复层林中闽楠幼树生长和生理特性的研究

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本文以杉楠复层林、檫楠复层林和闽楠纯林中的7年生闽楠幼树为研究对象,通过测定其生长指标、叶片形态指标、光合参数、荧光参数、生理指标和养分含量,分析复层林模式对林下闽楠的生长特性和生理特性的影响,探讨闽楠幼树在不同复层林模式下的生理机制和适应性,为培育珍贵用材和大径材、改善林分结构提供科学依据。主要研究结果如下:(1)复层林模式对闽楠幼树的生长产生了显著影响。杉楠复层林中的闽楠幼树生长最好,纯林次之,檫楠复层林最差。与纯林相比,杉楠复层林中闽楠幼树的胸径增量和树高增量分别高46.61%和43.87%,檫楠复层林中闽楠幼树的胸径增量和树高增量分别低20.75%和26.53%。(2)复层林模式对闽楠幼树的叶片形态产生了显著影响。复层林中闽楠幼树的叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和叶片含水量均显著低于纯林中的闽楠幼树,檫楠复层林中闽楠幼树的比叶面积显著大于杉楠复层林和纯林中的闽楠幼树,复层林中闽楠幼树通过叶片形态的变化来适应光照的减弱。(3)复层林模式对闽楠幼树的光合作用产生了显著影响。在一年中,复层林中闽楠幼树叶片的光合色素含量显著高于纯林,檫楠复层林中的闽楠幼树叶片的光合色素含量最高,杉楠复层林次之,纯林最低;复层林下闽楠幼树通过叶片光合色素含量的增加来增强捕光能力,并提高光能的有效利用。在生长旺盛季(5月和8月),杉楠复层林中闽楠幼树的光合和固碳能力最强,纯林次之,檫楠复层林最差。(4)复层林模式对闽楠幼树的荧光特性产生了显著影响。纯林中闽楠幼树的实际量子产量(Y(Ⅱ))、光化学淬灭系数(qP)和表观电子传递速率(ETR)较低,非光化学淬灭系数(NPQ)较高,因其所处环境光照充足,需要以较高热耗散避免强光对PSⅡ反应中心的损伤。与纯林相比,檫楠复层林中闽楠幼树的Y(Ⅱ)、qP和ETR增大,NPQ降低,这说明林下闽楠光能转化效率和电子传递活性增强,热耗散减少,有利于最大限度利用光能,这是闽楠幼树对上层林冠遮荫的适应性改变。杉楠复层林中闽楠幼树所处环境在生长旺盛季光照充足,故其荧光参数的表现与纯林闽楠相当,但NPQ略低,减少了光能以热量形式耗散的份额,有利于维持光能的利用效率。由初始荧光值(Fo)、最大荧光值(Fm)和最大量子产量(Fv/Fm)可以看出,纯林中的闽楠幼树所受环境胁迫最大,杉楠复层林中的闽楠幼树的表现最好,复层林有利于维持下层幼树光合机构的稳定性。(5)复层林模式对闽楠幼树的生理特性产生了显著影响。在一年中,纯林中闽楠幼树的超氧化物歧化酶(SOD)活性最高,杉楠复层林和纯林中闽楠幼树的过氧化氢酶(CAT)活性高,檫楠复层林中闽楠幼树的过氧化物酶(POD)活性最高,纯林中闽楠幼树的可溶性糖(SS)在7月和9月含量高,可溶性蛋白(SP)含量在三种林分闽楠幼树中无显著差异,檫楠复层林中闽楠幼树的脯氨酸(PRO)含量在1月最高,杉楠复层林和纯林中闽楠幼树的PRO含量在7月和9月最高,纯林中闽楠幼树的丙二醛(MDA)含量最高。复层林中的闽楠所受环境胁迫更小,其生理变化更稳定。(6)复层林模式对闽楠幼树的元素含量及其动态变化产生了显著影响。复层林中闽楠营养元素的利用策略与纯林中闽楠幼树不同。复层林中闽楠幼树叶片在部分时段提高或降低某些营养元素含量,改变叶片中各种营养物质的吸收和利用效率,来响应环境的变化,并确保植株的正常生长发育,从而在异质光环境中建立不同的生长策略。三种林分中的闽楠幼树均在1月、7月和10月受到P限制,在4月受到N限制。综上所述,檫楠复层林中的闽楠幼树叶形态和光合色素含量的适应性改变使其捕捉和利用光能的能力提高,光合系统吸收的能量用于光化学反应的比例升高,而且生理代谢较稳定,但仍不能弥补光亏缺产生的负面影响,因此,其生长量最低。杉楠复层林中的闽楠幼树叶形态和光合色素含量的适应性改变也使其捕捉和利用光能的能力提高,且生长旺盛季光照充足,光合和固碳能力最强,生理代谢较稳定,受环境胁迫最小,所以生长状况最好,其生长量最高。杉木和闽楠幼树以本试验密度搭配,可以获得良好的培育效果;而在现有密度的檫木林下种植闽楠幼树,培育效果不好。
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