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古樹保護 探索古樹衰亡機理 科學進行復壯保護

訪首都師范大學生物重點實驗室教授 趙琦

　　樹木衰亡是個復雜的過程，既有樹體自身生理功能衰退的原因，也有外界環境作用的結果。在北京市科委支持下，為揭開古樹衰亡機理，奠定古樹復壯堅實的理論基礎，首都師范大學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構、色素和蛋白質含量、內源防御酶、內源激素以及礦質營養元素等方面。

　　葉片結構及細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、線粒體是判斷細胞生理活性的重要結構。對古樹而言，發生在這些細胞器中的漸進性功能衰退及細微的結構變化，直接影響到古樹的代謝平衡，干擾古樹的正常生長。研究結果顯示，古樹衰弱主要表現在葉綠體的超微結構上，古樹葉片的葉綠體片層減少，導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構上，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，葉綠素和蛋白質含量會顯著下降。葉綠素和蛋白質形成了色素蛋白復合體，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%。故根據古樹葉綠素或蛋白質含量可以判斷古樹的衰老程度，便于及時采取復壯措施。

　　內源防御酶和激素變化趙琦認為，葉片衰老與活性氧代謝呈正相關。如果植物體內積累過多的活性氧，就會破壞膜結構，危害植物正常代謝。同時，植物細胞內的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POA）共同組成活性氧清除系統，去除細胞中的活性氧，防止活性氧對細胞的氧化損壞，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，從改善內源防御酶系統入手，可事半功倍。

　　生長素、細胞分裂素、赤霉素、脫落酸和乙烯等內源激素是植物體內微量但具有重要調節作用的生理活性物質，與植物生長發育和衰老有關。許多試驗證實，生長素、細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。曾有人利用細胞分裂素、生長素、赤霉素對古銀杏進行過復壯研究，結果表明，細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，細胞分裂素和生長素的復合處理，比單一處理延緩古銀杏枝條的葉綠素降解效果明顯。

　　礦質營養元素失衡趙琦發現，礦質營養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、側柏的當年生針葉及根系的礦質元素，同時測定葉片、土壤中的N素含量，結果表明，古油松的氮和鉀兩種元素嚴重缺失，導致古油松生長勢衰弱；而古白皮松礦質元素平衡失調與缺鎂、鐵、鋅有直接關系。鈉元素過量則是古白皮松、古側柏、古油松的礦質營養失衡共同的特點。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，并發現衰主要原因，就能在古樹保護中占領先機，有的放矢。