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落羽杉Taxodium distichum是古老的孑遗植物,具有生长快、干形直、材质好、耐腐朽、耐水湿、适应性广等优点,自被引种到欧洲、亚洲、非洲、大洋洲后,成为了这些地区生态环境建设、用材造林、园林景观应用的重要树种。落羽杉高大挺拔,树冠圆锥形,叶片春夏由嫩绿转为深绿,秋冬季转为红褐色,是园林造景较广泛的秋冬季红色叶树种。落叶树木秋季叶色变化与其叶片组织中和呈色相关的叶绿素、类胡萝卜素、生物碱类色素和黄酮类色素的含量有关[1-2] ,叶色变红是由于叶片中大量合成黄酮类色素中的花色素苷的结果[3],而花色素苷生物合成受多种因子诱导,如温度、光、营养供给、生长调控、代谢物以及组织的特殊发育阶段等[4-7],其中温度在叶色呈色过程中起着重要的调控作用。目前,针对落羽杉秋冬转色期叶色素和可溶性糖含量变化尚未见相关报道。本试验以落羽杉成龄植株为材料,研究秋冬转色期不同光照强度、不同气温、不同朝向、不同生境条件下落羽杉叶片叶绿素、花色素苷和可溶性糖含量的变化,为其园林造景应用提供理论支持。
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由图 1知:秋冬转色期落羽杉叶片叶绿素总质量分数呈先慢后快下降趋势,背阴面叶片叶绿素总质量分数显著高于向阳面,向阳东面高于向阳西面。这与西照太阳的光照强度强、光照时间长,引起西向的叶片叶绿素分解相对较快有关[14]。
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由图 2知:秋冬转色期落羽杉花色素苷相对含量呈上升趋势,开始较为缓慢,11月5日之后迅速升高,树冠叶片迅速转为红棕色的时间与实地观察相吻合;从朝向来看,落羽杉花色素苷相对含量为向阳西面>向阳东面>背阴面。
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由图 3知:落羽杉秋冬转色期花色素苷相对含量与叶绿素总质量分数比值呈逐渐上升趋势,且向阳西面>向阳东面>背阴面,11月5日之后比值迅速上升,此时叶子颜色最为亮丽鲜红,向阳西面叶片尤为明显,与实地观察到的阳面叶色转色较快相吻合,表明花色素苷相对含量与叶绿素总质量分数和它们的比值影响着落羽杉叶片的颜色变化。
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由图 4知:落羽杉秋冬转色期可溶性糖质量分数呈逐渐上升趋势,由快到慢变化;不同朝向的可溶性糖质量分数为向阳西面>向阳东面>背阴面。
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从表 1知:同株不同方位落羽杉叶片色素和可溶性糖质量分数存在一定的差异性;叶绿素总质量分数为背阴面>向阳东面>向阳西面,但它们间无显著差异;花色素苷相对含量为向阳西面>向阳东面>背阴面,且它们间呈显著差异;可溶性糖质量分数为向阳西面>向阳东面>背阴面,且它们间也呈显著差异。可见,光照强度、光照时间对叶绿素的分解和花色素苷的合成有直接的影响。
方位 花色素苷 /色素单位 可溶性糖 /(μg.g-1) 叶绿素 /(mg.g-1) 向阳东面 3.870 ± 0.679 aA 0.225 ± 0.011 aA 0.611 ± 0.071 aA 向阳西面 6.112 ± 0.408 bB 0.242 ± 0.005 bB 0.448 ± 0.023 aA 背阴 3.098 ± 0.595 aA 0.217 ± 0.007 aA 0.678 ± 0.049 aA 说明 : 表中数值 =平均数±标准差 ; 不同大写字母和小写字母分别表示在 0.01, 0.05 水平上的差异显著性 。 Table 1. Analysis of variance of the anthocyanin, soluble sugar, chlorophyll content of Taxodium distichum in different positions of cypress
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由图 5知:试验过程中日平均气温总体呈现下降趋势。由表 2知:温度与各朝向叶片花色素苷相对含量呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.05)负相关,与可溶性糖质量分数呈负相关,与叶绿素总质量分数呈现极显著正相关。
方位 平均温度与花色素苷 平均温度与可溶性糖 平均温度与叶绿素 向阳东面 -0.643** -0.120 0.763** 向阳西面 -0.510* -0.855 0.726** 背阴 -0.480* -0.564 0.708** 说明 : * 表示 P<0.05; ** 表示 P<0.01。 Table 2. Correlation coefficients between temperature and anthocyanin or soluble sugar content or chlorophyll content of Taxodium distichum during the color-changing period of cypress in autumn and winter
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由图 6知:秋冬转色期陆生与水生落羽杉叶片叶绿素总质量分数呈下降趋势,且水生落羽杉叶绿素总质量分数下降较陆生落羽杉快;水生落羽杉叶绿素总质量分数高于陆生落羽杉。这与胡永红等[15]关于秋色叶叶色变化的研究结果相吻合,空气相对湿度高对叶绿素的降解和花色素苷的合成有促进作用。
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由图 7知:陆生与水生落羽杉秋冬转色期花色素苷相对含量呈上升趋势,11月5日后上升加快,与实地观察到的落羽杉叶片迅速转为红棕色时间相一致;水生落羽杉花色素苷相对含量高于陆生落羽杉,与实地观察水生落羽杉红叶观赏期较陆生落羽杉长相吻合。
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由图 8知:陆生与水生落羽杉秋冬转色期可溶性糖质量分数呈上升趋势,先快后慢;11月5日之后,可溶性糖质量分数变化较慢,趋于稳定;水生落羽杉可溶性糖质量分数高于陆生落羽杉。
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由表 3知:秋冬转色期落羽杉花色素苷相对含量与叶绿素总质量分数呈负相关,其中陆生落羽杉为显著负相关、水生落羽杉为极显著负相关,而与可溶性糖质量分数的相关性不显著。
取样 相关系数 花色素苷与叶绿素 花色素苷与可溶性糖 陆生落羽杉 -0.376* 0.493 水生落羽杉 -0.371** 0.552 说明 : * 表示 P<0.05; ** 表示 P<0.01。 Table 3. Correlation coefficients between anthocyanin and chlorophyll or soluble sugar content of Taxodium distichum during the color-changing period in autumn and winter