不同生境下木棉幼苗叶性状和光合特性研究.pdf
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1、/不同生境下木棉幼苗叶性状和光合特性研究张月萍 张梦婷 李敏瑄 代鹏跃 李润泽 王妍方(西南林业大学 地理与生态旅游学院 云南 昆明)摘要:植物的叶性状和光合特性会调整权衡分配机制以适应异质生境 以云南勐腊、元江两地的 生木棉幼苗为研究对象 实地测定叶面积、叶宽、叶鲜重、叶片含水量等 个叶功能性状和净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等 个光合参数 分析其在不同生境下的差异和相互关系 探讨光合特性对叶性状的响应 结果显示:不同生境下的木棉幼苗叶性状和光合特性之间存在差异()并具有显著相关性()叶性状各观测指标对木棉光合特性具有较强影响 其中叶宽、叶鲜重、比叶面积和饱和重对木棉幼苗光合指标的解释率较高
2、 是影响木棉幼苗光合特性的主要叶性状指标 结果表明 在不同生境下植物叶性状与光合特性的差异性与响应关系显示了植物在应对环境变化下不同的生存策略关键词:木棉 叶性状 生境 幼苗 光合特性中图分类号:文献标识码:文章编号:()():.()()().()().:第 卷 期 年 月 西 部 林 业 科 学 收稿日期:基金项目:云南省农业基础研究联合专项基金()第一作者简介:张月萍()女 硕士研究生 主要从事植物地理学研究:通信作者简介:王妍方()女 讲师 主要从事森林生态学研究:植物在长期的进化和演变过程中 常常会采取平衡不同功能特征之间的资源分配方式 以增强对环境的适应力 塑造出了符合环境需求的叶片
3、结构及光合特性 叶片是植物进行物质与能量转换的主要场所 植物叶片的功能特征能够反映其对光能利用程度的调节策略 即叶片通过结构和生理机制来调节碳同化、光截获和水分利用等过程 从而反映出植物叶片对光能利用的生态机制 植物通过光合作用把光能转化为化学能 这是光合作用的主要过程 同时也是植物生长发育的重要过程 光合作用作为一种重要的生命活动 除了遗传因素之外还受到多种环境因素的调控 植物与环境的相互关系已成为植物生理学和生态学领域的一个重要课题 环境要素的空间异质性很大 在海拔、空气温度、大气压强、光照强度、空气湿度等方面存在较大差异 从而造成植物对不同生境表现出特异的响应 因此研究不同生境下植物特别
4、是其幼苗的光合特性对叶性状的差异与相关性 有助于理解植物叶片功能性状对异质生境的响应机制木棉()为木棉科()木棉属()的植物 又称英雄花、攀枝花 它在干热河谷、稀树草原和热带雨林内均能良好生长在区域内的水土保持、生态恢复建设中 成为群落的优势种 对于该类地区水土保持与生态恢复起到重要作用 目前 围绕施肥、温度、遮荫、盐胁迫、干旱胁迫等因素对植物光合生理特性的影响展开了广泛的研究 有关木棉的研究主要集中在观赏价值、繁殖栽培、树形结构、医药健康等方面 而针对不同生境下木棉尤其是幼苗的叶性状与光合生理特性的研究较为欠缺 并且幼年期的苗木处于植物整个生活史中最为脆弱、对环境变化最为敏感的时期 研究其对
5、环境的响应策略尤为重要 本文观察和测定元江和勐腊两地不同生境下的木棉幼苗的叶性状和光合特性 目的在于分析木棉幼苗在不同生境下叶性状和光合生理特性的响应变化 比较其适应性差异 对于未来木棉的人工培育与驯养 以及在各类环境中的反馈机制与调整策略的探讨提供重要的科学依据 材料与方法 研究区概况试验地位于云南省元江国家级自然保护区(、)(下称元江)和西双版纳国家级自 然 保 护 区 勐 腊 片 区(、)(下称勐腊)勐腊县地理条件优越 属亚热带季风气候全年气候温暖湿润 海拔 平均气温 平均相对湿度为 元江地处低纬高原属热带性干热河谷气候 干湿季节分明 雨热同期 平均气温 平均相对湿度 试验材料为广布于云
6、南省元江与勐腊地区的自然生长的木棉实生苗 每个生境下随机选取测定木棉不同生境的环境因子见表 两个生境中海拔、坡度、最高气温、年降水总量、平均气温、平均相对湿度、日照时数均具有显著差异()其中 勐腊地区的海拔、年降水总量、平均相对湿度均高于元江地区 而元江地区的坡度、最高气温、平均气温、日照时数高于勐腊 可见 勐腊的水分条件要优于元江 但元江的热力条件优于勐腊表 勐腊和元江的环境因子概况 生境海拔/坡度/()坡向最低气温/最高气温/年降水总量/勐腊 元江 生境平均气温/平均水气压/平均相对湿度/平均最低气温/平均最高气温/日照时数/勐腊 元江 注:表中数据为平均值标准误差 同列数据不同小写字母表
7、示差异显著()下同 木棉幼苗光合参数测定根据在研究区选取的样地 每个生境下随机选 株幼苗 选择在 年 月的晴朗天气测定木 棉 幼 苗 的 净 光 合 速 率()、气 孔 导 度()、蒸腾速率()、胞间 浓度()、大气温度()、相对湿度()等光合日参数 第 期 张月萍等:不同生境下木棉幼苗叶性状和光合特性研究测定时选取长势良好健康的叶片 重复测定 组数据 求平均值作为观测结果 采用便携式光合作用仪 作为测量仪器 测定方式为活体测量每小时测定 次 叶性状测定利用 便携式激光叶面积仪()测定叶宽()、叶长()、叶 面 积()、周 长()等叶性状数据 再使用岛津分析天平()称其鲜重()、饱和重()和叶
8、片干重()计算比叶面积()/比叶质量()/叶片干物质含量()/叶片含水量()()/数据处理采用 和 .软件对数据进行统计分析 选取单因素()和 法进行方差分析和多重比较对两地木棉幼苗的叶性状和光合特性进行差异分析 采用 法对叶性状的各生理参数与光合特性因子进行相关性分析 并使用多元线性逐步回归法确定光合特性对叶性状的响应关系 利用 软件作图 结果与分析 叶性状差异及相关性分析叶片是植物生命活动的基础单元 也是植物与环境之间能量存储与转换的枢纽器官 而叶功能性状是反映植物光特性的核心指标 不同生境下木棉的叶性状差异如表 所示 两个地区的叶面积、叶长、叶周长和比叶面积均存在显著差异()且除比叶面积
9、外勐腊地区的叶性状特征值均高于元江 而叶宽、周长、叶鲜重、叶干重、饱和重、比叶质量和叶片干物质含量无显著性差异表 不同生境下木棉幼苗叶性状差异 生境叶面积/叶长/叶宽/周长/叶鲜重/饱和重/勐腊 元江 生境叶干重/含水量/比叶面积/比叶质量/叶片干物质含量勐腊 元江 图 木棉幼苗叶性状的相关性分析注:勐腊叶性状各指标相关性 元江叶性状各指标相关性代表相关性显著()代表相关性极显著()代表相关性极显著()图中蓝色填充表示负相关红色填充表示正相关圆圈大小和颜色深浅表示相关关系的大小下同 西 部 林 业 科 学 年通过皮尔逊相关性分析可知:勐腊地区木棉幼苗叶面积、叶长、叶宽、周长、叶片含水量、比叶面
10、积与比叶质量、叶片干物质含量呈极显著负相关 与其余各指标呈极显著正相关 鲜重、饱和重、干重与比叶面积呈极显著负相关 与其他各指标呈极显著正相关 叶干重与叶片含水量呈显著负相关 与其他各指标呈极显著正相关(图)元江地区叶面积、叶长、叶宽、周长、鲜重、饱和重、干重之间均呈极显著正相关 叶片含水量和比叶面积、比叶质量和叶片干物质含量呈极显著正相关叶片含水量、比叶面积与鲜重、干重、饱和重、比叶质量、叶片干物质含量呈极显著负相关 整体上木棉叶性状各观测指标之间相关性较强(图)光合特性差异分析不同生境下木棉幼苗的光合特征差异见表 其中 净光合速率与蒸腾速率之间的差异不显著但气孔导度、用于气体交换的叶片温度
11、、胞间二氧化碳浓度和相对湿度均存在显著性差异()总体而言 勐腊地区的相对湿度、气孔导度和胞间二氧化碳浓度均高于元江地区 这与勐腊水分条件优异有关 元江木棉幼苗的蒸腾速率、净光合速率和叶片温度 个指标参数略高于勐腊 木棉幼苗叶性状与光合特性的关系分析 光合特性与叶性状的相关性分析 个木棉叶性状与 个光合特性的相关性分析见表 表 不同生境木棉幼苗光合生理参数特征 生境蒸腾速率/净光合速率/胞间二氧化碳浓度/气孔导度/叶片温度/相对湿度/勐腊 元江 表 木棉幼苗叶性状与光合速率间的相关性 指标叶面积叶长周长叶宽叶鲜重饱和重叶干重含水量比叶面积比叶质量干物质含量蒸腾速率 净光合速率 叶长 周长 叶宽
12、叶鲜重 饱和重 叶干重 含水量 比叶面积 比叶质量 干物质含量 蒸腾速率 净光合速率 气孔导度 注:表示在 水平上极显著相关 表示在 水平上显著相关由表 可知 在叶性状之间 叶面积与叶长、叶宽、周长、叶鲜重、饱和重、叶干重呈极显著正相关(下同)与比叶质量呈显著负相关(下同)叶长与叶宽、周长、叶宽、叶鲜重、饱和重、叶干重极显著正相关 周长与叶宽、叶鲜重、饱和重、叶干重极显著正相关 叶宽与叶鲜重、饱和重、叶干重、叶片含水量极显著正相关 叶鲜重与饱和重、叶干重、比叶质量、干物质含量极显著正相关 与含水量、比叶面积极显著负相关 饱和重与叶干重、比叶质量、干物质含量极显著正相关 与含水量、比叶面积极显著
13、负相关 叶干重与比叶质量、干物质含量极显著正相关 与含水量、比叶面积极显著负相关 含水量与比叶面积极显著正相关 与比叶质量、干物质含量极显负相关 比叶面积与与比叶质量、干物质含量极显负相关 比叶质量与干物质含量极显负相关 第 期 张月萍等:不同生境下木棉幼苗叶性状和光合特性研究光合特性中 净光合速率、蒸腾速率与气孔导度之间均呈极显著正相关 叶性状和光合特性中 蒸腾速率与叶片含水量、比叶面积为极显著正相关 与叶鲜重、饱和重、叶干重、比叶质量、干物质含量极显著负相关 净光合速率与叶面积、叶长、叶宽、周长、含水量、比叶面积极显著正相关 气孔导度与叶面积、叶长、叶宽、周长、叶宽、叶鲜重、饱和重极显著正
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