14d。緩苗結(jié)束后，開始進行溫度和光強處理。光強設(shè)置3個梯度，分別為300（Q1），500（Q2），800mol/（m2s）（Q3）。溫度設(shè)置3個梯度，分別為15/5（白天平均溫度為15，夜間平均溫度為5）（T1）；25/15（白天平均溫度為25，夜間平均溫度為15）（T2）；35/25（白天平均溫度為35，夜間平均溫度為25）（T3）。共計9個處理組合（表1），每個處理設(shè)3個重復(fù)小區(qū)，每個小區(qū)50盆銀杏苗木。處理時間為40d，處理期間，各處理土壤水分含量均保持在土壤田間持水量的75%。 1.3測定指標(biāo)與方法 1.3.1苗高和地徑 在每個處理小區(qū)內(nèi)隨機選擇15株苗木掛牌標(biāo)記。緩苗期結(jié)束時，分別使用鋼卷尺和游標(biāo)卡尺測定標(biāo)記植株的苗高（H）和地徑（D），以后每隔10d測定一次。為了評價苗木生產(chǎn)力的高低，引入莖容量指數(shù)（StemVolumeIndex，ISV）指標(biāo)，ISV=HD2，cm3。 1.3.2生物量及干物質(zhì)分配 試驗開始前和結(jié)束后，分別選擇20株苗木，洗凈植株地上部分莖葉的灰塵，同時漂洗根部，吸干植株表面水分后分根、莖和葉3部分，放入烘箱中，在105殺青10min，后用60烘干至質(zhì)量恒定，稱質(zhì)量，計算生物量（根、莖和葉）總干質(zhì)量增量和相對生長率。生物量（根、莖和葉）增量=處理結(jié)束時植株干質(zhì)量（W1）-處理開始時植株干質(zhì)量（W0）；相對生長率=（lnW1-lnW0）/（T1-T0），T1-T0表示兩次測定之間的天數(shù)。 1.4數(shù)據(jù)處理 采用MicrosoftExcelxx和SPSS19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析，用Duncan法進行差異顯著性檢驗。 2結(jié)果與分析 2.1對苗高的影響 在溫度T2和T3條件下，苗高隨光強的增強而降低，其中Q1最大，Q2和Q3相對較?。▓D1）。溫度T1條件下，苗高隨光強的增加，呈先降低后增加的趨勢，表現(xiàn)為Q2Q3Q1。在光強Q1、Q3條件下，苗高隨溫度的增加呈先增高后下降趨勢，表現(xiàn)為T2T3T1。在光強Q2條件下，苗高表現(xiàn)為T2T1T3。處理10d后，T2Q1處理苗高迅速增加，處理20d后，緩慢增加，苗高顯著高于其他8個處理。處理40d后，苗高以T2Q1處理最高，T3Q2最低，T2Q1苗高比T3Q2高12.6%。 方差分析（表2）表明，在同一采樣時間，單獨的溫度因素和單獨的光強因素對銀杏苗高的影響不顯著（P0.05），不同溫度和光強的交互作用對銀杏苗高的影響也不顯著（P0.05）。 2.2對地徑的影響 在溫度T1條件下，光強為Q2時地徑最大（圖2）。在溫度T3條件下，地徑隨光強的增加呈先減少后增加的趨勢，表現(xiàn)為Q3Q1Q2。在光強Q1和Q2條件下，地徑隨溫度的增加呈先增高后下降趨勢，表現(xiàn)為T2T1T3。在光強Q3條件下，地徑表現(xiàn)為T3T2T1。處理40d后，地徑以T2Q1處理最高，T3Q2處理最低，T2Q1地徑比T3Q2高14.55%。 方差分析表明，在同一采樣時間單獨的溫度因素和單獨的光強因素對銀杏地徑的影響不顯著。溫度和光強的交互作用在處理10d時對銀杏地徑的影響達到顯著水平（P0.05），但隨著試驗的進行這種差異逐漸趨于不顯著。多重比較結(jié)果進一步表明，處理10d時，T3Q3地徑最大，T1Q1最小，二者差異達到顯著水平（PQ2Q3。在溫度T3條件下，莖容量指數(shù)隨光強的變化表現(xiàn)為Q3Q1Q2。 2.4對生物量增量的影響 方差分析結(jié)果表明，溫度對銀杏幼苗苗木生物量增量的影響極顯著（F=19.686，P0.01）（表3）；光強以及溫度和光強的交互作用對苗木生物量增量的影響不顯著（P0.05）。由圖4可知，在相同光強條件下，T3條件下最小，其中，T2Q1的生物量增量增加最大，T3Q1增加最小，T2Q1條件下的生物量增量比T3Q1高2.3261g。多重比較結(jié)果表明，T1Q3除與T1Q1和T1Q2差異不顯著外，與其他處理差異顯著（P0.05），與T3Q1、T3Q2和T3Q3差異極顯著（P0.01）。 2.5對生長率的影響 溫度對銀杏幼苗相對生長率的影響差異極顯著（F=19.549，PT1Q3T1Q1T2Q3T2Q2T2Q1T3Q2T3Q3T3Q1。各處理在相同溫度條件下，Q1處理下根干質(zhì)量最小，根干質(zhì)量表現(xiàn)為隨溫度的增加呈增加先后減少的趨勢。各處理在相同光強條件下，根干質(zhì)量隨溫度的增加而減小，表現(xiàn)為T1T2T3。處理結(jié)束后，最高根干質(zhì)量T1Q2比最低根干質(zhì)量T3Q1高出77.28%。方差分析結(jié)果表明，單獨的溫度因素對根干質(zhì)量的影響達極顯著水平（F=13.797，P0.05），光強與溫度的交互作用對其影響也不顯著（F=0.242，P0.05）。多重對比分析進一步表明，T1Q2除與T1Q1和T1Q3差異不顯著外，與其他處理差異顯著（P0.01），與T3Q1、T3Q2和T3Q3差異極顯著（PT1Q3T1Q2T2Q2T2Q1T2Q3T3Q3T3Q1T3Q2。在溫度T1和T3條件下，Q2條件下莖干質(zhì)量最大。在相同光強條件下，莖干質(zhì)量隨溫度的增加呈減小的趨勢，表現(xiàn)為T1T2T3。處理結(jié)束時，最高莖干質(zhì)量T1Q1比最低莖干質(zhì)量T3Q1高出52.55%。方差分析表明，單獨的溫度因素對莖干質(zhì)量的影響極顯著水平（F=10.976，P0.05），光強與溫度的交互作用對其影響也不顯著（F=0.142，P0.05）。多重比較結(jié)果進一步表明，溫度T1條件下的3個處理（T1Q1、T1Q2、T1Q3）與T3Q1和T3Q2差異均顯著（P0.05）。 葉干質(zhì)量各處理生物量順序為：T1Q3T1Q1T3Q3T2Q3T3Q1T3Q2T2Q2T2Q1T1Q2。在相同溫度條件下，葉干質(zhì)量表現(xiàn)為Q3最大。Q1和Q3條件下，銀杏葉干質(zhì)量呈先降低后增加趨勢，表現(xiàn)為T1T3T2；Q2條件下，葉干質(zhì)量表現(xiàn)為T3T2T1。處理結(jié)束時，最高葉干質(zhì)量T1Q3比最低葉干質(zhì)量T1Q2高出127.32%。方差分析表明，單獨的溫度因素、單獨的光強因素以及二者的交互作用對銀杏葉干質(zhì)量影響均不顯著。 2.7對根冠比的影響 T1和T3條件下，根冠比隨光強的增加呈先增加后減少（圖7）。在相同光強條件下，T1處理后的根冠比略高于T2和T3。試驗處理結(jié)束后，T2處理后的葉片呈深綠色，植株生長基本良好，T1處理后葉片變黃且植株整體落葉較多，T3處理下葉片呈棕黃色且有褐色斑點。方差分析結(jié)果表明，單獨的溫度因素、單獨的光強因素以及二者的交互作用對根冠比的影響均不顯著（P0.05）。 3結(jié)論與討論 光強和溫度對植物生長具有重要作用。光照及溫度除了直接影響植株光合作用及呼吸作用，同時也通過光敏色素等作用調(diào)節(jié)植物生長、發(fā)育和形態(tài)建成，使植物更好地適應(yīng)外界環(huán)境2。溫度升高對植物生長特征的影響因樹種類型以及分布區(qū)不同有很大差異。在高緯度和高海拔地區(qū)，樹木的生長受溫度限制，其最初的生長對增溫表現(xiàn)出積極的正響應(yīng)，因此溫帶氣候區(qū)的樹種很可能從增溫中收益。然而在熱帶地區(qū)，一些樹種的生長對白天最小溫度表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系3-4。 本研究結(jié)果表明溫度和光強短時間內(nèi)對銀杏地徑的影響顯著，隨著時間延長，溫度和光強對苗高和地徑的影響均不顯著，這可能與植物體內(nèi)的溫度及光強適應(yīng)機制有關(guān)。有關(guān)研究表明短時間的高溫和強光處理可以有效地活化光合代謝相關(guān)酶，增加物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與代謝，進而促進植株生長，但在持續(xù)的高溫環(huán)境中會出現(xiàn)生長抑制的現(xiàn)象5-6。在試驗的過程中，高溫嚴(yán)重抑制了苗木的生長，葉片呈現(xiàn)棕黃并有褐色斑點。而在適宜的溫度較低的光強下，植株的苗高和地徑達到最大值，這可能是由于弱光條件下，植株的高度增加，進而獲得更多的光能，這也是植株適應(yīng)性的一種表現(xiàn)7-9。 植物干物質(zhì)在各器官中的分配與生長環(huán)境有很大的關(guān)系，在不同的環(huán)境條件下，植物的形態(tài)發(fā)生了不同的變化，干物質(zhì)分配也發(fā)生了變化。本試驗結(jié)果表明，溫度對銀杏生物量的增量存在顯著的影響，而光強的影響并不顯著，可能是由于試驗過程中人工光源設(shè)置的最高光強偏低，各處理間生物量增量的差異不顯著。光強和溫度對銀杏的生物量及生長速率存在顯著的影響，在適宜溫度較低的光強條件下，苗木的總干質(zhì)量增量最大，這與劉賢趙等10研究遮陰對番茄光合速率與產(chǎn)量影響的結(jié)果一致，即適度的遮陰可以顯著提高番茄的產(chǎn)量。本試驗通過研究不同脅迫對銀杏各器官干物質(zhì)積累及分配發(fā)現(xiàn)，溫度越高，根增量越小，根冠比較??；這是因為高溫導(dǎo)致根際溫度升高，加速了根的老化過程，使根的木質(zhì)化幾乎達到根尖，吸水面積減少，吸收速度也下降，根際高溫降低了根的生長；而低溫對植物地上部分的影響大于地下部分，當(dāng)?shù)厣喜糠质艿降蜏孛{迫停止生長時，地下部分仍然在緩慢生長，使得根冠比增加。 參考文獻 1朱燦燦.銀杏葉次生代謝產(chǎn)物的環(huán)境誘導(dǎo)機制及其調(diào)控D.南京：南京林業(yè)大學(xué)，xx：157-163. 2吳能表，談鋒，肖文娟，等.光強因子對少花桂幼苗形態(tài)和生理指標(biāo)及精油含量的影響J.生態(tài)學(xué)報，xx，25（5）：1159-1164. 3ClarkDB，ClarkD