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目前,随着城市高楼林立、立交桥的层出不穷,植物生长越来越受到弱光环境的限制,故对植物的耐阴性进行研究和应用已成为重中之重。本研究以玻璃苣(Borago officinalis)、二色补血草(Limonium bicolor)、矢车菊(Centaurea cyanus)、麦仙翁(Agrostemma githago)为试验材料,测定了不同遮阴度(全光照、30%、50%、70%)下4种植物形态指标、生理生化、叶色、AsA-GSH循环系统、光合和荧光特性的变化,并进行耐阴性综合分析,明确4种植物适宜生长的光照条件及耐阴特性。主要研究结果如下:
(1)4种草本观赏植物的形态指标生长量随着遮阴处理时间的延长呈现上升的变化趋势。遮阴处理25d时,玻璃苣、二色补血草与矢车菊的株高、叶面积、叶长及叶宽生长量均随着遮阴处理程度的增加呈现先上升后下降的趋势,均在30%遮阴处理下达到最大值;而麦仙翁的各生长量均随着遮阴处理程度的增加呈现递减的变化趋势,70%遮阴处理下各生长量最小,与全光照处理相比分别降低了55.99%、40.22%、48.9%、44.12%。4种植物均在适宜的光照条件下花期最长、开花量最多,在弱光条件下开花数减少或不开花。
(2)遮阴处理对4种草本观赏植物的相对电导率及伤害指标产生了一定程度的影响。玻璃苣、二色补血草与麦仙翁在全光照下的相对电导率、伤害指标同矢车菊在30%遮阴处理下的各指标变化一致,均随着遮阴处理时间的延长保持相对平衡,其余处理下的各指标均随着遮阴处理时间的延长呈现上升的变化趋势。遮阴处理25d时,玻璃苣、二色补血草与麦仙翁的相对电导率与伤害指标随着遮阴处理程度的增加呈现递增的变化趋势,70%遮阴处理下各指标均达到最大值。矢车菊的相对电导率、MDA、H2O2含量以及O2-的产生速率随着遮阴处理程度的增加呈现先下降后升高的趋势,各指标在30%遮阴处理下其值最小,70%遮阴处理下其值最大,70%遮阴处理下的相对电导率、MDA、H2O2含量以及O2-的产生速率分别是30%遮阴处理下的2.71、2.46、1.84、1.20倍。
(3)随着遮阴处理时间的延长,玻璃苣、二色补血草与麦仙翁在全光照处理下渗透调节物质的含量与矢车菊在30%遮阴处理下的各指标均维持相对平衡,其它处理下的游离脯氨酸含量均呈现上升的变化趋势,而可溶性蛋白和可溶性糖含量则呈现先升高后下降的趋势。遮阴处理25d时,随着遮阴处理程度的增加,玻璃苣的游离脯氨酸含量呈现递增的变化趋势,70%遮阴处理下其值最大;二色补血草与麦仙翁的游离脯氨酸含量呈现先增加后降低的趋势,50%遮阴处理下含量最高;而矢车菊的游离脯氨酸含量呈现出先降低后增加的趋势,30%遮阴处理下含量最低。对于可溶性蛋白和可溶性糖来说,玻璃苣、二色补血草与麦仙翁随着遮阴处理程度的增加呈现递减的变化趋势,而矢车菊呈现先增加后降低的变化趋势,但4种植物均在70%遮阴处理下可溶性蛋白和可溶性糖含量最低。
(4)随着处理时间的延长,玻璃苣、二色补血草、麦仙翁在全光照处理下的抗氧化酶活性同矢车菊在30%遮阴处理下的抗氧化酶活性均维持相对稳定的状态,其余各处理均表现为先升高后下降的趋势,于遮阴处理15d时达到最大值。遮阴处理25d时,玻璃苣、二色补血草与麦仙翁的保护酶活性随着遮阴处理程度的增加呈现递减的变化趋势,矢车菊则呈现先增高后减少的趋势,4种植物均在70%遮阴处理下的酶活性最低。与全光照处理相比,玻璃苣在70%遮阴处理下的SOD、POD、CAT活性分别下降了37.56%、47.00%、15.59%,二色补血草分别下降了28.56%、47.00%、15.59%,矢车菊分别下降了40.37%、23.12%、10.85%,麦仙翁分别下降了18.96%、31.16%、1.38%。
(5)随着遮阴处理程度的增加,玻璃苣与矢车菊的光合色素含量整体呈现递增的趋势,二色补血草与麦仙翁的光合色素含量呈现先增加后减少的趋势。而叶绿素a/b的变化趋势与叶绿素含量相反,玻璃苣与矢车菊在70%遮阴处理下叶绿素a/b值最低,分别是全光照的93.55%、91.81%,而二色补血草与麦仙翁在50%遮阴处理下其值最低,分别是全光照的94.31%、98.17%。4种草本观赏植物的叶色参数L*、a*、b*值均表现为随着遮阴处理程度的加重而增大,70%遮阴处理下的各叶色参数值均为最大值。
(6)遮阴处理对4种植物的AsA-GSH循环系统产生了一定程度的影响。遮阴处理显著降低了玻璃苣、二色补血草、麦仙翁的抗氧化酶活性及AsA、GSH含量,提高了DHA、GSSG含量;而30%遮阴处理则提高了矢车菊的APX、DHAR、GPX活性及AsA、GSH含量,降低了DHA、GSSG含量。
(7)玻璃苣、二色补血草与麦仙翁的Pn、Gs、Tr及WUE均表现为随着遮阴处理程度的增加而递减,而Ci的变化趋势相反,其呈现递增的趋势,即70%遮阴处理下三者的光合能力最小,此时,该3种植物在全光照下的Pn值分别是70%遮阴处理下的3.54、4.07、1.94倍。矢车菊的Pn等指标呈现先升高后下降的趋势,而Ci的趋势相反,整体表现为30%遮阴处理下的光合能力最强,该处理下的Pn值是全光照处理的1.03倍。
(8)遮阴处理增加了4种植物的Fo、Fm值,而随着遮阴处理程度的增加,玻璃苣、二色补血草与麦仙翁的Fv/Fo、Fv/Fm、ψPo、Ψo、ψEo呈现先升高后下降的趋势;ψDo的趋势与之相反,其呈现出先下降后升高的趋势。矢车菊的Fv/Fo、Fv/Fm、ψPo、Ψo、ψEo随着遮阴处理程度的增加呈现递增的趋势,ψDo则呈现递减的趋势。
(9)对4种植物的耐阴性进行隶属函数综合评价发现,玻璃苣与矢车菊在遮光70%以下的环境中均可生长,玻璃苣在全光照处理下的隶属值最大,生长最好;矢车菊在30%遮阴环境下的隶属值最大,生长最好。二色补血草与麦仙翁均可在遮光50%以下的环境中生长,二者在全光照条件下的隶属值最大,生长最好。通过对该4种植物各指标与全光照之间的增幅变化进行隶属性分析可知,4种植物的耐阴性排序为:矢车菊>玻璃苣>麦仙翁>二色补血草。
(1)4种草本观赏植物的形态指标生长量随着遮阴处理时间的延长呈现上升的变化趋势。遮阴处理25d时,玻璃苣、二色补血草与矢车菊的株高、叶面积、叶长及叶宽生长量均随着遮阴处理程度的增加呈现先上升后下降的趋势,均在30%遮阴处理下达到最大值;而麦仙翁的各生长量均随着遮阴处理程度的增加呈现递减的变化趋势,70%遮阴处理下各生长量最小,与全光照处理相比分别降低了55.99%、40.22%、48.9%、44.12%。4种植物均在适宜的光照条件下花期最长、开花量最多,在弱光条件下开花数减少或不开花。
(2)遮阴处理对4种草本观赏植物的相对电导率及伤害指标产生了一定程度的影响。玻璃苣、二色补血草与麦仙翁在全光照下的相对电导率、伤害指标同矢车菊在30%遮阴处理下的各指标变化一致,均随着遮阴处理时间的延长保持相对平衡,其余处理下的各指标均随着遮阴处理时间的延长呈现上升的变化趋势。遮阴处理25d时,玻璃苣、二色补血草与麦仙翁的相对电导率与伤害指标随着遮阴处理程度的增加呈现递增的变化趋势,70%遮阴处理下各指标均达到最大值。矢车菊的相对电导率、MDA、H2O2含量以及O2-的产生速率随着遮阴处理程度的增加呈现先下降后升高的趋势,各指标在30%遮阴处理下其值最小,70%遮阴处理下其值最大,70%遮阴处理下的相对电导率、MDA、H2O2含量以及O2-的产生速率分别是30%遮阴处理下的2.71、2.46、1.84、1.20倍。
(3)随着遮阴处理时间的延长,玻璃苣、二色补血草与麦仙翁在全光照处理下渗透调节物质的含量与矢车菊在30%遮阴处理下的各指标均维持相对平衡,其它处理下的游离脯氨酸含量均呈现上升的变化趋势,而可溶性蛋白和可溶性糖含量则呈现先升高后下降的趋势。遮阴处理25d时,随着遮阴处理程度的增加,玻璃苣的游离脯氨酸含量呈现递增的变化趋势,70%遮阴处理下其值最大;二色补血草与麦仙翁的游离脯氨酸含量呈现先增加后降低的趋势,50%遮阴处理下含量最高;而矢车菊的游离脯氨酸含量呈现出先降低后增加的趋势,30%遮阴处理下含量最低。对于可溶性蛋白和可溶性糖来说,玻璃苣、二色补血草与麦仙翁随着遮阴处理程度的增加呈现递减的变化趋势,而矢车菊呈现先增加后降低的变化趋势,但4种植物均在70%遮阴处理下可溶性蛋白和可溶性糖含量最低。
(4)随着处理时间的延长,玻璃苣、二色补血草、麦仙翁在全光照处理下的抗氧化酶活性同矢车菊在30%遮阴处理下的抗氧化酶活性均维持相对稳定的状态,其余各处理均表现为先升高后下降的趋势,于遮阴处理15d时达到最大值。遮阴处理25d时,玻璃苣、二色补血草与麦仙翁的保护酶活性随着遮阴处理程度的增加呈现递减的变化趋势,矢车菊则呈现先增高后减少的趋势,4种植物均在70%遮阴处理下的酶活性最低。与全光照处理相比,玻璃苣在70%遮阴处理下的SOD、POD、CAT活性分别下降了37.56%、47.00%、15.59%,二色补血草分别下降了28.56%、47.00%、15.59%,矢车菊分别下降了40.37%、23.12%、10.85%,麦仙翁分别下降了18.96%、31.16%、1.38%。
(5)随着遮阴处理程度的增加,玻璃苣与矢车菊的光合色素含量整体呈现递增的趋势,二色补血草与麦仙翁的光合色素含量呈现先增加后减少的趋势。而叶绿素a/b的变化趋势与叶绿素含量相反,玻璃苣与矢车菊在70%遮阴处理下叶绿素a/b值最低,分别是全光照的93.55%、91.81%,而二色补血草与麦仙翁在50%遮阴处理下其值最低,分别是全光照的94.31%、98.17%。4种草本观赏植物的叶色参数L*、a*、b*值均表现为随着遮阴处理程度的加重而增大,70%遮阴处理下的各叶色参数值均为最大值。
(6)遮阴处理对4种植物的AsA-GSH循环系统产生了一定程度的影响。遮阴处理显著降低了玻璃苣、二色补血草、麦仙翁的抗氧化酶活性及AsA、GSH含量,提高了DHA、GSSG含量;而30%遮阴处理则提高了矢车菊的APX、DHAR、GPX活性及AsA、GSH含量,降低了DHA、GSSG含量。
(7)玻璃苣、二色补血草与麦仙翁的Pn、Gs、Tr及WUE均表现为随着遮阴处理程度的增加而递减,而Ci的变化趋势相反,其呈现递增的趋势,即70%遮阴处理下三者的光合能力最小,此时,该3种植物在全光照下的Pn值分别是70%遮阴处理下的3.54、4.07、1.94倍。矢车菊的Pn等指标呈现先升高后下降的趋势,而Ci的趋势相反,整体表现为30%遮阴处理下的光合能力最强,该处理下的Pn值是全光照处理的1.03倍。
(8)遮阴处理增加了4种植物的Fo、Fm值,而随着遮阴处理程度的增加,玻璃苣、二色补血草与麦仙翁的Fv/Fo、Fv/Fm、ψPo、Ψo、ψEo呈现先升高后下降的趋势;ψDo的趋势与之相反,其呈现出先下降后升高的趋势。矢车菊的Fv/Fo、Fv/Fm、ψPo、Ψo、ψEo随着遮阴处理程度的增加呈现递增的趋势,ψDo则呈现递减的趋势。
(9)对4种植物的耐阴性进行隶属函数综合评价发现,玻璃苣与矢车菊在遮光70%以下的环境中均可生长,玻璃苣在全光照处理下的隶属值最大,生长最好;矢车菊在30%遮阴环境下的隶属值最大,生长最好。二色补血草与麦仙翁均可在遮光50%以下的环境中生长,二者在全光照条件下的隶属值最大,生长最好。通过对该4种植物各指标与全光照之间的增幅变化进行隶属性分析可知,4种植物的耐阴性排序为:矢车菊>玻璃苣>麦仙翁>二色补血草。