（植物学专业论文）石荠苧属植物对光照、水分和钾响应的生理生态学研究.pdf

英文缩写 a q y b m r c l l l e 昏 h r k o k 1 k 6 l a l a r l c p l m r l s p m e a f 磊 聪c c m 么o c a l p p n m e a n p p f d r m r r s s l a w 9 0 w 6 0 w 4 0 w 2 0 w h c w u e 缩写符号 英文全称 a p p a r e n tq u a l l n l n ly i e l d b r a n c hm a s sr a t i o c h l o r o p h y l l t r a l l s p h a t i o nr a t e s t o m a t a lc o n d u c t a n c e h e i g h tr a t i o o 3 2 5m mkt r e a t m e n t 3 2 5 m m k t r e a 咖e n t 6 5 0 m m k t r e a t m e m 1 e a fa r e a l e a fa r e ar a t i o l i g h tc o m p e n s a t i o np o i n t l e a fm a s sr a t i o l i g h ts a t u r a t i o np o i n t l e a f m a s s r 0 0 tm a s s s t e mm a s s t o t a lm a s s p h o t o n s a t u r a t e dp h o t o s y n t h e t i cr a t e n e tp h o t o s y n t l l e t i cr a t e d i u r l l a lm e a n p h o t o s y n t h c t i cr a t e p h o t o s y n t h e t i cp h o t o nf l u xd e n s j t y r o o tm a s sr a t i o r o o ts h o o tr a t i o s p e c i f i cl e a fa r e a s o i l w a l e rc o n t e n ta t9 0 w h c s o i l w a t e rc o n t e n ta t6 0 w h c s o i l w a t e rc o n t e n ta t 4 0 w h c s o i l w a t e rc o m e n ta t 2 0 w h c s o i lw a t e r h o l d i n gc a p a c 时 w a t e ru s ee f 前c i e n c y 中文名称 表观量子效率 枝生物量比 叶绿素 蒸腾速率 气孔导度 株高比 低钾处理 正常钾处理 过量钾处理 叶面积 叶面积比率 光补偿点 叶生物量比 光饱和点 叶生物量 根生物量 茎生物量 总生物量 最大光合速率 净光合速率 目平均光合速率 光量子通量密度 根生物量比 根冠比 比叶面积 9 0 田间持水量 6 0 田间持水量 4 0 田问持水量 2 0 田间持水量 田间持水量 水分利用效率 摘要 杭州石荠芋 a 如s k 口豫c h o w p h s 捃m a t s u d a 为我国特有的一年生草本植物 仪 在中国亚热带沿海地区有几个小的种群 己呈濒危趋势 为了研究其濒危的原因 分别对杭州石荠芋进行了不同土壤水分 光照和钾处理 并与同属非濒危物种小 鱼仙草 m 批h 腩p d 华荠芋 必幽f h 8 m 括 和石荠芋 mj c 口6 r 口 进行了比 较研究 发现杭州石荠芋主要分布于三种生境 开阔地 林缘和林下 但最适生 境为林缘 约7 0 自然光 6 0 田闻持水量 在该生境下 杭州石荠芋有最大 的目平均光合速率 玳 和水分利用效率 w u e 光合能力 最大光合速 率尸 和生物量累积也很高 然而此生境少且分散 而且受人类的干扰越来越 严重 在林下生境 杭州石荠芋光台能力 光能利用能力 表观量子效率a q y 光饱和点l s p 等 竞争土壤水分和养分的能力 根冠比r s 根生物量比r m r 低 这使得其在繁殖期前就大量死亡 因此 杭州石荠芋目前主要分布在山上阳 坡开阔地大面积裸岩的岛状土壤上 在此生境下与其它三种同属物种相比 杭州 石荠芋膜脂过氧化程度高 高m d a 含量 低s o d 活性 光合能力 p a x 和p n 和光能利用能力低 叶片薄 比叶面积s l a 和叶面积比率l a r 大 且叶绿素含 量低 竞争光的能力 株高比h r 和竞争土壤水分和营养的能力低 而且低 w u e 与开阔地生境的少水环境相矛盾 这些都可能是杭州石荠芋濒危的重要原 因 华荠芋虽然不是濒危物种 但因其种群个体少而很难成为群落优势种 究其 原因 发现在其主要生境一阳光充足的阳坡岩石周围或路边 光合能力和生物量 累积 对光 土壤水分和营养的竞争能力比同属的小鱼仙草和石荠芋小 这可能 使其种群扩散能力弱 因而在群落中常以伴生种存在 表型可塑性是植物个体适应变化环境的重要方式 它在资源受限 存在胁迫 的条件下 通过调节植物的生物量分配和形态等特征以维持必要的生理功能 确 保一定的适合度 本研究发现杭州石荠芋生物量分配和形态特征对钾的可塑性低 于石荠芋 对光的可塑性低于小鱼仙草和华荠芋 但生理参数和总生物量对钾和 土壤水分的可塑性高于石荠芋和小鱼仙草 这表明杭州石荠芋调节生物量分配和 形态特征以维持个体光合作用和总生物量的能力弱 从而增加了它濒危的风险 关键词 濒危 生长 光照 生理特征 可塑性 钾 土壤水分 a b s t r a c t m d s k 矗d 门2 c d w p 玎占括m a t s u d ai sa 1 1e n d e m i ca 1 1 n u a lh e r bi nc l l i n a w h i c hh a so n l y s e v e r a ls m a l ll o c a lp o p u l a t i o n sa l o n gt h ec 0 8 s ti ns u b t r o p i c a iz o n eo fc h i n a i th a s b e e ne n d a l l g e r e db e c a u s et h en u m b e ra n dd i s t 曲u t i o na r e a sa r ed e c r e a s i n gq u i c k l y i n o r d e rt of i n do u tt h er e a s 0 1 1 s m ec o m p a r a t i v es t u m e so fe c o p h y s i 0 1 0 9 i c a lr e s p o n s e s t os o i l w a t e r 1 i g h t a 1 dp o t a s s i 哪 k i nm厅口胛 向o w 已九s 西a n di t sc o m m o n c o n g e n e r i cs p e c i e s 埘 折盘n 抽e 阳 mc 而f 阿已珊括a i l d 埘 s c 盯6 以w e r ec a i n e do u t t h e f e s m t ss h o w e dm eh a b i t a t so f z 口胛弘矗d w e 肘占捃a r eo p e nl a n d f o r e s te d g ea n df o r e s t u n d e r s t o b u tt h co p t i m i z i n gh a b i t a ti st h ef o 袱卉e d g e a b o u t7 0 f u l la m b i e m1 i g h t a n d6 0 s o i lw a t e rh o l d i n gc 印a c i t y w h e r em 向口馏c 向d w e 瑚抽h a dt h eh i g h e s t d i 啪a 1m e a l lp h o t o s y n t h e t i cr a t e 妒n m e 卸 a n dw a t e ru s ee m c i e n c y w u e a 1 1 dh i 曲e r p h o t o s y n t h e t i cc 印a c i t y p h o t o n s a t u r a t e dp h o t o s y m h e t i cr a t e p m a a 1 1 db i o m a s s a c c u m u l a t i o n t h eh a b a t h o w e v e r i sf e w a n dd i s p e r s e da 1 1 di sd i s t u r b e db yh u m a n s m o r ea n dm o r ef r e q u e n t l yi nt h eu n d e rf o r e s th a b i t a t m 矗以n g c 血d w e 以s 西h a dl o w e r p h o t o s y n m e t i cc a p a c i t y l i 曲te n e r g yu t i l i z a t i o n a p p a r e n tq u a n t u r ny i e l d a q y l i g h t s a m r 砒i o np o i m l s p a 工l ds oo n c o m p e t i t i v ea b i i i t yf o rs o i lw a t e ra n dn u t r i e n t r o o t m a s sr a l i o r m r a n dr o o ts h o o tr a t i o r s a n dd i e d1 a r g e l yb e f o r e 旬 i t i n gp e r i o d s om 厅口 弘矗o w 已脚捃n o wi sm a m l yd i s 砸b m e di ni s l a l l d s h a p e ds o i lo nb i g b a r e r o c k so ra l o n gt h es u l l 士1 ys i d eo f h i l lp e a k s i e o p e n1 a 1 1 dh a b i t a t w h i c ha r ea b u n d a n t l i 出 l o ws o i lw a t e r 鑫v a i l a b n i t y 姐dl o wke o n t e n t m 矗 裙积o w e 燃掂h a d s i g n m c a n t l yh i 曲e r l i p i dp e r o x i d a t i o n h i 曲e rm d ac o n t e n ta 1 1 d1 0 w e rs o da c t i v i t y 1 0 w e rp h o t o s y n t h e t i cc a p a c i t y p m a a n dp n m e a n a n dl i 曲te n e 唱yu t i l i z a t i o n t h i n n e r 1 e a v e s 1 a r g e rs p e c i f i cl e a fa r e a s l a a n dl e a fa r e ar a t i o l a r a n dl o w e r c h l o r o p h y l lc o m e m l o w e rc o m p e t i t i o nf o rs u n l i g h t h e 培h tr a t i o h r s o i lw a t e ra n d n u t r i e n tm a n 也eo t h e rt h i 弓e 埘b 占缸s p e c i e s 砒f u l ls u f l l i g h tg r o 州he n v i r o n m e n t 肌d 血ec o m m d i c t i o n sb e 栅e e n1 0 ww u ea n dt l l el o ww a t e ra v a i l a b i l i t vi no 口e nl a i l d h a b i t 砒m a yb et h em a i nc a u s e s v h i c hn a t u r a l l yo c c u r r i n gm 向硎占c o w p 埘括c a nn o t r e c o v e re a s i l yi nas h o nt i m ei f i sd i s t u r b e d i ng e n c r a j mc 向加8 珊括i so n l yt l l ec o n c o m i t a n ts p e c i e si n 廿1 ec o m m u n i t yb e c a u s e i th a saf 音wi i l d i v i d u a l si ne a c hp o p u l a t i o n t h em a i nh a b i t a t so f 朋 c f 已船括a r e 掣a v e lr o a d s i d eo ra r o u n dt h em c kw i t ha m p l eg u n l i 曲t w h e r emc 矗f 船捉螈h a d s i g n m c a i l t l y l o w e r p h o t o s y n t h e t i cc 印a c i t y a i l db i o m a s s a c c u r n u a t i o n l o w e r c o m p e t i t i o nf o rs u n l 噜h t s o i lw a t e ra 1 1 d 肌砸e mt h a nm 旃册f 已 da 1 1 dm5 6 口 t h e s em a yc a u s emc 砌 坫括h a v ew e a kc 印a b i l i t yt oe x t e n di t sp o p u i a t i o na 1 1 d h e n c eb ec o n c o n l i t a mi nm ec o m m u n i t v 3 p h e n o t y p i cp l a s t i c i t yp l a y sa ni m p o r t a n tr 0 1 e i np l a n ta d a p t a t i o nt oc h a l l g i n g e n v i r o n m e m s i no r d e rt oe v a d eo rd e c r e a s em ei n n u e n c e so fe n v i r o n m e n t a ls t r e s s e s s o m ep l a n t sa d j u s tm e i rb i o m a s sa l l o c a t i o na n dm o 译h o l o g i c a lc h a r a c t e r st om a i n t a i n 血e i rp h y s i o l o g i c a lp e r f o m l a n c e i nt h ep r e s e n fs t u d y m 向盘馏c j z d w p 聆5 括h a dl o w e r p l a s t i c i t yi n d i c e sf o rb i o m a s sa l l o c a t i o na n dm o r p h o l o g i c a lc h a r a c t e r sm a n zs c 口6 d i nr e s p o n s et ok z 硪口竹珐p r 口a n d zc a f n p h 了括i nr e s p o n s et ol i g h t b u tt h eo p p o s i t e f o rp h y s i 0 1 0 9 i c a l 廿a i t sa 1 1 dt o t a lm a s si nr e s p o n s et oka n ds o i lw a t e r t h i si n d i c a t e d m向d 馏c 向d w e 珊打 h a dw e a ka 由u s t n l e n tc 印a c i t yo fb i o m a s sa l i o c a t i o na l d m o r p h o l o g i c a lc h a m c t e r st os u s t a i nj t so v e r a j lp h o t o s y n t h e s i sa n dt o t a lm a s sp e rp l a n t a n dh e n c ei n c r e a s e di t sr i s kf o re n d a n g e r m e m k e yw o r d s e n d a n g e m e n t g r o w m i g h t p h y s i 0 1 0 9 yc h a r a c t e r i s t i c s p l a s t i c i t y p o t a s s i u m s o nw a t e r 4 兰 塑堡 曼坚堡 塑 丝 暨 型 竺i 三竺 二 丝竺 第一章 杭州石荠芋和小鱼仙草光合参数对土壤水分的响应 摘要 不同土壤水分条件下 研究了濒危植物杭州石荠芋 如s 肠 口 g c a o w e n s 括 和同属非濒危植物小鱼仙草 m 旃d n 砌p r 口 的光合特性 两物种的日平均光合 速率 p n 气孔导度 蜃 水分利用效率 w u e 在6 0 田间持水量 w 6 0 下最大 而在2 0 田间持水量 w 2 0 下最小 在相同水分条件下 杭州石荠芋 的p n 蜃和叶绿素 c h i 口 6 含量低于小鱼仙草 而这些生理参数的可塑 性指数 杭州石荠芋却高于小鱼仙草 这表明 杭州石荠芋种群扩散能力弱是其 濒危的重要原因 关键词 适应 叶绿素含量 濒危 净光合速率 气孔导度 蒸腾速率 水分利 用效率 c h a p t e r1 e f f e c t so fs o i lm o i s t u r eo np h o t o s y n t h e t i cp a r a m e t e r so f 肘撕肠 矗口 g c 矗o p 以s 括a n d 坦饿口 腩p r 口 a b s t r a c t w ec o m p a r e dt h ep h o t o s y n t l l e t i ct r a i t si nr e s p o n s et os o i lw a t e ra v a i l a b i l i t yi na n e n d a l l g e r e dp l 鲫ts p e c i e s 胸s 胁施 j g c 矗o w 已托s 西m a t s u d aa 1 1 d i naw e e d 胸s 缸 馥口玎腑e d b u c h 一h 锄 m a x i m t h eh i g h e s td i u m a lm e a nn e tp h o t o s y n t h e t i cr a t e p n m e a f l s t o m a t a lc o n d u c 切n c e 昏 a 1 1 dw a t e ru s ee 伍c i e n c y w u e o fb o ms p e c i e s o c c u r r e da t6 0 s o i lw a t c rh 0 1 d i n gc a p a c i t y w h c w h i l et h ei o w e s tv a l u e s o c c u r r e da t2 0 w h c t h ep n m a 1 1 g s a 1 1 dc h l o r o p h y l l c h l 口a 1 1 d6c o n t e n t so fm 矗口略c 矗d w e 珊捃w e r e1 0 w e rm a l l 1 1 0 s eo f 埘 疥鲫腩e r 臼 w h i l et h ep h y s i o l o g i c a l p l a s t i c i t yi n d i c e sw e r eh i g h e rt h a nt 1 1 0 s eo f 肘 破口行纳p 口 m 矗口 g c 向o w p 以j 括h a d s 仃o n ga d a p t a b i l i 够t ot h ec h a n g i n gs o i lw a 把rs t a t u sb u tw e a ke x t e n d i n gp o p u l a t i o n a b i l i t yi ni t sh a b i t a t sb e c a u s eo ft h el o w 尸n m 锄 w h i c hm a yb eo n eo f 血ec 聪s e so fi t s e n d a n g e r m e n t k e yw o r d s a d 8 p t a t i o n c h l o r o p h y 儿c o n t e n t e n d a n g e r e dp l a 工l t n e tp h o t o s y n t h e t i c r a t e s t o m a 诅lc o n d u c t a n c e t m n s p i r a t i o nr a t e w a t e ru s ee 伍c i e n c y i n t r o d u c t i o n d e p e n d i n go ne n v i r o n m e n t a jc o n d i t i o n s p l a n t s c a na l t e r t h e 妇 d e v e l o p m e n t p h y s i o l o 画c a lp r o c e s sa i l dl i f ch i s t o r y 的a d a p tt oc h a n g m ge n v 的n m e n t s a n dt a k eu p 兰 型 呈壁 垡 i 坚 墼竖 丝 壁 竺竺塑 丝 丝 p l a s t i c n yv a r i a l l c e ae f f 1 9 9 s s u l t a n2 0 0 1 m o s tp l a n t sm a y s u f f 矗w a t e rs t r e s s d u r i n gt h e i rg r o w t h i no r d e rt oe v a d eo rd e c r e a s et h ei n f l u e n c e so f w a t e rs 骶s s s o m e p l a n t sa d a p tt ot h ec h a n g i n ge n v i r o n m e n tb ya l t e r i n gp h o t o s y n 血e t i cc h a r a c t e r i s t i c s a n ds h o we n v i r o n r n e n t a lm o d i f i c a t i o n x ue r 盘f 1 9 9 5 b a s u1 9 9 9 m a n na n dw e t z e l 1 9 9 9 s h a n g g u a i le fd f 2 0 0 0 t h i sm a y c o n t r i b u t et o 也ea b i l i t yo fs p e c j e st oo c c u p y v a r i a b l ea n dd i v e r s eh a b i t a t si nn 8 t u r e b o t h 如占肠砌职c 矗o w e 门j 捃m a t s u d aa n d 胁占抽d f 鲫历p 阳 b u c h 一h a m m a x i m b e l o n gt ot h es a m eg e n u so f m i n tf 矗m i i y l a b i a t a e a n dt h ed i s t r i b u t i o no v e r l 印s a s a ne n d e m i ca r m u a lp l a n ti nc h i n a z 向口聊w 向o w 已 站括h a so n l ys e v e r a ls m a l li o c a l p o p u l a t i o n s w h i c hw e r ef o u n da l o n gt h ec o a s ti ns u b t r o p i c a lz o n eo fc h i n a i th a s b e e ne n d a n g e r 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e l u c i d a t et h e r e i a t i o n s h i pb e t w e e n p h o t o s y n t h e t i cp l a s t i c i t yo ft h et w os p e c i e sa n ds o i lw a t e rc o n d i t i o n sa n df i n do u tt h e r e a s o n sf o rt h ee n d a i l g e r m e n to f 埘向口以p c 向d w p j 括 m a t e r i a l sa n dm e t h o d s p i a n t sa n dt r e a t m e n t s r e s e a r c hw a sc o n d u c t e da tt h ep l a n t a t i o no fz h e j i a n g u n i v e r s i t y h a n g z h o u s o u t h e a s tc h i n a 1 2 0 0 1 0 e 3 0 0 1 5 n b o t h 且z 矗d h g c a o w 已玎s 括 a 1 1 d 朋 拙玎脯e r d w e r eg r o w n i n p o t s h d g h t l 7c ma n d d i a r n e 钯r1 5c m a t 也ee n do f m a y2 0 0 0 a r e rt 1 1 es e e d sg e m l i n a t e da n dm es e e d l i n g sh a dr e a c h e d5c m o n ew e e k i a t e lf b u rs o i lw a t e rt r e a 衄e n t sc o 啪e n c e da n de a c ht r e a n e n th a dt e nr e d e t i t i o n s f o rt h ew e i l w a t e r e dt r e 锄e n t w 9 0 p l a m sw e r ew 乱e r e dt os a t l r a t ew h e ns o i l m o i s m r ed r o p p e dt o9 0 w a t e rh o l d i n gc a p a c i t y w h c s i m i l 训y f o rt h em i l d m i d d l ea 1 1 ds e v e r ep e r i o d i cd r o u 曲t w a t e rw a sa d d e dt os a m r a t j o nw h e ns o i lm o i s t u r e d r o p p e dt o6 0 w 6 0 4 0 w 4 0 a i l d2 0 w 2 0 w h c r e s p e c t i v e l y m e a s u r e m e n t sw e r ec o n d u c t e da tm ev i g o r o u sv e g e t a t i o n 铲o w t hp e r i o do ft w o s p e c i e s m i d j u l y n e tp h o t o s y n m e t i cr a t e p n w a sm e a s u r e de v e r yh o u rf r o m0 6 0 0 t o1 9 0 0 b ya ni n 抒a r e dc 0 2 跚a l y z e r g 总礴0 鲥 c h i n a g e h n a nc o o p e r a t i o n b e 妇i n c h i n a i nac l o s es y s t e m s t o m a t a lc o n d u c t a n c e 慷 a n dt r a n s p i r a t i o nr a t e 固 w e r em e a s u r e du s i n gap o r t a b l e s t e a d y s t a t ep o r o m e t e r f 一 6 0 0 f c 白 l i n c o l n u s a l e a f v a t c ru s ee 伍c i e n c y w u e w a sc a l c u l a t e da sp n e c h l o r o p h y u c h l w a 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