极小种群天目铁木光合生理的研究

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作为极小种群野生植物种之一,天目铁木(Ostrya rehderiana)仅分布于浙江西天目山,现存野生成体只有5株,属于国家一级保护植物。本论文以分布于西天目山的天目铁木幼苗(小于10年)、人工林成株(约40年)和自然成株(约100年)为对象,通过野外和室内试验,分别测定了6月、8月和10月对3个主要生长季的光合日变化、叶绿素荧光参数和叶绿素含量等光合生理特征。
  在此基础上,本文着重开展了如下研究:(1)对比分析了不同生长发育阶段的天目铁木植株的季节性光合生理特征;(2)在植株的植冠内,对比分析了天目铁木幼苗、自然植株和人工林植株在不同方位(阳面和阴面)的季节性光合生理特征;(3)对比分析了自然植株植冠上层和下层在不同季节的光合生理特征。
  主要研究结果如下:
  (1)天目铁木幼苗、人工林植株和自然植株的光合生理特征不同。总体表现为天目铁木幼苗的净光合速率(Pn)>自然植株>人工林植株。天目铁木幼苗的实际光化学量子产量Y(Ⅱ)>自然植株,而天目铁木的叶绿素总含量(Chla+b)表现为人工林植株的>幼苗>自然植株的趋势。
  (2)在6月、8月和10月3个主要生长季中,天目铁木幼苗、人工林植株和自然植株的光合生理特征不同。幼苗的Pn日均值随生长季,表现出逐渐降低的趋势,即6月>8月>10月,自然植株和天目铁木人工林植株也表现出同样趋势。天目铁木幼苗的Y(Ⅱ)表现为8月>6月>10月;在自然植株中,Y(Ⅱ)则表现为10月>6月>8月的趋势。天目铁木幼苗和自然植株的Chla+b表现出8月>6月>10月的趋势,而人工林植株的Chla+b则为8月>10月>6月。
  (3)在天目铁木植冠的不同方位,幼苗、人工林植株和自然植株的光合生理特征在不同生长季有不同程度的差异,其中阳面叶片的Pn日均值大于阴面。随着季节的变化,在自然植株植冠内部上层,叶片在6月和10月的Pn日均值大于下层。
  (4)在不同的生长季,天目铁木幼苗、人工林植株和自然植株不同植冠方位的光合日变化主要包括两种形式,其中在6月,幼苗(阴面和阳面)、人工林植株(阴面和阳面)和自然植株上层(阴面和阳面)的Pn日变化均表现为双峰型曲线,有明显的午休现象,而自然植株下层(阴面和阳面)的Pn日变化均为单峰型曲线;在8月,幼苗(阴面和阳面)、人工林植株上层(阴面和阳面)以及自然植株上层和下层(阴面和阳面)的Pn日变化均为双峰型曲线,有明显的午休现象。天目铁木幼苗(阴面和阳面)、人工林植株上层(阴面和阳面)以及自然植株上层和下层(阴面和阳面)在10月份的Pn日变化均为单峰型曲线。
  (5)相关分析结果表明,影响不同冠层不同方位的天目铁木光合作用的环境因子主要是光合有效福射(PAR),且相关系数都超过了0.5。
  在天目铁木植冠的不同方位,阳面叶片的光合有效辐射、气孔导度、蒸腾速率、PSⅡ最大光化学量子产量Fv/Fm、实际光化学量子产量Y(Ⅱ)、表观光合电子传递ETR速率及光化学淬灭qP均分布大于阴面,胞间CO2浓度、温度、大气水浓度、CO2浓度浓度相对适中,但Chla+b和非光化学淬灭NPQ相对较低。
  在天目铁木植冠阴面,其叶片中较低的PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、表观光合电子传递速率和相对较高的非光化学淬灭,说明其光合作用过程中的电子传递速率较低,最终导致天目铁木植冠内阴面叶片具有较低的光合能力,这点与天目铁木植冠阴面叶片净光合速率的测定结果吻合。
  天目铁木自然成株植冠的不同层次,其净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、PSⅡ最大光化学量子产量Fv/Fm、实际光化学量子产量Y(Ⅱ)、表观光合电子传递ETR速率及光化学淬灭qP,一般表现为从上层到下层逐渐下降的趋势,表明光合能力在冠层中从上层到下层依次递减,但是Chla+b则是植冠下层大于植冠上层。
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