不同光环境下竞争模式对雌雄滇杨(Populus yunnanensis)生长和生理特征的影响

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滇杨(Populus yunnanensis)是我国乡土杨柳科树种,具有速生、抗逆境等优良特性。同时,杨树也是典型的雌雄异株植物,前期研究表明,不同性别的杨树对环境胁迫的响应存在明显的差异,性别间对养分和水分的竞争存在不同的能力。但是,目前对不同性别间有关光照的竞争研究十分缺乏,不利于认识野外郁闭条件下杨树幼苗的天然更新及性别比例变化。因此,本研究以滇杨雌雄幼苗为实验对象,采用盆栽控制试验,在100%和55%光照条件下设置性别内竞争(同性竞争)和性别间竞争(异性竞争)两种模式,研究不同光环境下性别竞争对滇杨雌雄幼苗形态生长、生物量积累与分配、光响应曲线、光合色素含量、各器官碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征比的影响,以期明确不同光环境下滇杨雌雄幼苗生长和生理特征的变化规律,初步探讨性别间竞争条件下不同性别个体适应光环境的能力差异,为滇杨的种群更新及性别比例变化的预测提供参考。主要结果如下:(1)全光照条件下,与同性竞争相比,异性竞争条件下滇杨雌株株高、地径和叶面积明显降低,茎干重减少27.90%,雄株叶面积、地上部分生物量均明显增加。遮阴条件下,滇杨雌雄植株的株高和叶面积显著增加,但生物量显著降低,尤其是地下生物量;与同性竞争相比,异性竞争均降低了两种性别的生长及生物量,雌株地径下降更大,雄株叶片干重下降更大。遮荫条件下,雄株的地径和总叶面积大于雌株。(2)与全光照相比,遮阴条件下滇杨的光合能力显著下降,光补偿点(LCP)无显著变化,光饱和点(LSP)有所下降,叶绿素a、叶绿素b、类萝卜素均显著增加,叶绿素a/b下降;雄株光合能力略低于雌株;与同性竞争相比,异性竞争中雌株叶绿素a/b显著降低,有利于其捕获光能。(3)全光照条件下,与同性竞争相比,异性竞争条件下雌雄株茎C含量均显著下降,雌株叶N含量下降,但P含量增加,雄株各器官N、P含量无显著变化;雌株叶片和粗根的C/N增加,叶片C/P和N/P下降,粗根C/P增加;雄株茎和粗根C/N下降,茎C/P和N/P下降,其余器官N/P无显著变化。遮荫条件下,与同性竞争相比,异性竞争条件下雄株粗根和茎中的C含量显著增加,而雌株各器官C含量无显著变化;雌雄株叶和粗根N含量增加,雌株细根N含量下降,雄株茎N含量下降;雌雄株地下部分P含量均显著下降,而地上部分均无显著变化;雌雄株茎C/N均显著增加,但其余器官无显著变化;雌株地下部分器官的C/P均增加,雄株仅粗根C/P增加;雌株叶片和粗根N/P增加,而雄株的茎N/P显著下降,其余器官N/P无显著差异。(4)光照充足条件下,与同性竞争相比,异性竞争条件下雌雄株的蔗糖、葡萄糖、果糖和总糖的含量均有不同程度下降,雄株的下降更明显;雌株Rubisco酶活性和FBPase酶活性显著降低,雄株两种酶活性无显著变化。遮阴条件下,与同性竞争相比,异性竞争条件下雌雄株的蔗糖与葡萄糖含量均略有增加,但果糖含量均略有下降,但雌株总糖含量显著下降,雄株无显著变化,两种性别的Rubisco酶和FBPase均无显著变化。以上结果说明,遮阴处理显著影响了滇杨雌雄幼苗的形态特征和生物量积累,光合酶活性和光合能力,导致其碳同化能力下降,非结构性碳水化合物降低。滇杨雌雄幼苗为适应遮阴环境,不仅采取了增加株高、减小基径、增大叶面积和优化生物量分配等形态生长方面的策略,还通过增加光合色素及调节C、N、P的分配,改变各器官化学计量特征,降低LSP等生理特征以提高适应弱光环境的能力。竞争模式明显影响了滇杨雌雄幼苗对光环境的适应性,光照充足条件下,与雌株相比,雄株生长和生物量积累更好,全光照环境有利于雄株的生长。遮阴条件下,与雌株相比,雄株的优势不再明显,雌雄株之间的竞争能力相当。
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