古樹保護 探索古樹衰亡機理 科學(xué)進行復(fù)壯保護

訪首都師范大學(xué)生物重點實驗室教授 趙琦

　　樹木衰亡是個復(fù)雜的過程，既有樹體自身生理功能衰退的原因，也有外界環(huán)境作用的結(jié)果。在北京市科委支持下，為揭開古樹衰亡機理，奠定古樹復(fù)壯堅實的理論基礎(chǔ)，首都師范大學(xué)生物重點實驗室教授趙琦對古樹衰弱機理進行了專項研究。趙琦介紹，他們的研究涉及葉片結(jié)構(gòu)、色素和蛋白質(zhì)含量、內(nèi)源防御酶、內(nèi)源激素以及礦質(zhì)營養(yǎng)元素等方面。

　　葉片結(jié)構(gòu)及細(xì)胞組變化葉片是植物進行光合、呼吸及蒸騰作用的重要器官，其中葉綠體、線粒體是判斷細(xì)胞生理活性的重要結(jié)構(gòu)。對古樹而言，發(fā)生在這些細(xì)胞器中的漸進性功能衰退及細(xì)微的結(jié)構(gòu)變化，直接影響到古樹的代謝平衡，干擾古樹的正常生長。研究結(jié)果顯示，古樹衰弱主要表現(xiàn)在葉綠體的超微結(jié)構(gòu)上，古樹葉片的葉綠體片層減少，導(dǎo)致葉綠體中積累大量的淀粉粒，在衰弱古樹葉片的葉綠體超微結(jié)構(gòu)上，可以看到葉綠體中巨大淀粉粒的積累，顯示葉片衰老的開始。

　　趙琦介紹，在植物衰老進程中，葉綠素和蛋白質(zhì)含量會顯著下降。葉綠素和蛋白質(zhì)形成了色素蛋白復(fù)合體，在光合過程中共同起作用，其變化趨勢基本一致。不同樹齡的古樹，衰弱程度不同，葉綠素和蛋白質(zhì)含量也不同，例如，古油松強勢樹比衰弱樹的葉綠素含量要高30%。故根據(jù)古樹葉綠素或蛋白質(zhì)含量可以判斷古樹的衰老程度，便于及時采取復(fù)壯措施。

　　內(nèi)源防御酶和激素變化趙琦認(rèn)為，葉片衰老與活性氧代謝呈正相關(guān)。如果植物體內(nèi)積累過多的活性氧，就會破壞膜結(jié)構(gòu)，危害植物正常代謝。同時，植物細(xì)胞內(nèi)的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POA）共同組成活性氧清除系統(tǒng)，去除細(xì)胞中的活性氧，防止活性氧對細(xì)胞的氧化損壞，故這三種酶的活性可用來判斷植物的衰老程度。而延緩古樹衰老，從改善內(nèi)源防御酶系統(tǒng)入手，可事半功倍。

　　生長素、細(xì)胞分裂素、赤霉素、脫落酸和乙烯等內(nèi)源激素是植物體內(nèi)微量但具有重要調(diào)節(jié)作用的生理活性物質(zhì)，與植物生長發(fā)育和衰老有關(guān)。許多試驗證實，生長素、細(xì)胞分裂素及赤霉素可明顯地推遲離體葉片的衰老，而脫落酸和乙烯可加速離體葉片衰老。曾有人利用細(xì)胞分裂素、生長素、赤霉素對古銀杏進行過復(fù)壯研究，結(jié)果表明，細(xì)胞分裂素能有效延緩古銀杏的葉綠素降解，并降低核酸酶的活力，從而延緩衰老。趙琦說，細(xì)胞分裂素和生長素的復(fù)合處理，比單一處理延緩古銀杏枝條的葉綠素降解效果明顯。

　　礦質(zhì)營養(yǎng)元素失衡趙琦發(fā)現(xiàn)，礦質(zhì)營養(yǎng)元素的失衡會影響古樹的正常生長。通過高頻等離子吸收光譜儀分析古油松、古白皮松、側(cè)柏的當(dāng)年生針葉及根系的礦質(zhì)元素，同時測定葉片、土壤中的N素含量，結(jié)果表明，古油松的氮和鉀兩種元素嚴(yán)重缺失，導(dǎo)致古油松生長勢衰弱；而古白皮松礦質(zhì)元素平衡失調(diào)與缺鎂、鐵、鋅有直接關(guān)系。鈉元素過量則是古白皮松、古側(cè)柏、古油松的礦質(zhì)營養(yǎng)失衡共同的特點。趙琦說，元素過量或不足都會影響樹體的正常代謝，此外，土壤中的礦物質(zhì)元素含量對樹木的生長也具有一定的影響。古樹的衰老和死亡是一個漸變的進程，如果能在開始階段就檢測出古樹的衰老，并發(fā)現(xiàn)衰主要原因，就能在古樹保護中占領(lǐng)先機，有的放矢。