上海新江湾城半自然植物群落主要树种光合生理生态研究

摘要

本课题研究上海市新江湾地区半自然林的主要成林树种-刺槐、朴树、构树、女贞、香樟、苦槠和胡颓子，共计7个树种，详细研究他们在不同生境的成株、幼树和幼苗的叶片在自然条件下光合速率、蒸腾速率以及水分利用效率的时间动态等基本生理生态特性和各树种叶片的荧光特性。分析内部因素(气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率等)和外部因素(光合有效辐射、大气CO2浓度等)对光合速率和蒸腾速率等的影响，并对其叶片的叶绿素含量、叶片N、P含量、叶比重、光合N利用效率等进行比较，分析他们对各树种叶片的光合能力和叶片的荧光特性的影响程度，希望能够为城市植被构建提供科学合理的意见。 本文利用便携式光合作用仪Li-6400，在2007年7-8月对组要测定树种的光合作用气体交换特征和荧光动力学特性进行野外测定，并对采集的叶片作生理方面测定。通过统计分析，得到以下结论： (1)不同生境主要树种的光合特性在不同生境下各树种的光合作用日变化动态有单峰、双峰和不规则变化三种类型。冠层树种的光合作用日变化呈双峰型，林窗树种呈现单峰型，而林下树种呈现不规则变化。冠层和林窗树种的日均净光合速率大小均为落叶树种高于常绿树种；林窗树种的日变化曲线最高峰较其冠层树种延迟；林下树种的日均净光合速率差异不显著。在饱和光强下叶片的净光合速率与光合有效辐射显著相关(P<0.05)，符合自然对数关系。冠层和林窗各树种均出现“光合午休”。 冠层和林窗树种的气孔导度与净光合速率大体呈相互平行的变化趋势，但叶片气孔导度对光合作用的影响模式是不一样。胞间CO2浓度出现早晚偏高，正午稍低的趋势，最高值出现在15:00左右，冠层和林下生境的胞间CO2浓度差异不显著。在冠层和林窗生境中主要树种的蒸腾速率日变化呈现单峰型曲线，峰值出现在9:00左右，与光强Par变化趋势基本一致。林下生境主要物种的蒸腾速率显著低于冠层和林窗树种，最大蒸腾速率出现在11:00，以构树和刺槐幼苗的最大蒸腾速率最高。 对净光合速率与生理生态因子的关系进行主成份分析。冠层树种(表1)光强是第一主成分，胞间CO2浓度是第二主成分；而对于林下物种，第一主成分是气孔导度，光强为第二主成分。 (2)不同生境下主要树种的光响应曲线在3个光环境下，最大净光合速率(Amax)差异显著(P<0.01)。表观量子效率(AQY)在3个光环境间无显著差异。暗呼吸速率(Rd)随着环境光强的降低而降低。在冠层和林窗生境中，刺槐、朴树和构树这些落叶树种相对于常绿树种香樟和女贞拥有更高的光饱和点和光补偿点。 (3)不同生境下主要树种的生理因子变化冠层树种的叶绿体色素总含量为刺槐>构树>朴树>女贞>香樟，差异显著；林下树种的叶绿素含量显著低于冠层各树种。类胡萝卜素含量顺序于叶绿素相似。各物种的单位面积的叶氮含量(Nmass)随生长环境光强升高而增加。冠层叶片氮含量大小顺序为刺槐>朴树>女贞>香樟，差异显著(P<0.05)。刺槐和构树在3个生境中都具有较高的叶氮含量，但他们的叶片光合氮利用效率WUE却非常低。 (4)不同生境下主要树种的叶绿素荧光变化在冠层生境中，刺槐、构树和朴树的qP随着诱导时间增加而渐渐增加，最后趋于稳定；而香樟、女贞和苦槠的qP有一个波动过程，向慢慢升高再降低，最后升高，渐渐稳定。各树种叶片的NPQ均较高，然后逐渐降低，最后趋于稳定。Fv'/Fm'、φPSII和rETR随着诱导时间增加逐渐升高并基本达到稳态。本文所测树种的最大光化学效率Fv/Fm变化范围在0.79-0.84，实际光量子效率φPSII变化范围0.63-0.71。 在林下生境中，各幼苗的Fv/Fm在0.80-0.84之间，各物种间差异不显著；Fv'/Fm’随着光照时间增加变化幅度较小，在0.73-0.77之间；实际光量子效率φPSII随着光照时间增加而增加，各物种间差异较大，朴树最高；光化学猝灭系数qP随着光照时间增加而增加，最后趋于稳定，以刺槐、构树和朴树的最高；刺槐和构树的非光化学淬灭系数NPQ较其他树种的幼苗高，NPQ随着光照时间缓慢增加，而后慢慢降低，稳定在一个水平上；其余四种幼苗随着光照时间增加而增加，最后趋于稳定。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

2材料和方法

2.1研究区域及研究对象

2.1.1地理位置

2.1.2气候条件

2.1.3江湾城生态保育区植被调查

2.2调查树种的生物学特性

2.3主要测定指标

2.3.1光合指标测定

2.3.2叶片生理指标

2.4实验数据处理

3实验结果与分析

3.1主要树种基本光合特征的比较研究

3.1.1不同生境下主要树种光合作用的日进程变化

3.1.2主要树种环境因子日进程变化

3.1.3主要树种光合作用与环境因子之间的相关分析

3.2主要树种光合特性研究

3.2.1不同光环境下各树种PN-PAR曲线模拟及其主要光合特性

3.2.2主要树种的光合色素含量变化

3.3主要树种生理特性研究

3.3.1主要树种叶片N、P含量变化

3.3.2主要树种叶片比叶重含量变化

3.3.3主要树种的叶片的生理特性与其光合特性之间的关系

3.4主要树种的荧光动力学参数的变化

3.4.1荧光动力学曲线

3.4.2冠层各树种的荧光参数变化

3.4.3林下幼苗的荧光参数变化

4讨论

4.1不同生境下主要环境因子的日变化规律

4.2不同生境下主要树种的光响应曲线变化规律

4.3不同生境下主要树种的生理因子变化规律

4.4不同生境下主要树种的叶绿素荧光变化规律

5展望

参考文献

附录：

后记