滇重楼生物量分配与环境调控机制研究

摘要

在滇重楼药用价值高导致社会对滇重楼日益剧增的需求与滇重楼野生资源锐减产生供需矛盾的背景下，从资源的可持续利用和保障滇重楼产业化生产供应的角度出发，针对滇重楼药用根茎自然生长速度缓慢，在同等资源供应情况下，药用器官根茎生长速度落后于非药用器官的问题，通过了解不同生长阶段滇重楼生长特性与生物量分配动态，采用光照和水分调控以及不同海拔地区所造成的温度差异，对不同环境因子下滇重楼生物量分配进行研究，同时观察滇重楼光合生理和形态响应策略并建立滇重楼异速生长方程，揭示滇重楼生物量分配对环境的响应机制。主要结论如下:
　　(1)不同生育期滇重楼生长动态研究表明，滇重楼在8月具有最大的日均净光合速率和叶面积比，叶面积、比叶面积和根系表面积在该时期也达到最大值，且以成熟期滇重楼大于幼龄期滇重楼。滇重楼根系、茎和叶的生长主要发生在5至6月份，该时期滇重楼以牺牲根茎（往年生根茎）生物量的代价供给茎、叶和根系的生长，而根茎生物量的积累期主要发生在8～9月。不同季节幼龄期滇重楼根茎生物量分配比例均大于成熟期。滇重楼从幼龄期进入成熟期，其营养器官（茎除外）与植株大小的异速生长关系发生了改变，且幼龄期相较于成熟期滇重楼，根系、当年生根茎和叶具有更大的生长速率。
　　(2)不同遮光试验表明，低遮光条件下（遮光度50％）滇重楼没有出现很强的光抑制现象，且高遮光条件下（遮光度90％）的光补偿点接近阴生植物，低遮光条件下的光饱和点又与阳性草本植物类似。而且，半遮荫条件下（遮光度50％）的滇重楼光合效率最高，能以较少的光合器官制造更多的光合产物;当年生根茎生物量比70％和90％遮光度下的滇重楼分别提高了35.6％和37.2％，70％和90％遮光度下滇重楼的生物量则较多分配给了茎和叶。异速生长关系分析结果显示，在给定的叶生物量基础之上，低遮光条件下具有更大的根茎生物量。说明在云南海拔2000m左右的地区，人工培育滇重楼只需提供50％左右的遮光条件，遮光度太高不利于根茎生物量的积累。
　　(3)不同土壤水分试验表明，40％±5％土壤相对含水量下，滇重楼叶片净光合速率降低，叶面积减小，造成滇重楼各器官生物量显著降低。80％±5％和100％±5％土壤相对含水量下，滇重楼具有最大的根茎生物量及其分配比例。100％±5％土壤相对含水量下滇重楼根系、茎、叶和总生物量分别较40％±5％提高了43.5％、33.1％、22.0％和32.8％，当年生根茎和根茎生物量分别提高了37.1％和24.6％。土壤含水量降低并没有使滇重楼根系生物量增加，而是以消耗根茎生物量来保证植株的正常生长。异速生长关系分析结果显示，在给定的植株大小情况下，80％±5％和100％±5土壤相对含水量下滇重楼具有更大的根茎生物量。在人工培育滇重楼过程中，要避免土壤含水量的降低引起滇重楼根茎产量的下降。
　　(4)不同海拔试验表明，在分配给光合器官相同生物量的情况下，高海拔地区滇重楼具有更大的单株生物量。海拔2531m左右地区滇重楼单株根茎生物量（24.337±2.481 g）显著高于海拔985m左右地区（17.647±2.374 g），且高海拔地区（海拔2531m左右）滇重楼根茎生物量分配比例(68.86％)高于其它海拔地区(52.57％～60.89％)。而海拔2000m左右地区滇重楼拥有最大的果实生物量及其生物量分配比。异速生长关系分析结果显示，在给定的叶生物量情况下，高海拔地区具有更大的根茎生物量。在滇重楼引种驯化过程中，合理选择滇重楼种植海拔是提高滇重楼产量的重要途径。
　　本次研究揭示了滇重楼生物量分配对环境的响应机制:环境资源的差异造成滇重楼光合生理以及形态特征发生改变，从而导致不同环境条件下滇重楼生物量积累和分配发生变化。光资源的降低减小了滇重楼净光合速率，但同时增加了滇重楼叶面积和茎叶生物量，造成根茎生物量分配比的下降;土壤水分的下降使滇重楼以消耗根茎生物量来弥补低土壤水分条件下过低的净光合速率和叶面积造成同化能力的严重不足，使滇重楼生物量分配发生改变;高海拔试验点滇重楼通过降低地上部分生物量分配，增加根系生物量和光合器官光和效率来适应高海拔低温环境，同时通过降低有性生殖器官生物量而增加无性繁殖器官（根茎）生物量的生活史策略使根茎生物量分配比例增加。研究结果有助于对人工栽培下滇重楼采取有针对性的管理措施，从而提升滇重楼经济器官产量。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 研究背景

1．1．2 目的与意义

1．1．3 项目来源与经费支持

1．2 国内外研究进展

1．2．1 植物生物量分配研究进展

1．2．2 植物异速生长与生物量分配

1．2．3 重楼及滇重楼研究概况

1．2．4 存在的问题与展望

1．3 研究目标与主要内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 主要研究内容

1．4 技术路线

第二章 不同生育期滇重楼光合与生物量动态

2．1 试验材料与研究方法

2．1．1 研究区概况

2．1．2 试验材料与方法

2．1．3 数据分析

2．2 结果与分析

2．2．1 不同生育期滇重楼光合特性

2．2．2 不同生育期滇重楼形态变化

2．2．3 不同生育期滇重楼生物量动态

2．2．4 不同生育期滇重楼生长特征

2．2．5 幼龄期和成熟期滇重楼不同器官异速生长关系

2．3 讨论

2．3．1 不同生育期滇重楼光合特性

2．3．2 不同生育期滇重楼生长动态

2．3．3 不同龄期滇重楼的异速生长

2．4 小结

第三章 不同遮光度下滇重楼光合与生物量分配

3．1 试验材料与研究方法

3．1．1 试验点

3．1．2 试验材料与方法

3．1．3 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 不同遮光度下滇重楼光合特性

3．2．2 不同遮光度下滇重楼形态变化

3．2．3 不同遮光度下滇重楼生物量及其分配

3．2．4 不同遮光度下滇重楼不同器官异速生长关系

3．3 讨论

3．3．1 不同遮光度对滇重楼光合特性的影响

3．3．2 不同遮光度下滇重楼形态响应策略

3．3．3 不同遮光度下滇重楼生物量分配机制

3．4 小结

第四章 不同土壤水分下滇重楼光合与生物量分配

4．1 试验材料与研究方法

4．1．1 试验点

4．1．2 试验材料与方法

4．1．3 数据分析

4．2 结果与分析

4．2．1 不同土壤水分下滇重楼光合特性

4．2．2 不同土壤水分下滇重楼形态变化

4．2．3 不同土壤水分下滇重楼生物量及其分配

4．2．4 不同土壤水分下滇重楼不同器官异速生长关系

4．3 讨论

4．3．1 土壤水分对滇重楼光合特性的影响

4．3．2 不同土壤水分下滇重楼形态响应策略

4．3．3 不同土壤水分下滇重楼生物量分配机制

4．4 小结

第五章 不同海拔下滇重楼光合与生物量分配

5．1 试验材料与研究方法

5．1．1 研究区概况

5．1．2 试验材料与研究方法

5．1．3 数据分析

5．2 结果与分析

5．2．1 不同海拔下滇重楼光合特性

5．2．2 不同海拔下滇重楼形态变化规律

5．2．3 不同海拔下滇重楼生物量及其分配

5．2．4 不同海拔下滇重楼不同器官异速生长关系

5．3 讨论

5．3．1 海拔对滇重楼光合特性的影响

5．3．2 海拔对滇重楼形态特征的影响

5．3．3 海拔对滇重楼生物量分配模式的的影响

5．4 小结

第六章 主要结论与展望

6．1 主要结论

6．2 建议与展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢