《粤北天井山国家森林公园三种林木在2008 年特大冰雪灾害后的恢复》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粤北天井山国家森林公园三种林木在2008 年特大冰雪灾害后的恢复（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、生态环境学报 2012, 21(6): 1009-1015 http:/ Ecology and Environmental Sciences E-mail: 基金项目：国家自然科学基金面上项目（ 30970544） 作者简介：李博文（1985年生），男，硕士研究生，研究方向：保育生态学。E-mail: *通信作者：黄忠良，研究员，博士生导师。E-mail: 收稿日期： 2012-04-09 粤北天井山国家森林公园三种林木在 2008 年 特大冰雪灾害后的恢复 李博文1,2，董蕾3，叶万辉2，黄忠良2*，沈勇1,2，孔波1,21. 中国科学院华南植物园，广东 广州 510650；2. 中国
2、科学院研究生院，北京 20049；3. 华南农业大学，广东 广州 510642 摘要：自2008年5月至2009年8月(共480 d)，对遭受2008年特大冰雪灾害的广东省北部天井山国家森林公园中受灾点(海拔700 m)和未受灾点(海拔550 m)的3种植物：樟树(Cinnamomum camphora)、荷木(Schima superba)和罗浮栲(Castanopsis Fagaceae)进行对比实验。选择生理指标为：光系统II最大光化学量子效率(Fv/Fm)、比叶面积(SLA)、叶干物质重(LDMC)、单位叶面积氮含量(Na)、单位叶面积多酚含量(Phena)。研究结果显示：3受灾种Fv
3、/Fm均无下降；受灾罗浮栲、荷木的其他各指标在300 d后已恢复至正常水平，而受灾樟树的各生理指标在300 d后仍显著低于正常(p0.01)。 2.4 3 种植物单位面积上多酚含量(Phen a)、氮含量( Na)雪灾后的恢复 樟树受灾全年Phena均高于正常，尤其在150、240及480 d时显著高于正常(p0.1)。荷木受灾与正常在受试期间均无显著差异；罗浮栲虽然在150 day时受灾显著高于正常(p0.1)，但在240 d后与正常无显著差异。 樟树在Na上出现了全年受灾植株几乎都显著高于正常的情况(p0.1)；而荷木受灾虽高于正常状态，但并不显著；罗浮栲虽在150 d时出现了受灾显著高于
4、正常的情况(p0.1)，但其余月份均不显著。Na在受灾植株叶片中高于正常说明有更多的氮投入在相同面积叶片中。另外，荷木和罗浮栲在受灾后330 d即恢复至与正常无显著差异的水平，而樟树受灾种至480 d仍与正常有显著差异(p0.05)。 3 讨论 3.1 光系统 II 在雪灾后损伤无累积效果： 植物在正常状态下光系统II最大光化学量子产量(Fv/Fm)指标变化很小且不具种间差异,多数植物该指标在0.85左右。而植物在受到胁迫后该指标会发生明显降低18。3种植物的该指标在受试的480 d内，正常种与受灾种均无显著差异(图4A, 4B, 4C)。这可能是由于从受损伤的主茎和分枝上重新生长的叶片对新的
5、光环境的适应在捕获光能的光化学过程没有出现明显的失调的现象,同时光化学一般对低温不敏感6。Yoshio等10研究水青岗寒潮后新萌芽发现，植物的早期生长萌芽所需的能量是由以前的光合产物积累的。而本研究发现，新萌芽光系BLDMC(g/g)0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50C0 100 200 300 400 500LDMC(g/g)0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50ALDMC(g/g)0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50ESLA(cm2/g
6、)05101520253035FDAY100 200 300 400 500SLA(cm2/g)05101520253035DSLA(cm2/g)05101520253035图 5 LDMC 和 SLA 在雪灾后的恢复 A:樟树；B: 荷木；C: 罗浮栲；d：受灾；n：正常 Fig. 5 LDMC and SLA of three species after freezing disaster. A: CC; B: SS; C: CF.Corner marker: d: damage; n: normal LDMC/(gg-1) LDMC/(gg-1) LDMC/(gg-1) SLA/(cm2
7、g-1) SLA/(cm2g-1) SLA/(cm2g-1) 李博文等：粤北天井山国家森林公园三种林木在2008年特大冰雪灾害后的恢复 1013 统II没有受到胁迫，即胁迫在受灾后新萌芽光系统II没有积累效果。 3.2 雪灾后冠层改变导致生理指标改变： SLA是单位干物质的叶面积，体现了叶片捕获光照资源的能力19。一般认为，高SLA植物通常生长在较丰富资源的环境，而SLA较低的植物通常叶片投资较高，能够适应较恶劣环境20-21。而在我们的研究中发现受灾后3物种的SLA均低于正常生长种(仅有显著与否的区别)，即表现出植物叶片在单位面积上投入了更多物质。这可能是由于单位面积的Na(图6D, 6E,
8、 6F)或Phena(图6A, 6B, 6C)的含量上升造成，进行相关性分析后发现：受灾地区的3个物种SLA与Na均呈现极显著负相关关系(p0.005)，受灾地区的罗浮栲SLA与Phena也呈现出极显著的负相关关系(p0.001)。 另外，存在于不同林型的普遍SLA规律是随冠层高度的增加而递减22-24，这是由于叶片对冠层光强梯度的适应造成的25。受试3物种本处在天井山森林公园的中下林层，但这次雪灾造成了冠层破坏使受试物种直接暴露在阳光下，这或许也是SLA下降的原因。而根据Hahlbrock等26和Tattini等27对于Phen的研究及Chabot等28; Lemaire等29; Ellsw
9、orth等30; Evans31对N的研究显示，光通量的升高会导致植物叶片Phen及N含量的上升，这可能是3物种受灾后叶片两物质含量上升的原因。并且，3种植物受灾后叶片剩余率较低(表2)，新萌叶片较未受灾地区的新萌叶需承担更多功能，这也可能是受灾地区N、Phen含量上升的原因。 3.3 樟树雪灾后的变化 Poorter和Garnier 32研究发现SLA和LDMC反应了快速生物量生产(SLA 高LDMC低)和有效营养累积(SLA 低LDMC高)的权衡。在这3个物种APhena(mg/cm2)0.00.20.4BPhena(mg/cm2)0.00.20.4C0 100 200 300 400 5
10、00Phena(mg/cm2)0.00.20.4DNa(mg/cm2)0.00.40.81.2ENa(mg/cm2)0.00.40.81.2FDAY0 100 200 300 400 500Na(mg/cm2)0.00.40.81.2图6 Phen a及 Na在雪灾后的恢复 A:樟树；B: 荷木；C: 罗浮栲；d：受灾；n：正常 Fig.6 Phen and nitrogen on the basic leaf area of three species after freezing disaster. A: CC; B: SS; C: CF.Corner marker: d: damage;
11、 n: normal Phena/(mgcm-2) Phena/(mgcm-2) Phena/(mgcm-2) Na/(mgcm-2) Na/(mgcm-2) Na/(mgcm-2) 1014 生态环境学报 第21卷第6期（2012年6月） 的正常植株中，樟树具有最高的SLA和最低的LDMC，即在天井山国家森林公园生长的正常樟树是处在快速生长模式下的，而受灾后480 day内的调查显示，受灾樟树的SLA在3种受灾种中最低而LDMC最高，即其转变生长模式为积累营养型。这一模式特征在其他两个物种的正常和受灾种中均不明显。 受灾地区樟树的叶片保存率较荷木和罗浮栲都要高(56.67%27.32%)，但
12、其生长模式发现了改变，且各生理指标均在300 d后并未回复。樟树耐寒性不强33，一般以江西、浙江、福建等东南省份为最多34。天井山国家森林公园中的樟树均为人工种植种(表1)，广东地区的环境特征可能对其生长繁殖并非最佳。从本次研究中可以看出，虽然受灾3物种叶片保存率樟树最高，但除光系统II未受到损伤外，受灾樟树其他指标均出现了比其他两本地种晚恢复的现象，即其余两物种的受灾种在受灾后300 d后已经与正常种无差异，而樟树在受灾后480 d仍与正常种有显著差异。并且，受灾后樟树改变生长模式为积累营养型。这可能是其为跨境引种，生长条件并非最佳，在受到胁迫后需要更长时间恢复，且及时改变生长模式来应对胁迫
13、的方式。 致谢： 感谢中国科学院华南植物园沈浩老师、徐志防老师以及中国气象中心的王春林博士给予的帮助。他们提供的气象资料起到了很大的辅助作用。 参考文献： 1 FRANKLIN J F, SWANSON F J, HARMON M E, et al. Effects of global climatic change on forests in northwestern North AmericaJ. Northwest environment journal, 1991, 7(2): 233-254. 2 VIRGINIA H D, LINDA A J, STEVE M, et al. Th
14、e interplay between climate change, forests, and disturbancesJ. Science of the Total Environment, 2000, 262: 201-204. 3 VIRGINIA H D, SUZANNE C B. Challenges in the development and use of ecological indicatorsJ. Ecological Indicators, 2001,1: 3-10. 4 曹坤芳, 常杰. 突发气象灾害的生态效应: 2008年中国南方特大冰雪灾害对森林生态系统的破坏J.
15、 植物生态学报, 2010, 34(2): 123-124. 5 肖文发. 由亚热带常绿阔叶林雨雪冰冻灾害引发的思考J. 林业科学, 2008, 44(4): 2-3. 6 quist G, Huner N P A. Photosynthesis of overwintering evergreen plantsJ. Annual Review of Plant Biology, 2003, 54: 329-355. 7 Mouhssin O, Sylvain L, Nathalie N, et al. Gene expression in potato during cold exposure, changes in carbohydrate and polyamine metabolismsJ. Plant science, 2008, 175(6): 839-852. 8 YING J, LEE E A, TOLLENAAR M. R
