不同遮荫处理对千层金幼苗生长及生理特性的前沿研究

为解决南方夏季强光高温影响千层金（Melaleuca alternifolia）幼苗生长的问题，中南林业科技大学研究人员开展不同遮荫处理研究。结果表明 45 - 50% 遮荫最有利。该研究为其栽培管理提供理论指导，推荐科研人员阅读。

　　

中南林业科技大学林学院的研究人员 Qiong Li、Le Zhang 等人在《BMC Plant Biology》期刊上发表了题为 “Effects of different shade treatments on Melaleuca seedling growth and physiological properties” 的论文。该研究对千层金（Melaleuca alternifolia）幼苗栽培管理领域意义重大，为其在南方地区的种植提供了关键的理论指导，有助于提升千层金幼苗的培育效率，推动相关产业发展。

研究背景

千层金是桃金娘科白千层属的常绿灌木或小乔木，原产于澳大利亚东部。它不仅是优质的景观植物，能有效防止水土流失，其叶子提取的精油还具有抗菌、抗炎、防腐、止痛和驱蚊等功效 ，在医药、化妆品等领域应用广泛。

植物的生长发育受多种环境因素影响，光是其中极为关键的因素之一。适宜的光照强度能促进植物生长，而光照过强或过弱都会对植物产生不利影响。在热带和亚热带地区，千层金幼苗面临着高温、强光等多重挑战。夏季南方阳光强烈、气温高，过高的光照强度常导致千层金幼苗发生光抑制现象，严重影响其生长。在实际种植中，如何平衡光照条件、提高种植效率并控制成本，成为亟待解决的问题。因此，开展不同遮荫处理对千层金幼苗生长和生理特性影响的研究，确定其适宜的光照强度范围，对千层金的栽培管理至关重要。

研究方法

1. 实验地点：实验在中南林业科技大学林学院室外实验苗圃进行，该地区属于亚热带季风气候，四季分明，降水充足，为实验提供了自然且适宜的气候条件。
2. 实验材料：选用湖南宁远兴泰生物技术有限公司培育的健壮千层金幼苗，将其移栽到统一规格的塑料盆中，每盆一株，共 320 株。盆栽基质由泥炭、红壤、珍珠岩和沙子按 6:6:1:1 的比例混合而成，每盆基质重 4kg。
3. 遮荫处理：待幼苗从缓苗期进入快速生长期后，选取 240 盆健康、无病虫害且高度和地径相近的幼苗进行遮荫处理。实验设置 4 个处理组（CK、C1、C2、C3），每组 20 盆，每个处理重复 3 次。利用不同针数的遮阳网营造不同的光照强度：CK 为不遮荫，平均光合有效辐射（PAR）为 ；C1 遮荫率 35 - 45%，PAR 为 ；C2 遮荫率 45 - 50%，PAR 为 ；C3 遮荫率 60 - 70%，PAR 为 。使用 Li - 6400XT 光合作用系统测量遮阳网下不同位置的 PAR 值。
4. 测量指标及方法
   • 生长指标测量：每隔 7 天用卷尺测量植株高度（从土壤表面到植株最高点），用游标卡尺测量地径（土壤表面以上约 2cm 处的茎厚度），每次每个处理随机选取 3 株幼苗，共测量 5 次。
   • 生理指标测定：采用硝基蓝四氮唑法测定超氧化物歧化酶（SOD）水平；用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）浓度；通过钼酸铵比色法测定过氧化氢酶（CAT）活性；利用硫代巴比妥酸法测定丙二醛（MDA）含量；采用蒽酮比色法测量可溶性糖水平；用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量。
   • 气体交换参数测量：在 2022 年 9 月 19 日晴天，使用 Li - 6400XT 便携式光合作用系统，在 8:00 - 18:00 每隔 2 小时测量一次不同遮荫处理下千层金幼苗的净光合速率（）、蒸腾速率（）、胞间二氧化碳浓度（）和气孔导度（）等参数，每个参数在不同幼苗针叶上测量 5 次，取平均值。
   • 内源激素测定：采集不同处理千层金幼苗中上部新鲜叶片，使用沃特世超高效液相色谱系统（Waters ultra - high - performance liquid chromatography system）测定脱落酸（ABA）、水杨酸（SA）、赤霉素（）、生长素（IAA）和细胞分裂素（CTK）的含量。
   • 解剖结构观察：在处理 35 天后，选取千层金枝条中部相同位置的 3 片健壮且完全展开的功能叶制作石蜡切片，用番红 - 固绿染色。使用尼康 ECLIPSE CI 垂直光学显微镜观察并测量叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和叶肉厚度等指标，每个处理测量 3 个切片，每个切片取 5 个视野的平均值。
   • 叶绿素含量测定：采用 Lichtenthaler 改良的 Arnon 方法测定叶绿素含量。处理 35 天后，从每株植物的上、中、下部分随机选取叶片，混合后取 0.2g 叶片样品，加入石英砂和 95% 乙醇研磨，再用紫外线 - 可见分光光度计在特定波长下测定叶绿素 a（Ca）、叶绿素 b（Cb）和类胡萝卜素（Car）的浓度。
   
   

研究结果

1. 对植株高度和地径的影响：不同遮荫处理对千层金幼苗的形态特征影响显著。C2 处理下，幼苗的生长状况最佳，植株高度、地径、叶面积和新梢数量等生长指标均显著优于其他处理。处理 35 天后，C2 处理的幼苗高度达到 70.80cm，显著高于对照组 CK（66.73cm）；地径为 6.84mm，相比 CK 的 6.2mm 有明显增加。C3 处理的幼苗高度和地径则低于 CK，表明过度遮荫不利于幼苗生长。
2. 对光合指标的影响：光照强度显著影响千层金幼苗的日光合变化。在 C2 处理下，幼苗的净光合速率（）、蒸腾速率（）和气孔导度（）在 14:00 达到最高值，且显著高于其他处理。例如，14:00 时 C2 处理的为 ，分别比 C1、C3 和 CK 高出 12.93%、18.42% 和 11.47%。同时，C2 处理下的胞间二氧化碳浓度（）在 14:00 时显著低于其他处理，说明 C2 处理能更有效地促进光合作用，提高光合效率。
3. 对叶绿素的影响：遮荫条件下，千层金幼苗的叶绿素含量显著增加，但不同遮荫处理间差异不显著。C1、C2 和 C3 处理的总叶绿素含量分别为对照组 CK 的 1.01、0.97 和 1.09 倍。遮荫处理还导致叶绿素 a/b 比值下降，类胡萝卜素含量上升，表明幼苗通过调整叶绿素组成来适应弱光环境。
4. 对内源激素浓度的影响：光照强度显著影响千层金幼苗的内源激素水平。C2 处理下，叶片中 IAA、SA 和 CTK 的浓度最高，分别比 CK 高出 16.10%、79.11% 和 17%。而 ABA 和的浓度在 C2 处理下最低，水平比 CK 低 16.89%，ABA 水平比 CK 低 42.72%。这表明 C2 处理通过调节内源激素平衡，促进幼苗的营养生长，增强其抗逆性。
5. 对叶片生理参数和酶活性的影响：经过 35 天的遮荫处理，千层金幼苗叶片的酶活性和其他生理参数发生显著变化。与对照组相比，各遮荫处理下叶片的 MDA、SOD、CAT 和 POD 水平均有所下降，其中 C2 处理下降幅度最大。例如，C2 处理的 MDA 含量比 CK 降低了 21.97%，表明 C2 处理能有效减轻膜脂过氧化程度，降低细胞损伤，增强幼苗的抗逆性。而遮荫处理对可溶性糖和可溶性蛋白水平无显著影响。
6. 对叶片解剖结构的影响：C2 处理显著改变了千层金幼苗叶片的解剖结构。与其他处理相比，C2 处理下叶片的下表皮厚度和栅栏组织厚度减小，海绵组织细胞数量增加，叶片总厚度增大。C2 处理下叶片总厚度为 213.95μm，比 CK 增加了 27.06%。这些结构变化有助于提高叶片对光的吸收和利用效率，增强叶片的保水能力，适应遮荫环境。

研究结论与讨论

研究表明，45 - 50% 遮荫率（C2 处理）的中度遮荫条件最有利于千层金幼苗的生长和发育。在该遮荫条件下，幼苗的光合作用、激素平衡、抗氧化系统和叶片结构均得到优化，有效促进了幼苗的生长。相比之下，60 - 70% 遮荫率（C3 处理）的重度遮荫导致光照不足，抑制了幼苗的光合作用和生长；35 - 45% 遮荫率（C1 处理）的轻度遮荫虽然对幼苗生长有一定促进作用，但效果不如中度遮荫明显。

在实际种植中，建议在夏季高温强光时期，对千层金幼苗采用 45 - 50% 遮荫率的遮阳网进行遮荫处理。随着幼苗的生长，可以逐渐减少遮荫，使其适应自然光照条件。这一研究结果为千层金幼苗在南方地区的栽培管理提供了重要的理论依据，有助于提高千层金幼苗的培育质量和生产效率，降低生产成本，对推动千层金产业的发展具有重要意义。同时，该研究也为其他植物在应对光照胁迫方面的研究提供了参考，进一步丰富了植物生态学和生理学的研究内容。