3种松树幼树的光因子生理机制研究

摘要

黑松、油松和赤松是我国华北地区风景林主要造林树种，造林历史悠久，人工林面积和比重大。然而，长期以来，针对上述3个针叶树种林下更新的光因子生理生态学机制的研究较少。为揭示黑松、油松、赤松幼树对不同光环境的适应性对策，从而为华北地区人工林的近自然化经营和天然更新提供抚育间伐的理论依据，通过搭建遮荫棚设置3种不同的光强，模拟森林幼树生长的旷地（0％遮光对照处理）、林隙（40％遮光）、林下（80％遮光）不同光照环境，比较叶片光合特性和叶绿素荧光参数的变化。经过一个生长季节的测定分析，取得以下研究结果:
　　(1)不同遮阴条件对黑松、油松和赤松幼树的光合作用能力影响不同。黑松幼树的光合作用能力随遮光程度的加大而降低;油松幼树的光合作用能力在40％遮光程度下值最大，在全光照条件下受到抑制;赤松幼树在不同遮光条件下光合作用能力差异不显著，赤松能够适应各种不同的光照环境。遮阴时间长短对黑松、油松和赤松幼树的光合作用产生不同的影响。随着遮阴时间的延长，黑松幼树净光合速率下降最明显;油松和赤松幼树在遮阴初期，光合能力减弱不明显，当遮阴时间超过一定的限度，光合能力迅速降低。
　　(2)5月份黑松、油松和赤松幼树初始荧光值在不同遮阴条件下的变化规律不同，黑松幼树的初始荧光值随着遮阴程度的增加而降低;油松幼树初始荧光在40％遮光条件下值最大;赤松幼树初始荧光值在不同遮光条件下变动不明显。黑松和赤松幼树PSⅡ最大光化学量子产量在80％遮光条件下较高，可能是因为在80％遮光条件下，针叶PSⅡ反应中心接收到的光量子辐射量较低，为维持植物体正常的生理和生长活动，PSⅡ光化学反应中心的能量利用效率增高。油松幼树的PSⅡ最大光化学量子产量在40％遮光条件下较高，表明油松在适度遮阴环境中PSⅡ反应中心工作能力强，全光照环境可能光强过大对油松幼树造成一定的光抑制，在80％遮光条件下光合机构可能受到一定的损伤，PSⅡ反应中心对光能的转换能力降低。
　　(3)黑松、油松和赤松幼树单位反应中心吸收、捕获、电子传递和热耗散的能量均随着遮光时间的延长而显著降低，长时间遮光抑制和破坏了树木叶片PSⅡ反应中心的光化学活性，致使光合作用能力降低，有机物积累量减少，从而导致生长量的下降，不利于植物生长。赤松幼树PSⅡ反应中心吸收、捕获、电子传递的能量均大于黑松和油松，因此，赤松幼树对光能的吸收利用能力比黑松和油松强、对弱光的适应能力强，在旷地、林隙和林下等不同的环境条件下都能较好地生长。油松幼树在40％遮光条件下电子传递效率最高，因此油松幼树适合适当遮阴的弱光环境，林隙条件下较为适合油松幼树的生长。黑松单位反应中心的能量传递效率随着遮阴程度的增加而逐渐下降，表明弱光抑制了黑松幼树的生长，黑松喜光照条件充足的环境，旷地比林隙和林下更适宜黑松的生长。

目录

声明

符号说明

摘要

1 引言

1．1 人工林近自然化经营的理论基础体系

1．1．1 人工林近自然化经营思想提出和发展历史

1．1．2 人工林近自然化经营的思想、技术途径和目标

1．1．3 我国人工林现状及近自然化经营对我国林业发展意义

1．1．4 林下更新是实现近自然森林经营的途径

1．2 抚育间伐对林分更新的影响

1．2．1 光是林下更新的重要因素

1．2．2 人工抚育间伐对林下植被更新过程中光的作用

1．3 国内外研究进展

1．3．1 森林植物光合作用的光因子生理生态学特性

1．3．2 森林植物叶绿素荧光特性

1．4 研究的目的意义

2 研究内容与技术路线

2．1 研究内容

2．2 技术路线

3 试验地概况、试验材料与方法

3．1 研究地概括

3．2 试验材料

3．3 测定分析方法

4 结果与分析

4．1 3个树种的光响应曲线

4．2 遮荫对光合参数的影响

4．2．1 遮阴对幼树净光合速率的影响

4．2．2 遮阴对幼树蒸腾速率的影响

4．2．3 遮阴对幼树胞间CO2浓度的影响

4．2．4 小结

4．3 遮荫对叶绿素荧光参数的影响

4．3．1 遮阴对幼树初始叶绿素荧光的影响

4．3．2 遮阴对幼树最大荧光的影响

4．3．3 遮阴对幼树可变荧光的影响

4．3．4 遮阴对幼树最大光化学效率的影响

4．3．5 小结

4．4 遮阴对光合机构能量流动的影响

4．4．1 遮阴对幼树针叶光合机构单位反应中心吸收的能量的影响

4．4．2 遮阴对幼树针叶光合机构单位反应中心捕获的能量的影响

4．4．3 遮阴对幼树针叶光合机构单位反应中心用于电子传递的能量的影响

4．4．4 遮阴对幼树针叶光合机构单位反应中心热耗散能量的影响

4．4．4 小结

5 讨论

5．1 黑松、油松、赤松幼树的光响应特征

5．2 黑松、油松、赤松幼树在遮阴条件下光合作用能力的比较

5．3 黑松、油松、赤松幼树在遮阴条件下PSⅡ反应中心能量流动状况的比较

6 结论

参考文献

致谢