芒萁对光强与4种乔木枯落叶覆盖处理的光合生理生态响应特征

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芒萁兼具有性繁殖和无性繁殖的双重优势,竞争力和排斥力极强,常在疏灌草丛和马尾松单优群落下层呈单优层片分布。然而,随着灌草丛开始经马尾松单优群落进而演替为常绿阔叶森林群落时,芒萁开始出现消退现象。由此提出2个猜测:受乔木树种荫蔽的影响,光照强度是影响芒萁连续密集生长分布的主要环境因子;研究测定的4种针阔叶树种枯落叶片分解时释放的化感物质对芒萁单优层片的发育产生了重要的生态影响。为了探讨遮荫、乔木枯落叶叶覆盖对芒萁单优层片发育的影响,本研究设置4种光强并选择了4种极具代表性的乔木枯落叶作为试验供体对象,以盆栽芒萁为研究材料,测定了芒萁的净光合速率、荧光参数、色素含量、反射光谱、抗氧化酶活性、可溶性蛋白及丙二醛含量指标。结论如下:(1)7-9月高温强光照,光条件下盆栽芒萁全部枯死。不同遮荫下,各处理下的芒萁对遮荫的响应主要体现对不同光的需求,枯落叶处理及对照净光和速率(Pn)值均在遮荫50%下最大,芒萁在80%和30%遮荫下受到光抑制;马尾松枯落叶处理下芒萁Pn值最大,枫香枯落叶处理下最小。12月各光合参数值较小,表明对芒萁影响主要体现在温度和光照强度的差异上。(2)从整体看,3个遮荫梯度下,4种枯落叶处理的荧光参数值表现规律不强。与10月份相比较,各处理下荧光参数差异性较大,12月份芒萁的最大光化学效率(Fv/Fm)、有效荧光产量(Yield)、表观光合电子传递效率(ETR)明显比10月份小,非光化学猝灭系数(NPQ)却比10月份大。方差分析表明遮荫对芒萁的荧光参数有显著影响。(3)芒萁叶绿素总含量(ChlT)、叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、类胡萝卜素(Car)含量均与遮荫度增呈正相关关系,而Chla/b则相反;马尾松枯落叶覆盖处理下芒萁的色素含量较高,表明马尾松处理有利于芒萁色素的合成并促进在弱光环境下的光合作用。(4)各处理下,芒萁叶片反射光谱特性变化趋势呈现遮荫50%>遮荫30%>遮荫80%的规律。马尾松枯落叶处理对芒萁三边参数的影响最大,而不同遮荫度下三个阔叶树种枯落叶处理对三边参数影响不一,基本呈增大趋势。在遮荫与枯落叶作用下,可见光和近红外区域是芒萁叶片反射光谱的敏感区域。(5)芒萁叶片的抗氧化酶活性均随着遮荫程度的降低呈现先下降后上升的趋势,说明光强是影响芒萁酶活性的因素之一,当芒萁受到光抑制,芒萁对逆境胁迫产生了一种抗逆性。马尾松枯落叶处理降低了过氧化物酶(POD)活性,促进了过氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性;3种阔叶树种枯落叶处理削弱了芒萁抗氧化酶活性。(6)随着遮荫率降低,芒萁的可溶性蛋白含量均增加,说明光强是影响叶片内可溶性蛋白质的合成与积累的因素之一;苦槠、马尾松和枫香枯落叶处理对芒萁可溶性蛋白影响较大。10月份芒萁MDA含量基本的变化趋势:50%遮荫>30%遮荫>遮荫80%;经马尾松、枫香、青冈枯落叶处理,12月份芒萁MDA含量与遮荫度呈负相关。12月的低温条件,致使芒萁光合、生理特性的响应机制在弱光、化感物质双重逆境胁迫下,基本呈降低趋势,各逆境导致其光合、生理参数降低的限制因子不同。低温胁迫对芒萁光合荧光参数、抗氧化酶活性以及可溶性蛋白和丙二醛的影响较大,其次为弱光胁迫,而枯落叶释放的化感物质影响最小。
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