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不同光強(qiáng)下瓊島楊幼苗生長(zhǎng)和光合特性

2024-05-11 00:00:00饒丹丹韓豫吳二煥陳彧
關(guān)鍵詞:光照強(qiáng)度光合特性幼苗

摘要:[目的]本文旨在探究不同光照強(qiáng)度對(duì)瓊島楊(Populus qiongdaoensis)幼苗生長(zhǎng)和光合特性的影響。[方法]以1. 5 年生瓊島楊幼苗為試驗(yàn)材料,設(shè)置全光100%(CK)、全光70%(RI70%)、全光40%(RI40%)和全光10%(RI10%),處理12 個(gè)月后,分析不同光強(qiáng)對(duì)瓊島楊幼苗生長(zhǎng)和光合特性的影響。[結(jié)果]成活率、地徑增長(zhǎng)量、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積和單葉質(zhì)量均隨著光強(qiáng)的減弱而降低,株高增長(zhǎng)量和葉片數(shù)增長(zhǎng)量呈先增后減趨勢(shì),RI70% 和RI40% 處理的瓊島楊幼苗的成活率、株高、地徑和葉片數(shù)均顯著高于RI10% 處理;RI70% 處理的根生物量、根生物量比和根冠比顯著高于RI40% 和RI10% 處理,而RI70% 和RI40% 處理的根、莖、葉生物量和總生物量均顯著高于RI10%;隨著光照強(qiáng)度的降低,葉片葉綠素a、葉綠素b 和總?cè)~綠素含量逐漸增大,類(lèi)胡蘿卜素含量隨之減??;凈光合速率(Pn)隨光照強(qiáng)度的減小而顯著下降,在RI70% 光強(qiáng)下瓊島楊幼苗葉片的Pn 最大,分別是RI40% 和RI10% 的1. 72倍和2. 16 倍;葉片數(shù)增長(zhǎng)量與株高增長(zhǎng)量、地徑增長(zhǎng)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系,凈光合速率與類(lèi)胡蘿卜素含量(Car)和蒸騰速率(Tr)呈顯著正相關(guān),氣孔限制值(Ls)與胞間CO2濃度(Ci )和氣孔導(dǎo)度(GS)呈顯著負(fù)相關(guān)。[結(jié)論]瓊島楊幼苗能忍耐一定程度遮陰,適度遮陰可促進(jìn)幼苗地上和地下部分的生長(zhǎng)并提高其氣體交換能力,但在弱光脅迫下幼苗難以成活和生長(zhǎng),相對(duì)光強(qiáng)70% 下瓊島楊幼苗的適應(yīng)性最強(qiáng)。

關(guān)鍵詞:瓊島楊; 幼苗; 光照強(qiáng)度; 光合特性

中圖分類(lèi)號(hào):S718.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-8151(2024)01-0061-09

光照是影響植物光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素,光環(huán)境對(duì)木本植物林下幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)特征、光合特性以及生物量等方面有重要影響[1]。當(dāng)光環(huán)境發(fā)生變化,植物可以通過(guò)改變植株自身形態(tài)性狀、葉片形態(tài)、生物量累積和光合指標(biāo)等來(lái)適應(yīng)外部生境變化[2-3],表現(xiàn)出表型可塑性[4]。通過(guò)遮光處理對(duì)紅砂幼苗生物量積累和光合特性影響的研究發(fā)現(xiàn),15% 遮光度可促進(jìn)紅砂幼苗生長(zhǎng)和光合作用[1];金絲李幼苗通過(guò)在形態(tài)及光合生理上調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)光環(huán)境的變化[4];風(fēng)吹楠幼苗在不同光強(qiáng)下葉片形態(tài)和光合參數(shù)表現(xiàn)出顯著差異[5]。植物可通過(guò)調(diào)節(jié)光合作用來(lái)適應(yīng)光照強(qiáng)度的變化[6],同時(shí)光合作用是植物生長(zhǎng)和生物量積累的重要途徑,生物量反映了植物的生長(zhǎng)狀況,光照過(guò)弱或過(guò)強(qiáng)都會(huì)導(dǎo)致供光合作用的能量不足,不利于生物量積累[7]。林下幼苗受到生境變化的影響表現(xiàn)更為敏感[8],林下幼苗對(duì)光環(huán)境的適應(yīng)能力決定了它的分布地區(qū)和物種豐度[7]。遮陰是通過(guò)改變環(huán)境因子中光照強(qiáng)度,降低到達(dá)地表的太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度,相應(yīng)的改變地表溫度和相對(duì)濕度[8]。大量研究表明,適度遮陰有利于木本植物幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)特征、光合特性及生物量累積等[1,3-10],因此,選擇適宜的光照強(qiáng)度對(duì)苗木培育以及人工林的管理和立地選擇等都具有重要指導(dǎo)意義[11-13]。

瓊島楊(Populus qiongdaoensis)為楊柳科(Salicaceae)楊屬(Populus)熱帶速生楊樹(shù),海南省重點(diǎn)保護(hù)植物,其木材可制作家具、紙張等,苗木可作為生態(tài)修復(fù)樹(shù)種應(yīng)用于海南熱帶雨林國(guó)家公園生態(tài)修復(fù)建設(shè),經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值極高。近年來(lái),由于其受自然更新能力差和自然環(huán)境變化等原因的影響,瓊島楊天然居群個(gè)體急劇減少,集中分布于海南熱帶雨林國(guó)家公園霸王嶺分局和鸚哥嶺分局等高海拔原始林和次生林中,成年植株分布于森林冠層的頂端,對(duì)光照的需求大,而幼苗零散生長(zhǎng)于成樹(shù)林下散射光中,林下幼樹(shù)極少[14]。鑒于原生境的光照強(qiáng)度對(duì)幼苗的天然更新有較強(qiáng)的影響[12],因此探究瓊島楊幼苗在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程對(duì)光照強(qiáng)度的需求和光強(qiáng)適應(yīng)性具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。目前,關(guān)于瓊島楊的研究集中于遷地培育[15]、高壓繁殖[16]、嫩枝扦插[17]、種子苗期節(jié)律[18]、愈傷組織培養(yǎng)[19]和基礎(chǔ)生物學(xué)[20-22]等方面,而有關(guān)瓊島楊幼苗光合特性的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究通過(guò)測(cè)定不同強(qiáng)度光照環(huán)境下瓊島楊幼苗生長(zhǎng)特性、葉片功能性狀、光合色素和光合特性,探究不同光照強(qiáng)度對(duì)瓊島楊幼苗生長(zhǎng)和光合特性的影響,以期為瓊島楊種質(zhì)資源保護(hù)和利用、瀕危原因探究、回歸種植和生態(tài)修復(fù)等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在海南省林業(yè)科學(xué)研究院(海南省紅樹(shù)林研究院)科研基地苗圃內(nèi),該基地位于海南省海口市(19°52′21′′ N、110°28′59′′ E),平均海拔30. 4 m,熱帶季風(fēng)氣候,年均氣溫23. 8 ℃,年均日照1750~2000 h,年均降雨量1 697. 8 mm,降雨多集中在雨季(6-10 月)[17]。

1. 2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

選擇生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)基本一致、同一家系瓊島楊1. 5 年生實(shí)生苗(苗高12. 3 cm、地徑1. 62 mm),于2021 年5 月,移栽于上口徑15 cm,盆高14 cm 的花盆中,以紅心土+泥炭土+珍珠巖+椰糠(體積比2∶1∶1∶1)為栽培基質(zhì),每盆栽植1 株幼苗,澆透定根水,置于RI70% 下緩苗1 月后置于遮雨棚中進(jìn)行遮光處理,苗木管護(hù)措施保持一致,遮光處理12 個(gè)月;以全光100% 為對(duì)照(CK),設(shè)置3 種光照強(qiáng)度處理(具體見(jiàn)表1),經(jīng)照度計(jì)實(shí)際測(cè)量,3 種處理相對(duì)光照強(qiáng)度約為全光70%(RI70%)、全光40%(RI40%)和全光10%(RI10%),采用規(guī)格為3針和6 針的黑色遮陽(yáng)網(wǎng)搭設(shè)遮蔭棚,每個(gè)處理15盆,試驗(yàn)重復(fù)3 次。

1. 3 指標(biāo)測(cè)定方法

3 種光強(qiáng)處理12 個(gè)月后測(cè)定生長(zhǎng)指標(biāo)、葉片指標(biāo)和光合指標(biāo),生長(zhǎng)指標(biāo)采用直尺、游標(biāo)卡尺和葉面積儀測(cè)定,生物量采取電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱和分析天平(0. 001 g),光合指標(biāo)采用LI-6800 便攜式光合作用測(cè)量系統(tǒng)(LI-COR,美國(guó))進(jìn)行測(cè)定,光合色素采用紫外分光光度計(jì)測(cè)定。

1. 3. 1 成活率、生長(zhǎng)特征和葉片特征測(cè)定

采用直尺和游標(biāo)卡尺測(cè)定植株的株高(Height,H)和地徑(Diameter,D),統(tǒng)計(jì)葉片數(shù)(Leaf number,LN)和分支數(shù)(Branch number,BN),并計(jì)算各指標(biāo)增長(zhǎng)量(增長(zhǎng)量=實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)苗木指標(biāo)?實(shí)驗(yàn)前苗木指標(biāo))。

各處理隨機(jī)選6 株平均木,分別從每株幼苗上剪取功能葉片3 片(取中上部完全展開(kāi)的成熟葉),采用手持式葉面積儀(YMJ-B,浙江托普云農(nóng)科技服份有限公司,中國(guó))測(cè)定葉長(zhǎng)(Leaf long,LL)、葉寬(Leaf width,LW)、葉面積(Leaf area,LA)和葉片長(zhǎng)寬比(Aspect ratio,LB)。

采用分析天平測(cè)定稱量葉片鮮重(Freshweight,F(xiàn)W),置于烘箱100 ℃殺青1 h,再于85 ℃烘干12 h 至恒重,稱量單葉片干重(Dry weight,Dw),并計(jì)算葉片含水量(Leaf water content,LWC)和比葉面積(葉面積/葉干質(zhì)量;Specificleaf area,SLA),公式如下:

1. 3. 2 生物量測(cè)定

每個(gè)處理隨機(jī)選擇6 株平均木作為生物量測(cè)定對(duì)象,整株帶回實(shí)驗(yàn)室,置于烘箱中100 ℃殺青1 h,再把溫度調(diào)到85 ℃,烘干12 h 直至恒重,分別稱量根莖葉各部分生物量和總生物量(Total biomass,TB),并計(jì)算根生物量比(根生物量/總生物量;Root mass ratio,RMR)和根冠比(根生物量/地上部分生物量;Root to shoot ratio,R/S)。

1. 3. 3 氣體交換參數(shù)測(cè)定

于2023 年6 月的晴天,在上午的8:30-11:30進(jìn)行,每個(gè)處理選取3 株瓊島楊幼苗中上端完全展開(kāi)的3 片成熟葉,采用LI-6800 便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)(LI-COR,美國(guó))測(cè)定氣體交換參數(shù),記錄葉片凈光合速率(Net photosynthetic rate,Pn)、蒸騰速率(Transpiration rate,Tr)、氣孔導(dǎo)度(StomatalConductance,Gs)和胞間CO2 濃度(IntercellularCO2 concentration,Ci)等參數(shù),并計(jì)算氣孔限制值(Ca/Ci;Stomatal limitation value,Ls),水分利用效率(Pn/Tr;Water use efficiency,WUE)[4]。

1. 3. 4 光合色素測(cè)定

每處理隨機(jī)選取3 株瓊島楊成熟葉片,低溫避光保存帶回實(shí)驗(yàn)室用于葉片含水量及光合色素含量測(cè)定。光合色素含量測(cè)定方法采用乙醇提取法[23],用紫外分光光度計(jì)在470、649、665 nm 波段測(cè)量吸光值(A),葉綠素a(Chla),葉綠素b(Chlb),葉綠素(Chl)和胡蘿卜素(Car)計(jì)算公式如下:

Chla 含量/(mg·g-1)=( 13.95 × A665 - 6.88 ×A649 )× V × n/( m × 1000 ) (2)

Chlb 含量/(mg·g-1)=( 24.96 × A649 - 7.32 ×A665 )× V × n/( m × 1000 ) (3)

Chl 含量/(mg·g-1)=Chla+Chlb (4)

Car 含量/(mg·g-1)=[ 1000 × A470 - 2.05 ×( 13.95 × A665 - 6.88 × A649 )- 114.8 ×( 24.96 ×A649 - 7.32 × A665 ) ]×V× n/( m× 1000 ) ( 5)

式中,V 為提取液體積,n 為稀釋倍數(shù),m 為樣品質(zhì)量(g)。

1. 4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 和SPSS 22. 0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,運(yùn)用單因素方差分析(ANOVA)中的最小顯著性差異(LSD)法進(jìn)行顯著性差異分析,運(yùn)用皮爾遜(Pearson)法進(jìn)行相關(guān)性分析,各參數(shù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean±SE)表示。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同光強(qiáng)對(duì)瓊島楊幼苗生長(zhǎng)影響

由表2 可見(jiàn),光照強(qiáng)度對(duì)瓊島楊幼苗成活率、株高、地徑和葉片數(shù)有顯著影響。瓊島楊幼苗各處理間的成活率以及株高、地徑和葉片數(shù)的增長(zhǎng)量呈顯著差異,分支數(shù)增長(zhǎng)量無(wú)顯著差異,同時(shí),隨著光照強(qiáng)度的降低,成活率顯著降低,RI10% 處理的幼苗出現(xiàn)較多的死苗,RI100% 處理時(shí),植株全部死亡。幼苗株高、地徑和葉片數(shù)的增長(zhǎng)量隨光強(qiáng)的降低呈先增大后減小的趨勢(shì);RI40% 處理的株高增長(zhǎng)量和葉片數(shù)增長(zhǎng)量最大,分別為RI10% 的4. 07 倍和3. 61 倍,RI70% 的成活率和地徑增長(zhǎng)量最大且顯著高于RI10%,分別較RI10%增加了0. 51 倍和5. 87 倍。

2. 2 不同光強(qiáng)對(duì)瓊島楊幼苗葉片形態(tài)影響

3 種光強(qiáng)處理之間瓊島楊幼苗葉片的葉長(zhǎng)、葉寬、單葉面積、葉片數(shù)、單葉質(zhì)量、比葉面積均差異顯著,葉片長(zhǎng)寬比和含水量差異不顯著,隨著光照強(qiáng)度的降低,葉長(zhǎng)、葉寬、單葉面積和單葉質(zhì)量均顯著降低(表3)。遮陰脅迫的RI10% 處理下葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積、單葉質(zhì)量均顯著低于RI70% 和RI40% 處理,而RI40% 處理的葉長(zhǎng)、葉寬、單葉質(zhì)量低于RI70% 處理,但無(wú)顯著差異。瓊島楊幼苗葉片形態(tài)的變化體現(xiàn)了對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)性,光強(qiáng)對(duì)其葉片長(zhǎng)度、寬度、葉面積和單葉質(zhì)量的影響明顯,適度遮陰下可促進(jìn)幼苗葉片生長(zhǎng),強(qiáng)遮陰處理對(duì)幼苗葉片生長(zhǎng)有一定程度的脅迫作用。

2. 3 光照強(qiáng)度對(duì)瓊島楊幼苗生物量分配影響

由表4 可見(jiàn),3 種光強(qiáng)處理下,瓊島楊根、莖、葉以及總生物量,根生物量比和根冠比均呈顯著差異,表明光照強(qiáng)度對(duì)瓊島楊幼苗生物量有明顯影響。隨著遮陰的增加,幼苗的根、葉、總生物量均呈減小的趨勢(shì),莖生物量呈先增大后減少的趨勢(shì)。RI70% 處理的根生物量、根生物量比和根冠比最大,顯著高于RI40% 和RI10% 處理,根生物量分別是RI40% 和RI10% 的2. 0 倍和12. 7 倍,這說(shuō)明較高強(qiáng)度光照有利于瓊島楊幼苗根部生長(zhǎng);RI70% 和RI40% 處理的根、莖、葉生物量和總生物量均顯著高于RI10%,表明強(qiáng)遮陰脅迫不利于瓊島楊幼苗根莖葉的生長(zhǎng),適度遮陰一定程度上能促進(jìn)幼苗地上和地下部分的生長(zhǎng)。

2. 4 不同光強(qiáng)對(duì)瓊島楊幼苗葉片光合色素影響

由表5 可見(jiàn),瓊島楊幼苗在不同光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)1 年后,其成熟葉片的Chla、Chlb、Chl 和Car 含量,以及Chla/Chlb 和Car/Chl 差異顯著,因此,光照強(qiáng)度對(duì)瓊島楊幼苗葉片光合色素產(chǎn)生了明顯影響。隨著光照強(qiáng)度的降低,葉片的Chla、Chlb 含量和Chl 含量逐漸增加,這表明,弱光條件下瓊島楊幼苗葉片能通過(guò)增加Chl 含量來(lái)應(yīng)對(duì)弱光脅迫,增加對(duì)光能的利用;相反地,Chla/Chlb 隨光強(qiáng)的降低而下降,RI70% 處理的Chla/Chlb 顯著高于其它處理。Car 含量隨光強(qiáng)的降低而降低,Car/Chl 逐漸降低,其中RI70% 處理的Car/Chl 顯著高于RI40% 和RI10%。

2. 5 不同光強(qiáng)對(duì)瓊島楊幼苗葉片氣體交換參數(shù)影響

由表6 可見(jiàn),光照強(qiáng)度對(duì)瓊島楊幼苗葉片氣體交換參數(shù)有顯著影響。Pn 隨遮光程度的增加而顯著減小,在RI70% 處理下瓊島楊幼苗葉片的Pn 最大,分別是RI40% 和RI10% 的1. 72 倍和2. 16 倍。Tr 隨遮光強(qiáng)度的增加,先大幅度降低,后緩慢降低,RI70% 光強(qiáng)下葉片Tr最大,且顯著高于RI40%和RI10%。Ci 和Gs 與Pn 呈相同趨勢(shì)。WUE 隨遮光程度的增加逐漸降低,Ls 隨遮光程度的增加而顯著降低,在強(qiáng)遮陰脅迫RI10% 下的WUE 和Ls最大,且顯著高于RI70% 和RI40%。

2. 6 不同指標(biāo)相關(guān)性分析

瓊島楊幼苗生長(zhǎng)和光合特性隨光照環(huán)境而變化,各指標(biāo)間表現(xiàn)出一定程度的相關(guān)性(表7)。生長(zhǎng)性狀中D 與TB、LA 呈顯著正相關(guān)關(guān)系,與DW呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,DW 與TB、LA 呈顯著正相關(guān)關(guān)系;光合特性中,Pn 與生長(zhǎng)指標(biāo)呈正相關(guān),與Car、Tr、Ci 和Gs 均呈正相關(guān),與Chl、WUE、Ls 呈負(fù)相關(guān),并與Car 和Tr 呈顯著正相關(guān)關(guān)系,Ci 與Gs 呈顯著正相關(guān),WUE 和Chla 呈顯著正相關(guān)關(guān)系,Ls與Ci 和Gs分別呈極顯著負(fù)相關(guān)和顯著負(fù)相關(guān)。

3 討論

適宜的光強(qiáng)有利于植物幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育,植物的光合作用能力強(qiáng),能夠迅速合成養(yǎng)分,促進(jìn)有機(jī)物合成和生物量累積,從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。喜陽(yáng)植物更適應(yīng)較強(qiáng)的光照環(huán)境,如長(zhǎng)序榆[24]、樂(lè)昌含笑[25]等幼苗在較高光強(qiáng)下生長(zhǎng)和光合更強(qiáng);喜陰植物能耐較高的遮陰度,如謝君魔芋[26]、景東翅子樹(shù)幼苗[27];中性植物如棱角山礬幼苗在相對(duì)光強(qiáng)50% 下生長(zhǎng)最佳[26]。表型可塑性是植物通過(guò)生長(zhǎng)發(fā)育和形態(tài)特征調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)環(huán)境的變化[28]。一般來(lái)說(shuō),適度遮陰有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育[25]。光照強(qiáng)度對(duì)瓊島楊幼苗生長(zhǎng)發(fā)育有顯著影響,光照強(qiáng)度不同,瓊島楊幼苗的株高、地徑、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)、葉面積等形態(tài)特征參數(shù)隨之發(fā)生顯著變化,表明瓊島楊幼苗具有表型可塑性。隨著光強(qiáng)的降低,苗木的地徑、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積和單葉質(zhì)量逐漸降低,在一定遮陰條件下,植物幼苗通過(guò)伸長(zhǎng)枝條、增大葉片面積和質(zhì)量來(lái)獲取更多的光能,以滿足其生長(zhǎng)需求。因此,本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),較高光強(qiáng)環(huán)境下,瓊島楊幼苗地徑生長(zhǎng)量、葉片面積明顯增大,相對(duì)光強(qiáng)40% 時(shí)幼苗則偏向于株高生長(zhǎng),相對(duì)光強(qiáng)10% 時(shí)幼苗株高增長(zhǎng)量、地徑增長(zhǎng)量和葉片均明顯減小,這表明,70% 光照強(qiáng)度有利于瓊島楊幼苗植株和葉片的生長(zhǎng)發(fā)育,但幼苗對(duì)強(qiáng)遮陰脅迫的適應(yīng)性較差。這與不同光照強(qiáng)度下紅砂[1]、火力楠[28]幼苗形態(tài)生長(zhǎng)對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)具有一定的相似性。

光合作用是植物合成有機(jī)物和能量的根本途徑,是累積生物量和生理代謝的基礎(chǔ),植物在適宜的光照強(qiáng)度下光合作用更強(qiáng),根莖葉各部分生物量和總生物量累積較多[11,13,29]。瓊島楊幼苗根莖葉各部分生物量以及總生物量等參數(shù)均隨光強(qiáng)變化以適應(yīng)光環(huán)境的變化,與弱光脅迫相比,適宜光強(qiáng)下幼苗的根生物量、葉生物量、總生物量、根生物量比和根冠比顯著增大,表明較高的光強(qiáng)有利于其根莖葉的生長(zhǎng),隨著光強(qiáng)的降低,光合作用累積生物量逐漸減少,幼苗通過(guò)增加莖的生長(zhǎng)適應(yīng)光環(huán)境的改變,因此分配至莖的生物量先增大后降低,分配至根部和葉部的生物量逐漸降低,相對(duì)光強(qiáng)為70% 有利于瓊島楊幼苗地上地下部分的生長(zhǎng)和生物量的累積。

植物葉片的光合色素含量為響應(yīng)光強(qiáng)的變化,不同光強(qiáng)下各葉綠體色素指標(biāo)差異明顯[4,31],本研究中瓊島楊幼苗葉片Chla、Chlb 和Chl 含量隨光照強(qiáng)度降低而增加,這與代大川等[31]對(duì)光強(qiáng)對(duì)楨楠幼苗的影響研究結(jié)果基本一致。遮陰有利于光合色素的積累,這可能是因?yàn)楣夂仙胤e累會(huì)影響葉片對(duì)光能捕獲能力,植物可通過(guò)增加葉片Chl 含量來(lái)提高光能捕獲,Chlb 含量的增加可提高植物對(duì)藍(lán)紫光的利用效率,增加光能的吸收利用,來(lái)響應(yīng)弱光環(huán)境。同時(shí),Car 具有光破壞防御的功能[30],瓊島楊幼苗隨著光照強(qiáng)度的增加,Car 含量逐漸增大,在相對(duì)光強(qiáng)70% 時(shí)達(dá)到最大,這可能是為防御高光照對(duì)葉片的傷害。

光照強(qiáng)度對(duì)木本植物幼苗的光合氣體交換有顯著影響[28],本研究表明,瓊島楊幼苗葉片的Pn、Tr、Ci 和GS 隨光照強(qiáng)度的降低而顯著降低,而WUE 和Ls 隨之增大,這與樂(lè)昌含笑[25]等陽(yáng)性樹(shù)種的變化趨勢(shì)一致,相對(duì)光強(qiáng)70% 時(shí)幼苗葉片的Pn、Tr、Ci 和GS 均最大,顯著高于相對(duì)光強(qiáng)40% 和10%,WUE 和Ls 則顯著低于相對(duì)光強(qiáng)40% 和10%,這說(shuō)明相對(duì)光強(qiáng)70% 下的瓊島楊幼苗氣體交換能力強(qiáng)于另外2 個(gè)光強(qiáng),表現(xiàn)出更強(qiáng)的光合作用,植株生長(zhǎng)迅速,這表明適度遮陰有利于其幼苗的光合作用和氣體交換。

分析各指標(biāo)相關(guān)性發(fā)現(xiàn),Pn 與生長(zhǎng)指標(biāo)之間呈正相關(guān),Chla 含量與形態(tài)生長(zhǎng)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān),蒸騰速率和凈光合速率呈顯著正相關(guān),這是因?yàn)檎趄v速率的提高不僅能加快水分和物質(zhì)傳輸,還可促進(jìn)CO2通過(guò)氣孔進(jìn)入植物體內(nèi),進(jìn)而提高光合速率[12],胞間CO2 濃度與氣孔導(dǎo)度呈顯著正相關(guān),氣孔限制值與胞間CO2 濃度和氣孔導(dǎo)度呈極顯著負(fù)相關(guān)和顯著負(fù)相關(guān),這是因?yàn)闅饪紫拗崎_(kāi)度影響外界CO2進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),從而影響胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度。諸多報(bào)道表明,適當(dāng)弱光環(huán)境對(duì)植物苗木生長(zhǎng)有利,本研究結(jié)果也支持了這一觀點(diǎn)。

結(jié)合本文研究和課題組前期調(diào)查研究推測(cè),隨著瓊島楊幼苗不斷生長(zhǎng)發(fā)育,其對(duì)光照需求越來(lái)越多,而在喬灌木高度郁閉的林下,雖然種子大量萌發(fā),但幼苗保存率低,底層幼苗和幼樹(shù)獲得的光能不足,生長(zhǎng)發(fā)育被抑制,導(dǎo)致種群自然更新能力受到制約,因此,過(guò)高的森林郁閉度是限制瓊島楊自然更新、導(dǎo)致天然個(gè)體急劇減少的原因之一。

4 結(jié)論

適宜的光照條件對(duì)瓊島楊幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要,瓊島楊為強(qiáng)陽(yáng)性樹(shù)種,其幼苗對(duì)弱光的適應(yīng)性較差,光照過(guò)弱不利于其生長(zhǎng)發(fā)育,在相對(duì)光強(qiáng)70% 時(shí),調(diào)節(jié)了植株表型特征和光合色素,有利于其生長(zhǎng)、生物量累積和光合作用,促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育,說(shuō)明瓊島楊幼苗在相對(duì)光強(qiáng)70% 下較其他光照強(qiáng)度具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。

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(編輯:郭玥微)

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