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为了研究植物水力导度和光合功能特性在植物适应不同环境策略中的重要作用和植物在不同环境中的特化问题。本文以元江干热河谷优势树种毛枝青冈和西双版纳热带雨林中濒危种大果青因为材料,测定了不同光强下(100%,50%,4%)生长的2种树苗叶片光响应曲线、叶绿素荧光参数以及光合色素含量,比叶重(LMA)和叶片最大水力导度(Kleaf)并通过一个干旱处理过程研究了两种青冈对水分亏缺的反应。在干旱过程中测定了最大净光合速率(Amax),气孔导度(gs),叶肉导度(gm),相关荧光参数,和叶片最大水力导度(Kleaf)随叶片相对含水量(RWC)降低的变化情况。本研究主要得出了以下结论:
(1)两个树种幼苗均能通过形态变化对光环境作出有利适应,叶片厚度、栅栏组织、海绵组/栅栏组织、气孔密度和LMA均表现出了对光适应有利的可塑性,但毛枝青冈的形态解剖可塑性大于大果青冈,说明在不同的光环境下毛枝青冈表现出与光环境相适应的形态特征能力强于大果青冈,即对光有较强的形态适应能力。
(2)探讨了光强对两种植物光合机构的影响和光保护机制,强光下大果青冈因光合机构遭到破坏光合能力降低,而毛枝青冈强通过较强光合能力和热耗散能力保护光合机构。
(3)随光照强度增加,两种植物叶绿素(Chl)含量降低,类胡萝卜素(Car)含量升高,表明色素含量与光保护密切相关;强光下毛枝青冈叶绿素含量处于较低水平,表明其有较经济的养分利用策略。
4)各个光强下毛枝青冈的Kleaf高于大果青冈,随光强升高,两种植物的Kleaf有升趋势,支持已有高生长光强高水分传导能力理论,但是100%强光下生长的大果青冈Kleaf低于50%光强下植,推测是遭受胁迫,造成维管系统严重空穴化的结果。
(5)通过比较两种植物11个生理指标可塑性,得出毛枝青冈大部分形态和生理方面特性比大果青冈有更强的可塑性,支持已有的可塑性理论,喜光植物较耐荫植物有较高的可塑性。
(6)通过三种光强下的两种植物叶片最大水力导度和光和参数的相关性分析,发现二者具有一定的协同性,反映了植物木质部水分传导能力和植物叶片碳获得能力的相互关系。
(7)通过比较三种光强下两种植物实验室测定的失水曲线和自然干旱过程中的RWC降低过程,发现毛枝青冈的叶片结构更耐失水,但面对干旱毛枝青冈采取的是冒险的耐旱策略,而大果青冈采取的是避旱策略。
(8)通过光合和荧光的同步测定,计算得出干旱过程中限制光合的扩散限制(Ls和Lmc)和生化限制(Ls)各自所占比例,发现随着干旱加剧,叶肉导度(Lmc)的限制增长最快,并且逐渐占主导地位。
(9)遭受干旱胁迫过程中,大果青冈的光合参数、荧光参数、叶片水分传导能力都比毛枝青冈变化的更为剧烈,表明大果青冈耐旱能力较差,同时支持了Trade-off理论。
(10)两种植物都在其较为适宜的生境中(毛枝青冈原生境强光,大果青冈原生境弱光)表现得更为不耐旱,因此本文支持荫蔽和干旱对植物光合作用的影响是相对独立的这一理论。