红树植物秋茄叶片性状和光合能力的纬度差异

摘要

秋茄（Kandelia obovata Sheue，Liu et Yong）是红树科秋茄属木本植物，是北半球分布纬度最高的红树植物种类。在中国分布广泛，广东、广西、福建、台湾、海南、香港和澳门均有天然分布，浙江也有人工引种。但不同地点秋茄生长和分布情况并不相同。秋茄在福建和广东整体长势较好，而在红树植物繁盛的海南岛整体长势较差，主要表现为:分布面积减少，植株高度下降，基本无纯林。在高纬度地区由于低温的限制，高度一般在2m左右。秋茄在福建九龙江口(24°23'N，117。55'E)生长状况最好，平均高度8.1m，最高可达10m。
　　秋茄因其可以分布在其它红树植物不能分布的较高纬度地区，而被认为具有较强的抗寒性。对于秋茄在低纬度地区长势差的原因大家归结为竞争不过当地优势红树植物，但并未对其原因进行详细探讨。低温是造成高纬度地区红树植物低矮的主要原因，而导致红树植物秋茄在低纬度的海南地区生长不好的原因以及作用机制仍值得探讨。为此，展开了本次实验。对不同纬度红树植物秋茄的叶片性状、光合能力及营养元素利用效率等生理生态指标进行了测定，以期在全球气候变暖大背景下，探讨温度对红树植物生长的影响。为预测全球气候变暖对红树植物的影响提供理论依据。主要结论如下:
　　1、不同纬度秋茄生境沉积物特性虽然存在一定差异，但对秋茄的纬度变化趋势影响不大。秋茄高度、单叶面积、光合能力和营养元素利用效率均随着纬度的增高先上升后下降。福建九龙江口(24°23'N)秋茄无论是单叶面积、单叶重量、单位面积叶片净光合速率、叶片N含量和P内吸收率在不同纬度中均为最高，说明九龙江口秋茄生长能力最强，群落发育程度和叶片性状结果表明福建九龙江口是秋茄的分布中心。
　　2、冬季低温对高纬度地区的秋茄影响显著。(1)低温导致叶片非正常衰老，叶片大量脱落，阻断了营养元素的再次吸收利用，给处于营养匮乏的高纬度红树植物增加了生存压力。(2)秋茄叶片不得不积累大量的营养元素以抵御寒冷。(3)最大光化学效率Fv/Fm降至0.3左右，电子传递速率和最小饱和光强都显著降低，低温导致高纬度秋茄受到严重的光抑制，光合能力降低，甚至光合结构遭到破坏。
　　3、夏季高温对低纬度秋茄光合作用有明显的抑制作用。纬度较低的海南儋州和广东雷州秋茄叶片最大电子传递速率rETRmax和最小饱和光强Ek都显著低于纬度较高的其它地点，光合能力下降。儋州和雷州秋茄生长受到抑制。
　　4、气温和水温共同决定了高纬度秋茄生存的现状。低温对冠层的修剪作用导致高纬度秋茄高度受到限制，高纬度地区很难营造出高大的红树林。淹水在一定程度上降低了低温对高纬度红树植物的影响。
　　以上结果说明，温度是造成秋茄纬度差异的主要原因。九龙江口冬季低温和夏季高温对秋茄的生存和生长都没有产生显著影响，所以秋茄在九龙江口发育最好，冬季低温是高纬度地区秋茄生长的限制因子，而夏季高温则在一定程度上抑制了低纬度地区秋茄的生长。全球气候变暖将给红树植物的生存带来巨大挑战。