杉木[Cunninghamia lanceolate (lamb) Hook.]是我国主要的针叶林用材树种之一，其叶片坚硬，宿存时间长、更新慢，3—4月抽枝生叶，新生幼叶与老叶的形态和性状不同。叶面积、周长及叶片外部颜色是叶片形态的基础指标，而叶片性状则直接影响植物的基本行为与基本功能^[1]。光合作用是绿色植物把无机物变为有机物的重要途径，其能力的高低与植物生长的快慢密切相关。叶片是高等植物进行光合作用的主要场所，是生态系统初级生产者的能量转换器^[2]。段爱国等^[3]研究发现，外界环境对叶绿素含量的影响会随叶龄的增大而减小；杜占池等^[4]研究表明，壮龄叶对光的利用能力远高于幼龄叶和老龄叶，且在光合生产中起主要作用。叶绿素是吸收和转化光能的基础，是植物重要的生理指标，直接影响植物的光合作用和有机物积累^[5-6]，其不仅吸收、传递光能，还具有电子递运功能，可以明显提高植物光合作用的能力^[7-8]。叶绿素荧光参数是表现绿色植物光合作用与环境关系的多媒体，其在传达光合作用变化信息的同时，更反映植物对光能的吸收、传递、耗散和分配^[1]，进一步描述植物对生态环境适应机制。

青杉和灰杉是典型的杉木树种^[9]，青杉新叶和老叶均呈青绿色或嫩绿色，对立地条件适应性强；灰杉自然整枝不良，叶细，新叶和老叶均不同程度披有白粉，叶偏灰绿色。目前，对杉木叶片不同叶龄相关生理指标差异鲜有研究。因此，本研究选取青杉YXC3(尤溪林场青杉3号家系)和灰杉YXG1(尤溪林场灰杉1号家系)作为试材，探究不同叶龄叶片形态及光合色素相关特性，以期为丰富杉木叶片生理特性的研究提供依据。

1 材料与方法 1.1 供试材料

供试材料来源于福建省三明市尤溪国有林场杉木第3代种子园(北纬26°15′、东经118°25′)。试验地属中亚热带季风性湿润气候，降水充沛，干、湿季分明，年均气温19.2 ℃。该种子园于2006年定砧，2008年嫁接，平均树龄为12 a。为保证杉木家系生长环境条件的一致性，随机挑选坡向一致，树高和胸径相当且叶片健康的实生杉木青杉YXC3和灰杉YXG1，并在树冠中层偏下的部位各选取3个小枝的老叶和当年生的幼叶作为测试材料。

1.2 研究方法 1.2.1 叶面积与周长的测定

随机选取植株中部无明显病虫害枝条上的老叶、幼叶各60片，重复取样3次。使用Yaxin-1241叶面积仪测定叶片的面积和周长，每组样本重复测定3次，取平均值。

1.2.2 叶色参数的测定

参照Wang et al^[10]和白新祥等^[11]的方法，采用北京辰泰克ADCI-60-C测色色差计测定叶片色度。随机选取生长状态相似的3组(每组各5片)老、幼叶片，记录明度参数L、色相参数a、色相参数b，3次重复，取其平均值表示叶片色度。

1.2.3 叶绿素荧光参数的测定

于2017年4月22日—24日取样，期间天气晴朗，选择上午9: 00~10: 00。挑选同一时期生长状态相对一致的待测植株各3株，每株选取健康完整的老叶、幼叶各9个样本，3次重复。采集后立即放进遮光盒中，进行20 min暗适应，并在避光环境下进行叶绿素荧光参数测定。采用Handy flour cam荧光成像仪及Flour cam 6.0测定软件测定最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、初始荧光(Fo)、光化学猝灭系数(Qp)、PSⅡ最大量子产率(QY)、荧光下降比值(Rfd)、非光化学淬灭系数(qN/NPQ)^[12]。每个样品重复测定3次。

1.2.4 光合色素含量的测定

利用浸提法^[13]提取叶绿素，以体积比为1：1的丙酮与乙醇(95%浓度)混合液为提取液。准确称取5 mL提取液置于EP管中，将测过叶绿素荧光参数的老叶及幼叶剪碎，并准确称取0.05 g放入提取液中，避光放置12 h后，摇匀，在663、645和470 nm波长处测定光密度，参考文献[1]计算叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及类胡萝卜素含量。

1.3 统计与分析

用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析(One-way ANOVA)；用LSD法进行多重比较；用Microsoft Excel 2003作图。平均值代表不同叶龄杉木叶片形态及光合色素相关特性的整体状况，标准差反映其相对变异度。

2 结果与分析 2.1 不同叶龄杉木叶片面积与周长

叶面积、叶片功效期和光合生产率决定了植物的生物产量和经济产量。叶片从抽出伸长到全展成熟，分为自养阶段和供给阶段^[14]。处于自养阶段叶片的光合产物主要用于自身生长；供给阶段的叶片达壮龄期, 叶面积达最大值，其光合产物大部分输往正在发育的器官。不同叶龄杉木叶片面积与周长见表 1。YXC3老叶和幼叶的平均面积分别为0.58和0.11 cm²，平均周长为4.88和1.32 cm；YXG1老叶和幼叶的平均面积分别为0.76和0.11 cm²，平均周长为7.14和1.24 cm。老叶、幼叶的面积和周长差异显著，其中以YXG1的差异最大。主要由于当年生幼叶还处于伸长生长阶段，形态与老叶差异很大。

2.2 不同叶龄杉木叶片叶绿素荧光参数

叶绿素荧光参数Fo、Fm和Fv通常被用作评估植物PSⅡ反应中心活性，依次反映了PSⅡ反应中心完全开放和关闭时的荧光产量以及可变荧光产量所表现出的荧光强度；qN/NPQ反映了植物热耗散能力，qP表示PSⅡ激发能捕获效率^[1]；Fv/Fm反映PSⅡ反应中心光能转换效率，Fv/Fo则用于衡量PSⅡ反应中心的潜在活性。不同叶龄杉木叶绿素荧光参数见图 1。YXC3和YXG1老叶的Fo、Fm、Fv、qN/NPQ、qP、Fv/Fm、Fv/Fo值均低于幼叶(P＜0.05)，表明不同叶龄杉木叶片的热耗散能力、PSⅡ激发能捕获效率及光能转化效率存在一定差异，说明热耗散能力会随叶龄的增加而减小，即幼叶的热耗散能力与PSⅡ激发能捕获效率高于老叶；而幼叶Fv/Fm和Fv/Fo值大于老叶，说明PSⅡ反应中心光能转换效率高于老叶，老叶PSⅡ反应中心电子传递能力低于幼叶。这种现象可能是由于处于伸长生长阶段的幼叶对光强感应更为敏感。

2.3 不同叶龄杉木叶片叶色参数

色相、明度和纯度(饱和度)是植物叶色的三要素^[15]。本试验主要探讨叶色的明度和色相两大要素。L值为明度参数，表示光泽明亮度；a值为色相参数，表示红/绿，数值为正值，表示红色越深，数值为负值，表示绿色越深；b值为色相参数，表示黄/蓝，正值是黄色程度，负值是蓝色程度。由图 2可知，YXC3和YXG1幼叶与老叶L、a和b数值差异显著(P＜0.05)，且表现为老叶光泽度更低(图 2A)，幼叶的颜色偏绿(图 2B)、偏黄(图 2C)，说明新生幼叶在伸长生长阶段叶片颜色较老叶浅。

2.4 不同叶龄杉木叶片光合色素含量

植物叶片光合速率主要由叶绿素和类胡萝卜素含量决定。叶绿素a是主要色素，大部分用于吸收光能；叶绿素b是辅助色素，主要将吸收的光能传递给可转化光能的小部分叶绿素a；类胡萝卜素则吸收和传递光能以阻止强光对叶绿素的破坏^[16]。不同叶龄杉木光合色素含量见表 2。YXC3和YXG1老叶的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素含量及叶绿素a/b均显著大于幼叶，其中以类胡萝卜素的差异最为显著，叶绿素b的差异相对较小。说明老叶的光吸收能力和转化能力大于幼叶，且叶芽的叶绿素更易遭到强光的破坏。

3 讨论与结论

叶片是植物进行光合作用、呼吸作用、蒸腾作用的主要场所^[1], 不同叶龄叶片的形态和光合作用能力及负反馈机制的稳定性不同。叶绿素含量及荧光参数反映了植物叶片的形态及颜色。本研究表明，杉木叶龄越大，叶片面积与周长越大；Fo、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo、qN/NPQ、qP值越小；叶片光泽度越低, 颜色越深；叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及总叶绿素含量越高，叶绿素a/b越大。

植物叶片通过改变光合色素含量、自身物理形态及其他生理生态特性来适应外界环境变化^[16]，但有关叶片形态及叶龄是否是影响光合作用的直接因素，目前还没有确定的理论支持。本研究表明，杉木幼叶PSⅡ反应中心电子传递能力、热耗散能力、PSⅡ激发能捕获效率及PSⅡ反应中心光能转换效率均高于老叶。这与文献[17]的研究结果一致。老叶的光泽度低，颜色更深，光吸收能力和转化能力大于幼叶，说明叶芽的叶绿素更易遭到强光的破坏，这与Bartley et al^[18]对植物类胡萝卜素的研究相似。杉木叶龄越大光吸收能力和转化能力越强，受光抑制的程度越低，热耗散机制启动得越晚，这与段爱国等^[3]对华山松不同叶龄叶绿素荧光动态变化规律的研究结果一致。这可能与老叶面积大、颜色深，叶绿素和类胡萝卜含量高，光合作用和抵御强光伤害的能力更强有关。且幼叶发育尚未成熟，强光锻炼不足，其自身物质与能量的流动状态不能完全应对外界环境条件的变化，说明叶片在初期发育生长状态下，不利于光合能力的充分发挥^[3]。