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1、光照对麻栎和化香幼苗生长、光合特性和生物量分配的影响报告人：杨报告人：杨报告人：杨报告人：杨 莹莹莹莹导导导导 师：刘艳红师：刘艳红师：刘艳红师：刘艳红课题调研及幼苗培育课题调研及幼苗培育课题调研及幼苗培育课题调研及幼苗培育数据收集和实验方法数据收集和实验方法数据收集和实验方法数据收集和实验方法研究成果和探索研究成果和探索报告内容报告内容 鄂东南地区以低山丘陵为主，气候温和湿润，水热条件优越；区内植被分布垂直地带性明显，自低而高为常绿阔叶林过渡为常绿落叶阔叶林和落叶阔叶林，针叶林呈镶嵌式穿插于其它森林类型间，或针叶林混生于阔叶树中。实地调研鄂东南地区实地调研鄂东南地区林下幼苗更新情况林下幼苗更
2、新情况幼苗种子采集幼苗种子采集地点地点 研究区域位于大别山余脉的湖北省浠水县清泉镇，为低山丘陵地区地貌, 年平均气温 16.9C, 年平均降雨量1350 mm，70% 的降水集中在4-8 月；林地土质多为麻骨土和山地黄沙土，有机质含量介于 0.69%-1.264% 之间，含氮量为 0.096%，含磷量为 0.072%，含钾量约为1.441%, pH 值5.5-6.5。湖北宜昌三峡大学温室湖北宜昌三峡大学温室种苗种苗培育培育实验方法实验方法采用非直角双曲线模型方法拟合Pn-PFD曲线方程，计算如下参数：表观光量子效率(AQY)；最大净光合速率(Pmax)；暗呼吸速率(Rd)；光补偿点(LCP);
3、达到90%Pmax的PFD的光饱和点(LSP)。LI-6400 便携式光和系统生长量测定：5月中旬11月上旬每周统计两种植物的死亡情况。随机选择相同处理的幼苗6株，分别于6月中旬和8月中旬收获一次。生物量和生长指标：将每次收获的植株分为根、茎、叶3部分，扫描所有叶片并WinRihzo系统分析叶面积，烘干后称重。计算如下参数：比叶面积(SLA，总叶面积/总生物量，m2kg-1)、叶面积比(LAR，总叶面积/植株总重，m2kg-1)、叶生物量比(LMR，叶重/植株总重，mgg-1)、茎生物量比(SMR，茎重/植株总重，mgg-1)、根生物量比(RMR，根重/植株总重，mgg-1)求出平均相对生长速
4、率(RGR，mgg-1d-1)和净同化率(NAR，m2g-1d-1)。实验方法实验方法光照（L）和树种（S）作为2个独立的影响因子，在SPSS16.0软件中采用两因素方差分析（Univarate）法检验它们及其交互作用对树种形态和生理参数影响的显著性差异。如果影响显著（P0.05），用一元方差分析（One-way ANOVA）和最小显著差数法（LSD）分别检验不同光照下的不同树种幼苗参数的差异性程度。统计每周两种树种幼苗存活植株数各占初始植株总数的百分比，制作幼苗成活率周变化表。数据统计数据统计光合拟合曲线光合参数计算光合特性光合特性光合特性光合特性成活率周变化相对生长率生长生长生物量参数统计
5、净同化率生物量分生物量分生物量分生物量分配配配配实验结果实验结果表表1 不同生长光强下（不同生长光强下（25 %、12%、6%和和3%自然光）麻栎和化香幼苗叶片的气体交换参数及光合拟合相关系数自然光）麻栎和化香幼苗叶片的气体交换参数及光合拟合相关系数Table 1 Gas exchange parameters and light fitting correlation coefficient for the seedlings of Q. acutissima and P. strobilacea grown under four different light regimes (25%,
6、12%, 6%, and 3% full sunlight)树种光照强度AQY/ Pmax/LSP/LCP/Rd/R2Tree speciesLight regime/%(molmol 1)(molm-2s-1)(molm-2s-1)(molm-2s-1)(molm-2s-1)麻栎25%0.0360.004A,a5.000.53A,a457.613.8A,a21.693.97A,a0.610.09A,a0.999Q. acutissima12%0.0380.003A,a4.870.39A,a411.345.2AB,a14.553.36AB,a0.450.07AB,a0.9976%0.0490.
7、003B,a3.330.21A,a289.332.6BC,a11.711.71AB,a0.260.05B,a0.9983%0.0500.006B,a3.360.55A,a223.746.5C,a5.362.90B,a0.290.10B,a0.999化香25%0.0380.005A,a6.310.56A,a486.620.2A,a15.372.40A,a0.560.11A,a0.999P. strobilacea12%0.0370.005A,a5.190.84AB,a379.742.2AB,a12.082.79A,a0.490.15A,a0.9986%0.0370.016A,a2.010.51B
8、C,a284.963.8AB,a23.286.81A,a0.560.21A,a0.9983%0.0350.016A,a1.380.53C,b198.9.525.2B,a26.654.40A,b0.450.13A,a0.993AQY：表观光量子效率 Apparent quantum yield；Pmax：大净光合速率 Maximum net photosynthetic；LSP：光饱和点 Light saturation point；LCP：光补偿点 Light compensation point；Rd：暗呼吸速率 Dark respiration rate；R：相关系数 correlatio
9、n coefficient数据为平均值标准误（n=46）,每一参数中不同大写字母表示相同树种在不同光照处理之间具有显著性差异（P0.05）,每一参数中不同小写字母表示在相同光照处理中不同树种之间具有显著性差异（P0.05）. 光照对麻栎和化香幼苗Pmax和LSP影响显著（F=12.41，P0.001，F=21.78，P0.001），树种和光照的交互作用对Pmax和LCP的影响也较显著（F=3.65，P0.05，F=5.45，P0.01）。光合特性光合特性4个不同光照梯度下麻栎和化香幼苗112d的成活率周变化差异明显。3%和6%光强下麻栎幼苗前80d的成活率均在84%以上，此后出现大量植株死亡，
10、至生长期结束成活的麻栎幼苗植株约占总植株的1/33%和6%光强中仍然持续高死亡率，至90d时幼苗全部死亡最初的30d生长期里各个光照梯度下化香死亡率都很高，此后12%和25%光强下化香幼苗成活率能够保持在81%上下成活率周变化成活率周变化随着光强梯度的降低，两种树种幼苗的SLA和LAR均显著增大（6%光照强度下达到最大值）。化香幼苗LAR和SLA都显著高于麻栎幼苗的值，同光强化香幼苗LAR和SLA分别是麻栎幼苗值4.35.8倍和2.13倍。生长和生物量分配生长和生物量分配光照对两种树种幼苗的RGR和NAR影响都很显著。麻栎和化香幼苗RGR种间差异显著。化香幼苗RGR达麻栎幼苗值的4.5倍以上。
11、麻栎和化香幼苗的NAR种间差异不明显。随着光强的减小，两个树种幼苗的RGR和NAR都依次降低，3%下麻栎幼苗的RGR和NAR都为负值。生长和生物量分配生长和生物量分配图4 不同生长光强下（25%，12%，6%和3%自然光）麻栎和化香幼苗生物量分配Fig. 4 Biomass allocation for the seedling of Q. acutissima and P. strobliacea under four light regimes (25%, 12%, 6% and 3% full sunlight)生长和生物量分配生长和生物量分配光照对两种树种幼苗的LMR、SMR、RMR影
12、响都较显著，随着光强梯度的递增，化香幼苗的RMR增大，SMR和LMR减小，麻栎幼苗参数变化规律不明显。化香幼苗将更多的生物量分配给叶部（F=279.43，P0.001），麻栎幼苗则倾向于将生物量分配给根部（F=163.62，P0.05）。生物量分配生物量分配光合特性光合特性生生长幼苗权衡存活幼苗权衡存活-生长，维持碳生长，维持碳平衡的机制。平衡的机制。 不同树种幼苗期耐阴性表现出的显著性差异。实验分析实验分析 耐荫性强的幼苗在高密度遮光条件甚至光强仅达旷地光照的1%2%的环境中仍能够存活数年，耐荫性较弱的幼苗仅能在阳光相对充足的环境中存活和生长，因而低光下幼苗存活率与群落更新和森林演替密切相关
13、。 林冠下层低光环境中幼苗第1年的成活率具有广泛的差异，这可能与幼苗期树种的耐荫性相关。光合特性和成活率光合特性和成活率在郁闭的森林中，整个生长季林冠下层更新的幼苗随时可能处于不利的光环境中，从植株整体碳收益和损耗考虑，低光下耐荫性较强的幼苗比耐荫性较弱的幼苗具有更高的光合效率和更低的暗呼吸效率，因而能维持更好的低光碳平衡。加之生长季结束后植物叶片凋落造成的碳损失，前者更具有净生长的优势。植物吸收和转化光辐射能力的指标较低的暗呼吸率和光补偿点被认为是植物适应弱光环境，获得最大碳收益的适应性反应光合特性和成活率光合特性和成活率短时间内（1年期）RGR与成活率之间呈负相关关系；这种负相关关系即使只
14、拿2个树种幼苗做比较也很显著(Kitajima,1994)麻栎幼苗具有高成活率和低RGR的特点，化香幼苗则相反，支持成活率和RGR呈负相关关系的论断。生长和生物量分配生长和生物量分配通常认为RGR受到LAR和NAR的影响，本研究中相同光照强度下的两个树种幼苗的NAR差异并不大，但化香幼苗的LAR是麻栎幼苗值的4.35.8倍，且随着光照强度减弱，相差倍数越大（6%光照水平时相差最高，与Pooter的研究结果相同，表明低光环境中，LAR是影响RGR的主要因素，并随着光照强度的降低作用越明显。生长和生物量分配生长和生物量分配图4 不同生长光强下（25%，12%，6%和3%自然光）麻栎和化香幼苗生物量
15、分配Fig. 4 Biomass allocation for the seedling of Q. acutissima and P. strobliacea under four light regimes (25%, 12%, 6% and 3% full sunlight) 植物通过叶片光合作用同化获得维持自身存活、生长的碳。Kobe认为相对于需光型的树种幼苗，耐荫性强的幼苗倾向于分配更多的碳用于储备而不是产生新叶。本研究中耐荫性较强的麻栎幼苗比耐荫性较弱的化香幼苗具有更低的LMR和更高的RMR，而根部通常被认为是用于储存碳的器官。生长和生物量分配生长和生物量分配植物叶片光植物叶片光合
16、作用同化合作用同化的碳的碳组织组织和和器官器官( (构构建建) )根部根部( (吸吸收养分收养分) )叶部叶部( (光光合作用合作用) )储储藏藏.碳分配模式碳分配模式麻栎和化香麻栎和化香麻栎和化香麻栎和化香幼苗的碳分幼苗的碳分幼苗的碳分幼苗的碳分配模式研究配模式研究配模式研究配模式研究碳分配模式碳分配模式短时间内提高碳储量降低死亡率适应林下不利生存环境麻栎幼苗（耐荫性较强）高的RMR，低的LMR和SLA出现火烧或林窗下迅速生长高生长潜力化香幼苗（耐荫性较弱）低的RMR和高的LMR和SLA加剧草食动物取食和机械损伤的风险（LAR=LMRSLA），从而进一步降低成活率。反之，能够有效地避免过剩生
17、长力，提高的碳储量和自我保护能力，在低光环境中比化香幼苗具有生存优势。l研究结果表明，各个光照梯度下麻栎和化香幼苗第一年的成活率、生长状况、光合特性和生物量分配具有显著性差异。这种差异可能是耐荫性不同的树种幼苗应对林下低光环境、保持自身碳平衡而不断进行存活生长权衡的结果。l降低光照对耐荫性较弱的化香幼苗的影响要远大于耐荫性较强的麻栎幼苗，表明麻栎幼苗具有相对较好的维持低光碳平衡的能力。l本研究中由于麻栎和化香幼苗生物量分配的巨大差异，虽然耐荫性较弱的化香幼苗具有更高的RGR，但是由于其相对较低的Rd和较高的生物量损失，耐荫性强的麻栎幼苗仍具有净碳获得率的优势。研究结论研究结论探索探索-非结构性碳分配非结构性碳分配碳水化合物是植物光合作用的主要产物，按其存在形式可分为结构性碳水化合物和非结构性碳水化合物两种。前者（如木质素、纤维素）主要用于植物体的形态建成；后者（如葡萄糖、果糖、蔗糖、果聚糖、淀粉）则是参与植株生命代谢的重要物质。对植物的根部和茎部提取葡萄糖和淀粉，植物的根部和茎部提取葡萄糖和淀粉，进行非行非结构性碳含量的构性碳含量的测定。定。试图从植物体各个器官糖代从植物体各个器官糖代谢层面上探面上探讨耐耐荫性不同的性不同的树种幼苗在低光种幼苗在低光条件下的碳分配模式条件下的碳分配模式。 北京林业大学 林学院
