喜树、南方红豆杉和迷迭香人工复合群落目的活性物质定向培育研究

摘要

本研究以国家二级重点保护植物喜树和国家一级重点保护植物南方红豆杉为目的树种进行人工配置形成乔灌群落，其中喜树为建群种、南方红豆杉为伴生种，在其林下空地镶嵌种植经济木本植物迷迭香，通过合理配置地上、地下垂直结构，构建复合群落，对它们光合特征，次生代谢、环境因子与次生代谢物质含量的关系、生物量特征，群落在三维立体空间利用，生活史型划分等方面进行研究，最终制定喜树人工复合群落定向培育措施，在理论和实践生产上均有重大的指导意义。 本研究结果表明：1、通过人工合理配置后，喜树、南方红豆杉和迷迭香立体种植区相对于各纯种种植区土壤条件得到改善，喜树平均最大光合速率为16.95μmolm-2s-1，高于喜树纯种种植区，立体种植区的南方红豆杉的平均最大光合速率是6.16μmolm-2s-1，高于南方红豆杉纯种种植区3.23μmolm-2s-1。迷迭香立体种植区与纯种种植区之间最大光合速率和光补偿点之间没有明显差异。迷迭香有较高的光补偿点，其光补偿点大于80μmolm-2s-1；南方红豆杉光补偿点较低，其光补偿点小于30μmolm-2s-1。总体分析表明南方红豆杉是阴性植物，而喜树表现出了喜阳特性。 2、次生代谢方面，喜树成熟叶片中的喜树碱含量规律性明显，从8月中旬到10月中旬喜树碱含量始终维持在一个较高水平，8-10月立体种植区的喜树碱平均含量达到0.86‰，喜树纯种种植区喜树碱8-10月平均含量为0.80‰，立体种植喜树成熟叶片中的喜树碱含量略高于喜树纯种种植区成熟叶片中的喜树碱含量。南方红豆杉嫩枝叶中紫杉醇含量在监测期内立体种植区高于南方红豆杉纯种种植区，立体种植区的南方红豆杉中的紫杉醇含量与南方红豆杉纯种种植区的南方红豆杉中的紫杉醇含量的最高峰都出现在9月，4-7月维持在0.045‰以下，9月份立体种植区的南方红豆杉中紫杉醇平均含量0.162‰，南方红豆杉纯种种植区紫杉醇平均含量0.104‰。结果表明立体混交配置有利于紫杉醇的积累。 3、生物量方面，立体种植区单位面积生物总量为5.543kg/m2，南方红豆杉纯种种植区为1.948kg/m2，喜树纯种种植区为3.2kg/m2，迷迭香纯种种植区是2.79kg/m2，分别仅为立体种植区的35％、58％、50％，表明立体混交配置增加单位面积上生物量积累，同时对土地利用效率也提高。 4、营养空间利用方面，喜树、南方红豆杉和迷迭香立体种植区地上立体营养空间利用率最高达29.40％，南方红豆杉纯种种植区为17.09％；喜树纯种种植区为10.60％；迷迭香纯种种植区为11.25％。立体种植区地下立体营养空间利用率达13.36％，喜树纯种种植区为9.42％，迷迭香纯种种植区为2.60％，南方红豆杉纯种种植区为1.51％。表明立体混交配置能够较大限度的利用地上、地下营养空间。 5、立体种植区的有机质含量大于纯种种植区。表明立体混交配置，增加了土壤有机质含量。9月份立体种植1区有机质含量为3.2％。立体种植2区为2.81％，立体种植3区为1.61％，喜树纯种种植区为1.59％，南方红豆杉纯种种植区为1.60％，迷迭香纯种种植区为1.61％。 立体种植区土壤含水量高于纯种种植区，表明立体混交配置能够提高土壤含水量。在生长旺盛期6-8月平均含水量，立体种植1区为45.17％，立体种植2区为49.89％，立体种植3区为46.28％，喜树纯种种植区为34.11％，南方红豆杉纯种种植区为37.95％，迷迭香纯种种植区为22.67％。 立体种植区中喜树为南方红豆杉遮荫与南方红豆杉纯种种植区人工遮荫均使南方红豆杉均能正常生长，通过与外部空白对照强度相比，以中午12点为准，外界光照强度为105000Lux，南方红豆杉纯种种植区距地面1米高处光照强度为16333Lux，立体种植1区距地面1米高处光照强度为39667Lux，南方红豆杉纯种种植区内的光照强度为外界光照强度的15.6％，立体种植1区内的光照强度为外界光强的38％，立体种植2区距地面1米高处光照强度为52666Lux，为外界光照强度50％。 5、立体种植1区的喜树和立体种植2区的喜树生活史型划分结果分别为V0.7670S0C0.2330和V0.7751S0C0.2249，都属于V型，植株高达250-280cm，基茎6.0-6.5cm，分枝数量多，冠幅大，当年分枝较长，喜树单株生物量达到13.5kg，地上部分生物量占总生物量的82.6％。喜树纯种种植区的喜树生活史型划分结果为V0.6707S0C0.3293，属于CV型，植株高达160-230cm，基茎2.7-4.0cm，相对于立体种植区中V型喜树，CV型喜树分枝数量少，冠幅小，当年分枝较短，CV型喜树单株生物量达到9.6kg，地上部分生物量占总生物量的80.7％。立体种植区中的喜树营养生长好于喜树纯种种植区中的喜树，立体混交配置促进了喜树营养生长。 立体种植1区的南方红豆杉和立体种植2区的南方红豆杉生活史型划分结果分别为V0.6013S0C0.3987和V0.6178S0C0.3822，都属于CV型，单株生物量为0.32kg，南方红豆杉叶片中紫杉醇最高含量为0.162mg/g。南方红豆杉纯种种植区的南方红豆杉生活史型划分结果为V0.8748S0C0.1252，属于V型，单株生物量为0.487kg，南方红豆杉叶片中紫杉醇最高含量为0.104mg/g。立体混交配置使南方红豆杉生活史型向C型转化，提高了紫杉醇含量。 立体种植1区迷迭香生活史型为V0.7381S0C0.2619型，属于V生活史型；立体种植2区迷迭香生活史型为V0.3873S0.4903C0.1224型，属于VS生活史型；迷迭香纯种种植区迷迭香生活史型为V0.3473S0.56276C0.09型，属于VS生活史型。迷迭香纯种种植区中VS型迷迭香中的鼠尾草酸与迷迭香精油含量均高于立体种植1区中的V型迷迭香和立体种植2区中VS型迷迭香。

目录

文摘

英文文摘

1前言

2研究地自然概况与样地选择

3研究方法

4喜树、南方红豆杉和迷迭香人工复合群落的构建与功能

5喜树、南方红豆杉和迷迭香人工复合群落代谢特征

6喜树、南方红豆杉和迷迭香生物量特征

7喜树、南方红豆杉和迷迭香群落生态特征

8喜树、南方红豆杉和迷迭香生活史型划分

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢