差异性光照条件对景天科多肉植物呈色影响的研究.pdf

第 44 卷第 3 期2023 年 6 月喀什大学学报Journal of Kashi UniversityVol.44 No.3Jun.2023差异性光照条件对景天科多肉植物呈色影响的研究李晨（滁州职业技术学院 食品与环境工程学院，安徽 滁州 239000）摘要：以探究差异性光照条件对观赏性植物呈色影响为目的，将红宝石、春之奇迹、火祭、虹之玉 4种景天科多肉植物作为试验材料，设置不同的光照强度与光照时长，研究差异性光照条件对观赏植物多肉茎叶颜色、花青素含量、色差值的影响.结果表明，6000 Lx、9000 Lx 光强处理以及 7 h 和 10 h 阳光照射下，4 种多肉均展现了良好的长势和茎叶色彩；高光强显著提高多肉植物花青素含量，提升植株呈色效果；较长时间的阳光照射可改善多肉植物呈色水平，展现良好的观赏效果.关键词：景天科；多肉植物；呈色影响；差异性光照条件；色差中图分类号：S682.33文献标志码：A文章编号：2096-2134（2023）03-0056-050引言景天科多肉植物外形肥厚多汁、器官形态奇特，在不同环境养护下产生不同风格的色彩变化，极具观赏价值，广受大众喜爱.多肉植物（succulent plant）一般指根、茎、叶三种营养器官中至少有一种是肥厚多汁并且具备储藏大量水分功能的植物1,2，有观赏、药用、酿酒等综合性价值.多肉植物由国外引进，国内当代花卉市场更加注重多肉的快速与批量生产，忽略了多肉最初生长环境下的品相，极少注重多肉植物多彩的颜色变化及形态特征的培养3，观赏价值发挥不充分.光照是景天科多肉植物养护的关键环境因素之一，本研究从光照条件入手，对多肉植物的栽培与养护条件进行探析，设置不同的光照强度与光照时长，观察植株颜色变化、测定花青素与色差指标4，为多肉植物构建良好的光照养护环境.1材料与方法1.1试验时间与地点本次试验研究于2022年8月2022年10月在滁州职业技术学院植物培养基地进行.1.2供试材料选取红宝石、春之奇迹、火祭、虹之玉4种景天科多肉植物作为试验材料，购买时长势基本一致处于相同生长阶段.1.3试验方法1.3.1差异光照条件处理不同光强处理：多肉植物置于培养基地中，将植物生长光强分别设置为3000 Lx（CK）、5000 Lx、7000 Lx、9000 Lx，植物遮光养护利用现代化的遮荫、降温系统来实现，遮阴系统每一块遮光板带有驱动装置，驱动装置用于将遮光板遮盖在多肉与其对应的区域上方，同时负责将遮光板从多肉与其对应的区域上方移开.这样可以灵活设置试验所需的遮荫时间，每日光照时长设置为无光照12h+和光照12 h，每组处理设置5个重复.不同光照时长处理：将植物生长光强固定设置为7000 Lx，日照时长分别设置为4 h（CK）、6 h、8 h、10 h，每组处理设置5个重复.另外，试验期间温度、水分、土壤条件设置如下：培养基地白天和夜晚温度分别达到 26 和18 左右.水分补给按照多肉日常护理方法统一进行，水分摄取量保持一致.植物土壤选用“泥炭土、河沙、蛭石、珍珠岩、绿沸石”五合一土质，配比数值为5 2 1 1 1，5.5，6.0为土壤pH值区间.光照强度利用泰仕照度计测光仪测量5,6，测量位置为温室内外植物冠层上方25 cm左右处，测定时间应为晴天.1.3.2多肉植物叶片颜色等级测定收稿日期：2022-11-21基金项目：安徽省高校自然科学研究重大项目“菊花B病毒和番茄不孕病毒RT-RPA双重荧光检测体系的构建与性能评价”（KJ2021ZD0161）.作者简介：李晨（1988-），女，安徽滁州人，讲师，硕士，主要研究方向为园林植物及景观设计.DOI：10.13933/ki.2096-2134.2023.03.011第 3 期李晨：差异性光照条件对景天科多肉植物呈色影响的研究使用五个颜色等级评定多肉叶片的呈色状况7,8，等级标准描述如表1所示.表中级级分别描述了从植物一般长势到理想长势的渐进过程.表1多肉叶片颜色等级划分等级特征描述级多肉植物茎叶正常且无呈色级茎叶轻微上色级茎叶上色较明显级茎叶显著上色级茎叶上色明显且叶片粗壮1.3.3多肉植物叶片花青素含量测定叶绿素和花青素含量测定采用分光光度法实现9-10.1.3.4多肉植物叶片色差测定采用CR-10 色差仪进行多肉茎叶色差测定11，依次测量不同光照时长处理下红宝石、火祭、春之奇迹、虹之玉叶片的色差，取每株多肉的5个叶片的5个点进行测量，色差指标通过亮度L*、红色饱和度a*（负值代表趋于绿色、正值代表趋于红色）、黄色饱和度b*（正值趋于绿色，负值趋于蓝色）来描述.1.4数据处理分析采用 Excel 与 Spass 数据分析软件对植物测量因素进行统计与分析.2结果与分析2.1光照强度和光照时长对多肉茎叶颜色的影响经过3个月时间的栽培与养护，在差异性光照条件照射下，4种多肉植物的叶片颜色与形态发生较大变化，规律性观察多肉植物颜色变化情况并详细记录相关数据，如表2和表3所示.表 2不同光照时长下多肉植物颜色变化生长周期0 d20 d40 d60 d种类红宝石春之奇迹火祭虹之玉红宝石春之奇迹火祭虹之玉红宝石春之奇迹火祭虹之玉红宝石春之奇迹火祭虹之玉光照时长4 h级级级级级级级级级级级级级级级级7 h级级级级级级级级级级级级级级级级10 h级级级级级级级级级级级级级级级级14 h（CK）级级级级级级级级级级级级级级级级表 3不同光照强度下多肉植物颜色变化生长周期0 d20 d40 d60 d种 类红宝石春之奇迹火祭虹之玉红宝石春之奇迹火祭虹之玉红宝石春之奇迹火祭虹之玉红宝石春之奇迹火祭虹之玉光照强度3000 Lx（CK）级级级级级级级级级级级级级级级级6000Lx级级级级级级级级级级级级级级级级9000Lx级级级级级级级级级级级级级级级级12000Lx级级级级级级级级级级级级级级级级（a）虹之玉（b）红宝石（c）春之奇迹（d）火祭图 1多肉呈色情况由表2和表3可看出：（1）试验研究期间“虹之玉”叶片颜色变化差别较大、红绿颜色交替显著、率先出现呈色效果.具体而言，光照时长为4 h时，植物无显著变化，无显著呈色效果，叶片生长势头良好.光照时长为7 h和10 h条件下，植物叶片由绿色渐变为轻微红色，这种变化始于叶片尖端，呈现绿色红色相交渐变的状态；后期光照时长为10 h时，试验60 d观察到“虹之玉”叶片出现艳红色，茎叶上色明显、叶片粗壮、整体状态饱满、光泽度良好，此时达到了该植57喀什大学学报第 44 卷物外观呈色最佳的状态（如图1（a）所示）.光照时长为14 h条件下，生长至60 d时观察到“虹之玉”由于长期暴晒已经出现叶片萎靡、生长势头下滑的趋势，叶片晒伤，面临死亡的危险.不同光照强度下多肉植物颜色变化也展现了相同的规律，光强为6000 Lx、9000 Lx条件下，“虹之玉”多肉长势良好，叶片颜色等级达到了级；较弱光强照射下，植物叶片颜色无变化、无呈色，12000 Lx光照强度较强的环境下长势回落，叶片萎靡，颜色等级降低至级.（2）“红宝石”颜色变化丰富，2 h 光照条件下“红宝石”出现徒长现象，60 d观察时其叶片干瘪不饱满、颜色没有显著变化，这主要是因为其接受光照时间不足.随着照射时长的增加，叶片颜色等级达到了级，茎叶由轻微上色转变为显著上色；14 h光照下60 d观察时发现植物恢复了正常生长状态，叶片和茎杆微微泛红，说明其颜色变化需要较长的时间（如图1（b）所示）.12000 Lx光照强度下“红宝石”颜色达到了级，而且多肉植物叶片坚挺、饱满、有光泽，这是因为植物叶片接受14 h日照，养护60 d后使其具有充足的阳光照射，叶片的颜色十分鲜艳，具有较高的观赏价值.CK组多肉颜色无变化，随着光照强度的增加“红宝石”茎叶逐渐饱满粗壮、颜色艳红.可见，“红宝石”耐光的能力更强，需要更多的阳光照射、更强的光照条件才能呈现最佳的观赏状态，达到理想的呈色效果.（3）光照固定为 7000 Lx时，14 h 光照条件下“春之奇迹”植株生长良好，叶片颜色艳红、肥厚紧凑，颜色效果达到了级；40 d观察期已经呈现最佳的观赏状态，60 d观察期仍然保持较好的品相与生长势头.光强为 3000 Lx时即使养护 60 d后茎叶颜色仍然没有变化，这是因为“春之奇迹”对养护技术和环境条件要求严苛，任意养护指标没有达标就容易导致叶片徒长.同样接受12 h光照养护，60 d观察期时，9000 Lx光强照射下“春之奇迹”茎叶已经显著上色了，但是仍然没有12000 Lx条件下养护效果好，叶片间距较大、平整不饱满；12000 Lx养护的多肉茎叶饱满、光泽度高、叶片紧凑（见图 1（c），具有较高的观赏价值与良好的生长态势，因此高光强环境更适合“春之奇迹”多肉植株的生长.（4）“火祭”颜色变化：14 h 光照条件下“火祭”植株茎叶上色明显且粗壮饱满，试验前期光照时长较短时茎叶上色缓慢，观赏效果和长势较差；同样的，每日光照固定为12 h，光强越强其生长状态越好，茎叶呈色效果越好，本次试验中光强为12000 Lx时“火祭”植株茎叶火红、叶片饱满有光泽（见图1（d）.比较之下，CK组颜色基本无变化、茎叶扁平无光.2.2光强对多肉植物花青素含量的影响图2为不同光强照射下4种多肉的花青素含量测定结果.(a)红宝石(b)春之奇迹(c)火祭(d)虹之玉图 2不同光强对多肉植物花青素含量的影响注 1：*表示在此光照条件下不具有显著性差异，*表示在此光照条件下具有显著性差异（p0.05）.由图 2 数据可知，在较高的光照强度下，红宝石、火祭、春之奇迹、虹之玉植株的花青素含量呈现良好上升趋势.红宝石、春之奇迹、虹之玉在 9000 Lx光强处理下的花青素含量显著高于 CK 组.对于红宝石而言，9000 Lx光强处理下的花青素含量比 CK组增加约 73%；9000 Lx光强处理下春之奇迹、虹之玉花青素含量比 CK 组分别增加约 90%、121%.火祭在 9000 Lx和 12000 Lx光强处理下的花青素含量显著高于CK组，分别增加约133%、163%；说明较低的光照强度不适合这几种多肉植物花青素的合成，影响了植株茎叶呈色效果；和对照组相比高光强条件更利于合成红宝石、火祭、春之奇迹、虹之玉4种多肉的花青素.2.3光照时长对多肉植物色差的影响表 4 描述了不同光照时长处理下多肉植物色差变化情况.表 4不同光照时长处理下多肉植物色差变化注 2：不同字母表示在此光照条件下具有显著性差异（p7 h10 h CK，较长光照下亮度反而最低.对于红色饱和度指标而言，红宝石 a*值在不同光照时长处理下存在显著差异，植株在 14 h光照和 10 h 处理下红色饱和度较高.火祭 a*值在 4 种光照处理下存在差异，火祭在较长(14 h、10 h)的光照处理下红色饱和度较高且差异显著，但是和 4 h 处理相比差异不显著.“春之奇迹”a*值在各处理下均表现为负值，说明其叶片颜色偏绿，且 7 h 光照处理与 4 h 光照处理差异显著.对于黄色饱和度指标而言，在较强的光照下，火祭的 b*值为负数，且各处理差异显著.虹之玉、春之奇迹、红宝石 b*在 3 种光照处理下均为正值，且在3种光照处理下差异显著.3讨论植物呈色的机理复杂，多肉作为广受欢迎的观赏性植物，其呈色效果与光照存在密切的关联.较好的光照条件下，多肉植物可以鲜艳的红色发挥绝佳的观赏价值.不同光强条件下，4 种多肉植物呈现不同的颜色等级.在 6000 Lx、9000 Lx 光强处理下，红宝石、火祭、春之奇迹、虹之玉均展现了良好的长势和颜色，叶片颜色等级基本达到了级；这是因为随着光照强度增高，植物叶绿素含量逐渐降低，令多肉茎叶中的绿色成分不断减少，与李尊洋等12“光照强度对 红宝石 多肉叶片呈色”的研究结果一致.其中，“红宝石”在 12000 Lx光照强度下茎叶颜色才达到了级，说明其颜色变化需要较长的时间；“虹之玉”当光照强度达到较高值 12000Lx 时，叶片开始萎靡，颜色等级降低到级，证明该植株虽然喜欢较高的光强照射，但是要在适当的范围内，过度的阳光照射却达不到理想的色彩变化.花青素多肉植物的颜色与花青素含量存在紧密关联，光照时间越长、光照强度越大，多肉茎叶积累的花青素含量越大，对于提高多肉植物呈色效果具有较大帮助，多肉色彩越丰富.较高的光强处理有利于花青素合成路径中关键基因的表达，因此提升了多肉植株内部花青素含量.本次研究结果显示，在高光强处理下4 种多肉植物花青素含量明显高于其他处理.4种多肉植物在 6000 Lx、9000 Lx、12000 Lx光强处理下花青素含量高于 CK 组，可见高光强条件可58第 3 期李晨：差异性光照条件对景天科多肉植物呈色影响的研究由图 2 数据可知，在较高的光照强度下，红宝石、火祭、春之奇迹、虹之玉植株的花青素含量呈现良好上升趋势.红宝石、春之奇迹、虹之玉在 9000 Lx光强处理下的花青素含量显著高于 CK 组.对于红宝石而言，9000 Lx光强处理下的花青素含量比 CK组增加约 73%；9000 Lx光强处理下春之奇迹、虹之玉花青素含量比 CK 组分别增加约 90%、121%.火祭在 9000 Lx和 12000 Lx光强处理下的花青素含量显著高于CK组，分别增加约133%、163%；说明较低的光照强度不适合这几种多肉植物花青素的合成，影响了植株茎叶呈色效果；和对照组相比高光强条件更利于合成红宝石、火祭、春之奇迹、虹之玉4种多肉的花青素.2.3光照时长对多肉植物色差的影响表 4 描述了不同光照时长处理下多肉植物色差变化情况.表 4不同光照时长处理下多肉植物色差变化光照时长4 h7 h10 h14 h（CK）种 类红宝石春之奇迹火祭虹之玉红宝石春之奇迹火祭虹之玉红宝石春之奇迹火祭虹之玉红宝石春之奇迹火祭虹之玉色差值L*25.6ab32.4ac38.2b18.623.4bc30.5ab35.1b20.6a18.9cd26.4ac35.2a22.4c15.4ac23.7bc34.9c30.1ba*6.5ac4.2a23.6b8.1bc9.6ab8.6bb27.9a18.7a11.5ac9.8a28.9ab21.2ab11.4bc3.7b29.8bc16.5bb*15.2ac21.1bc4.6ac15.4a8.6bc23.5a0bc18.6bc4.1c28.4ac6.2ab20.1c1.2a30.1b8.7b32.4ab注 2：不同字母表示在此光照条件下具有显著性差异（p7 h10 h CK，较长光照下亮度反而最低.对于红色饱和度指标而言，红宝石 a*值在不同光照时长处理下存在显著差异，植株在 14 h光照和 10 h 处理下红色饱和度较高.火祭 a*值在 4 种光照处理下存在差异，火祭在较长(14 h、10 h)的光照处理下红色饱和度较高且差异显著，但是和 4 h 处理相比差异不显著.“春之奇迹”a*值在各处理下均表现为负值，说明其叶片颜色偏绿，且 7 h 光照处理与 4 h 光照处理差异显著.对于黄色饱和度指标而言，在较强的光照下，火祭的 b*值为负数，且各处理差异显著.虹之玉、春之奇迹、红宝石 b*在 3 种光照处理下均为正值，且在3种光照处理下差异显著.3讨论植物呈色的机理复杂，多肉作为广受欢迎的观赏性植物，其呈色效果与光照存在密切的关联.较好的光照条件下，多肉植物可以鲜艳的红色发挥绝佳的观赏价值.不同光强条件下，4 种多肉植物呈现不同的颜色等级.在 6000 Lx、9000 Lx 光强处理下，红宝石、火祭、春之奇迹、虹之玉均展现了良好的长势和颜色，叶片颜色等级基本达到了级；这是因为随着光照强度增高，植物叶绿素含量逐渐降低，令多肉茎叶中的绿色成分不断减少，与李尊洋等12“光照强度对 红宝石 多肉叶片呈色”的研究结果一致.其中，“红宝石”在 12000 Lx光照强度下茎叶颜色才达到了级，说明其颜色变化需要较长的时间；“虹之玉”当光照强度达到较高值 12000Lx 时，叶片开始萎靡，颜色等级降低到级，证明该植株虽然喜欢较高的光强照射，但是要在适当的范围内，过度的阳光照射却达不到理想的色彩变化.花青素多肉植物的颜色与花青素含量存在紧密关联，光照时间越长、光照强度越大，多肉茎叶积累的花青素含量越大，对于提高多肉植物呈色效果具有较大帮助，多肉色彩越丰富.较高的光强处理有利于花青素合成路径中关键基因的表达，因此提升了多肉植株内部花青素含量.本次研究结果显示，在高光强处理下4 种多肉植物花青素含量明显高于其他处理.4种多肉植物在 6000 Lx、9000 Lx、12000 Lx光强处理下花青素含量高于 CK 组，可见高光强条件可59喀什大学学报第 44 卷显著提高多肉植物花青素含量，对植株着色有明显提升作用.观赏效果绝佳的多肉植物叶片紧凑、茎叶色彩丰富艳丽.从色差指标可以看出，10 h 和 14 h照射处理下红宝石、火祭茎叶颜色艳丽，可见较长的光照时长可以改善多肉植物的呈色水平，使其展现良好的观赏效果.参考文献:1 陈璇,谢军,岳远征,等.彩叶植物叶片呈色分子机制研究进展J.西北植物学报,2020,40（2）:358-364.2 阮文晓,傅敏杰,朱月清,等.UV-B 多光谱补光对多肉植物观赏特性与理化性质的影响J.河南农业科学,2022,51（6）:126-133.3 余智城,何雪娇,林秀香,等.5 种野牡丹属植物花色素成分及影响花色呈色因子分析J.热带亚热带植物学报,2022,30（5）:687-696.4 方利娟.环境因素对多肉植物呈色的影响J.广东蚕业,2021,55（2）:32-33.5 刘美洲,李忆珠,张蕊,等.不同光质对景天科植物火祭叶片呈色的影响J.湖北农业科学,2020,59（2）:106-109.6 郭淑英,马金贵,赵昊楠.光照对几种多肉植物色彩变化的影响J.现代园艺,2020,43（5）:44,46.7 邱东萍.光照处理对彩叶植物虎舌红叶片显色影响J.浙江农业科学,2021,62（7）:1370-1373.8 杨澜,张朝君,杜致辉,等.多肉植物红司(Echeveria nodulosa)花粉离体萌发和花粉管生长特性研究J.热带作物学报,2021,42（2）:362-369.9 吴玮,胡进峰,陈峰,等.6 种景天科多肉植物短时高温胁迫耐热性评价J.中国农学通报,2021,37（1）:67-70.10 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and color of stems andleaves.High light intensity significantly increased the anthocyanin content of succulent plants,and improvedthe plant color rendering effect.Long time sunlight can improve the color rendering level of succulent plantsand show a good ornamental effect.Key words:sedumaceae;succulent plants;color effect;differential light condition;color difference60