刘光杨 周炜 白竹谊 郭奂 吕存红 金奇江 王彦杰 徐迎春

摘要：对湘湖流霞、丹阳点绛、湘湖烟雨、小娃娃、小樱桃、小绣球、越城晚霞、月光、曙色、粉月、星月朦胧、大师、鼓浪小红13、红灯笼、童乐、童趣等16个小型荷花品种进行0%、22%、58%、70%的遮阴处理，通过研究不同遮阴处理对荷花生长和生理特性的影响，以期选出耐阴性强的品种。结果表明，不同品种的荷花在遮阴情况下都可以通过改变外在结构和内部物质含量的方法来适应弱光环境。在弱光环境下，荷花的立叶高度、叶片数、叶面积、叶绿素含量等都有所提高，可溶性糖含量有所降低。通过运用主成分分析法等数学方法对荷花的耐阴性进行综合评价分析，最终筛选出湘湖烟雨、湘湖流霞、曙色3个具有较强耐阴性的荷花品种。

关键词：荷花;耐阴性;筛选;主成分分析

中图分类号：S682.320.37   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）10-0186-08

收稿日期：2019-03-25

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金[编号：CX（16）1024];南京农业大学大学生科研训练项目（编号：1814A09）;江苏高校品牌专业建设工程（编号：PPZY2015B156）。

作者简介：刘光杨（1997—），男，山东泰安人，主要从事荷花睡莲品种的筛选工作。E-mail：463344741@qq.com。

通信作者：徐迎春，博士，副教授，硕士生导师，主要从事荷花生理、分子生物学方面的研究。E-mail：xyc@njau.edu.cn。

荷花是我国传统十大名花之一，自古以来深受人们的喜爱。荷花是喜光植物[1]，在室内种植时由于光照弱，其生长较差，所以观赏效果不佳，部分品种在室内种植甚至会死亡。在实际应用中，荷花的喜光生理特性制约着小型盆栽荷花的推广。

近年来，一些小型的适合盆栽的荷花品种被选育出来[2]。为了将小型盆栽荷花推向市场，亟待选育出耐阴性好的荷花品种。为此，本研究以观赏价值较高的16个小型荷花品种为试材，通过设置不同遮阴度处理，研究其对小型荷花生长和生理特性的影响，以筛选出耐阴性较强的小型荷花品种，为小型荷花盆花生产及市场推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验在浙江省杭州市萧山区义桥镇浙江省风景园林学会水生植物伟达研究所苗木基地进行。

1.2 试验材料

本试验共使用16个荷花品种，分别为湘湖流霞、丹阳点绛、湘湖烟雨、小娃娃、小樱桃、小绣球、越城晚霞、月光、曙色、粉月、星月朦胧、大师、鼓浪小红13、红灯笼、童乐、童趣，均由浙江伟达园林工程有限公司提供。

1.3 试验处理

本次试验于2018年4月至2018年7月在浙江伟达园林工程有限公司进行。4月15日挑选植株健壮、大小一致、具明显侧芽和顶芽，且包括2个完整的节和节间的种藕移入口径为380 mm的花盆中。待荷花长出叶片后，于5月15日用不同遮光度的黑色遮阳网对荷花进行遮阴处理。遮阴度分别为0%（CK）、22%、58%、70%。采用完全随机区组设计，每个处理、每个品种设3个重复。

1.4 指标的测定方法

1.4.1 形态指标 于2018年7月15日（开花期）测量以下形态指标：

（1）立叶高度（cm）：以种植盆底为起点，直接用卷尺测量，每盆测量3次;（2）叶面积（cm2）：以叶片的最大直径（cm）为代表，直接用卷尺测量，每盆测量3次;（3）叶片数（张）：长势良好、完整叶片的数量;（4）冠幅（cm）：整株荷花叶幕区的最大直径;（5）开花数（朵）：自定植日至测量日的总开花数。

1.4.2 生理指标 于2018年7月15日取叶片，测定以下生理指标：（1）叶绿素含量，采用分光光度计法[3]测量;（2）可溶性糖含量，采用蒽酮比色法[3]测定。

1.4.3 数据处理与分析 所有数据采用Excel 2003进行统计，利用软件SPSS 20进行方差分析、相关性分析及主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同遮阴度对荷花生长的影响

2.1.1 对立叶高度的影响 由表1可知，不同遮阴度处理下不同品种荷花的立叶高度整体上较CK都有所提高。在不同遮阴度下，丹阳点绛、湘湖烟雨、曙色、星月朦胧、鼓浪小红13、红灯笼、月光等7个品种的立叶高度一直呈增加趋势，其余品种的立叶高度都呈先增后减的趋势，在遮阴度58%时达到最大值。这与尹慧等对于白三叶的研究结果[4]是一致的。不同品种的立叶高度之间存在着明显差异，其中大师、曙色、小樱桃在遮阴情况下的立叶高度变化较为明显，在22%的遮阴度下，立叶高度较CK分别提升55.25%、50.88%、31.65%，说明这些品种对于弱光环境较为敏感，可以迅速作出反应，以抵抗不利环境的影响。在70%的遮阴度下，曙色立叶高度较CK提升 82.33%，湘湖烟雨次之，立叶高度提升80.38%，说明这2个品种的耐阴性较好。

2.1.2 对叶面积的影响 由表2可知，小娃娃、曙色、星月朦胧、鼓浪小红13等4个品种叶面积一直增加，其余品种的叶面积都呈先增后减的趋势。在22%的遮阴度下，所有品种的叶面积均较CK有所提升，其中小樱桃、大师、湘湖流霞变化较为明显，分别较CK提高164.09%、115.48%、92.64%。说明这3个品种对弱光较为敏感。在中等遮阴度下，所有品种的叶面积均较CK有所增长，说明荷花是具有一定耐阴性的[5-6]。其中湘湖烟雨、小娃娃、星月朦胧的提升幅度是较大的，说明它们具有较好的耐阴性。

2.1.3 对叶片数的影响 由表3可知，随着遮阴度的升高，小樱桃、童趣、湘湖流霞、月光的叶片数一直呈下降趋势， 说明其通过增加叶片数来抵抗弱光環境的能力比较弱。除小樱桃、童趣、湘湖流霞、月光外，其他品种的叶片数呈先增后降的趋势。在22%遮阴度下，除小樱桃外其他品种的叶片数都比CK多，其中曙色的增长幅度最大，达到123.6%，与CK差异显著，说明其对于弱光环境最为敏感。小绣球在58%的遮阴度叶片数达到最大值，较CK提高了57.20%。有12个品种的叶片数均在22%遮阴度下达到最大值。通过该指标评价结果看出，曙色和小绣球的耐阴性较好。

2.1.4 对冠幅的影响 由表4可知，除小娃娃、大师和月光外，其余品种随着遮阴度的增加，冠幅都呈先增后降的趋势。其中曙色在22%的遮阴度下冠幅较CK显著提高了51.60%，对弱光环境较敏感。小娃娃在弱光环境下，其冠幅是一直增长的，在70%的遮阴度时，其冠幅达到最大值，较CK显著提高了54.59%。月光在22%的遮阴度下，其冠幅减小，但在遮阴度较高的情况下其冠幅有了较为明显的增长，在70%的遮阴度下，其冠幅较CK增长了 20.40%。除湘湖流霞、丹阳点绛、小娃娃、月光、曙色、粉月、大师等7个品种外，其余品种的冠幅在70%的遮阴度下都比CK小。

2.1.5 对开花数的影响 由表5可知，在22%的遮阴条件下小娃娃已经不开花，其他品种开花数与CK差异不大;在58%的遮阴度下，湘湖流霞、丹阳点绛、越城晚霞、童趣均能开5朵花，开花情况最好;在70%的遮阴度下，丹阳点绛、湘湖烟雨、越城晚霞等3个品种还可以开花，说明其在弱光条件下开花的能力比较强，比较适合在弱光条件下作观赏品种。

由以上不同荷花品种生长、开花的情况来看，在中等遮阴情况下，湘湖流霞、童趣、曙色、丹阳点绛和越城晚霞的耐阴性比较强。

2.2 不同遮阴度下荷花的生理反应

2.2.1 对叶绿素含量的影响 由表6可以看出，16个荷花品种的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量随着遮阴度的增加一直呈上升趋势，这与前人对其他植物进行的遮阴处理结果[5，7]一致。荷花可以通过提高叶绿素含量来应對弱光环境对其造成的不良影响。其中童趣和湘湖烟雨2个品种在58%和70%遮阴度情况下，其总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b的含量与CK相比都呈显著差异，说明这2个品种叶绿素含量的变化较明显，通过增加叶绿素含量的方式抵抗弱光逆境的能力较强。随着遮阴度的增加，叶绿素a/b呈下降趋势，说明荷花的叶片生成了更多的叶绿素b来吸收蓝紫光以提高光合效率。

2.2.2 对可溶性糖含量的影响 根据表7，随着遮阴度的增加，所选的16个品种中除丹阳点绛、小樱桃、童乐、粉月、小娃娃、越城晚霞外，其余10个品种的可溶性糖含量都呈逐渐下降的趋势。丹阳点绛和小樱桃在22%遮阴度的条件下，可溶性糖含量与CK间差异显著，分别下降35.32%和19.96%。在其余14个品种中月光和鼓浪小红13的可溶性糖含量变化比较明显，在58%的遮光度下，分别下降3139%和34.68%。除湘湖流霞外，其余品种在70%的遮阴度下，可溶性糖含量均与CK间具有显著差异。植物进行光合作用，主要是为了生产供植物生命活动使用的有机物，在弱光条件下，植物合成糖类的能力下降，因此通过可溶性糖的含量可以评价植物的光合能力。综上，湘湖流霞的光合效率保持得最好，丹阳点绛和小樱桃较差。

2.3 耐阴性综合评价

2.3.1 各单项指标的耐阴系数及相关性分析 植物的耐阴性是一种很重要的复合性状，受多方面因素的影响。如果仅以单一指标对其进行评价，是不科学、不准确、不全面的[8]。为了更科学地评价荷花的耐阴性，本研究通过数学方法对基础数据进行处理，从而对荷花的耐阴性进行综合评价。在试验过程中所测得的数据均带有量纲，为了保证综合评价的科学性和可靠性，对基础数据进行无量纲化处理。首先定义1个耐阴系数（β）：β=58%遮阴度下的指标观测值全光照下的指标观测值。

（1）

各项指标的β值见表8，可见不同荷花品种同一指标的β值有差异，同一种荷花品种不同指标的β值也不相同。

运用Pearson法对10项指标的β值进行相关性分析，发现叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量之间存在显著相关性，其余指标之间差异较大，如果指标之间存在着相关性，会造成信息重叠，影响结果的准确性，所以要对数据进行主成分分析。

2.3.2 主成分分析 对16个品种的10个单项耐阴指标的耐阴系数进行主成分分析，由表9可知，前4个主成分的累计贡献率达到了 80.202%，包含了绝大部分信息，因此可以用这4个主成分进行耐阴性综合评价。第1主成分主要由叶绿素总量、叶绿素a含量，叶绿素b含量构成，携带了33.592%的信息;第2主成分主要由冠幅、花数、立叶高构成，携带了19.301%的信息;第3主成分主要由叶片数、可溶性糖含量、叶面积构成，携带了16.395%的信息;第4主成分主要由可溶性糖含量、冠幅构成，携带了10.915%的信息。

2.3.3 综合评价

2.3.3.1 主成分得分 主成分得分由主成分对于各指标的载荷和各个指标的耐阴系数按照公式（2）计算而来：

Zki=M1×β1+M2×β2+Mn×βn+…+M10×β10。

（2）

式中：Zki表示第k个品种第i个主成分得分k∈[1，16]，i∈[1，4];Mn表示在该主成分对于各个指标的载荷，n∈[1，10];βn表示对应指标的β值。

2.3.3.2 各主成分比重 比重（Ti）表示每个主成分的贡献率（Pi）占4个主成分累计贡献率的比例，按照公式（3）计算：

Ti=Pi/∑Pi，i∈[1，4]。

（3）

2.3.3.3 隶属函数值 各个主成分的各个指标的隶属函数值[μ（Zki）]根据各主成分的得分按照公式（4）计算得到：

μ（Zki）=Zki-ZminZmax-Zmin。

（4）

式中：Zki的表示第k个品种第i个主成分的得分;Zmax表示第i个主成分的最大得分;Zmin表示第i个主成分的最小得分;其中i与n的取值范围与公式（3）相同。

2.3.3.4 各品种耐阴能力的综合评价 为了对各个品种的耐阴能力的大小作比较，定义1个D值来衡量耐阴能力的大小，并按公式（5）计算：

Dk=∑41Ti·μki。

（5）

式中：k与i的取值范围与前文相同。

以上数据的计算结果见表10。根据D值的大小可以对各品种的耐阴能力进行排序，顺序为湘湖烟雨>湘湖流霞>曙色>小绣球>童趣>小樱桃>月光>丹阳点绛>小娃娃>粉月>大师>越城晚霞>星月朦胧>鼓浪小红13>童乐>红灯笼。与上述根据荷花形态指标和开花情况得到的结果基本一致。

3 讨论与结论

前人研究发现，植物在弱光条件下生长时，其外在形态结构和生理生化特性都会发生一定程度的改变[6，9-11]。本研究发现，荷花在22%遮阴度处理下，其立叶高度、叶片数、叶面积、冠幅等与CK相比大体呈现上升的趋势，说明荷花可通过提高受光面积以接受更多光能的方法来提高光合速率，这与林晗婧等在罗勒上的研究结果[12]一致。在22%的遮阴度下，除小娃娃外，其他15个品种均正常开花。当遮阴度达到58%时，有8个品种已经不能正常开花，说明此时植株的营养情况已经不能支持其生殖生长的需要。

叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，其含量可以作为衡量光合作用的指標[13]。本试验结果表明，随着遮阴度的提高，荷花的叶绿素a、叶绿素b含量和叶绿素总量呈上升趋势，但是叶绿素a/b呈下降趋势，这说明相对于叶绿素a，叶绿素b的增长速度更快一些，可能由于其对蓝紫光的吸收能力更强，在弱光条件下，植物冠层下部的红光比例较低，所以叶绿素b更多可以使植物捕获更多的光能，从而维持光合系统的正常运行[14]。

植物通过光合作用合成有机物供其自身生长发育和繁殖使用，可溶性糖是植物光合作用的重要产物，植物可以通过调节细胞内可溶性糖的含量来调节细胞的渗透压[15]。弱光条件对于可溶性糖含量有着明显的影响，所以其含量可以衡量植物的耐阴性[16]。本次试验中除丹阳点绛、小樱桃、童乐、粉月、小娃娃、越城晚霞外，其余10种品种的可溶性糖含量都呈一直降低的趋势，说明荷花可以通过降低还原糖含量的方法来适应弱光环境， 这与王京伟等对于泽兰的研究结果[9]是一致的。

植物的耐阴性受到多方面因素的影响，如果仅以某种单一的生长或生理指标对其进行评价，是不全面、不准确、不科学的，所以要进行综合评价。在本研究中定义了“耐阴系数”来消除各个指标之间的量纲差别，并通过主成分分析和隶属函数法等对荷花的耐阴性进行综合评价分析，克服了单一评价指标片面、信息重叠的缺陷。

综上所述，荷花虽是喜强光的花卉植物，但仍具有一定耐阴性，本研究所选16个品种中，湘湖烟雨、湘湖流霞、曙色的耐阴性较强，比较适合作为耐阴的荷花盆栽品种进行推广种植。

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