長序榆保護(hù)策略的構(gòu)建-從葉片光合生理到種群生理生態(tài).pdf

1、本研究首先對(duì)長序榆葉片的光合和葉綠素?zé)晒馓匦赃M(jìn)行了觀測，接著使用傅立葉變化紅外光譜技術(shù)研究了長序榆的親緣地理關(guān)系，最后探討了長序榆葉片性狀和野外生存狀態(tài)對(duì)保護(hù)的啟示。
　　 1.用Li-6400XT便攜式光合作用儀對(duì)一年生和當(dāng)年生瀕危植物長序榆幼苗的光合日變化進(jìn)行了觀測，為科學(xué)保護(hù)提供理論依據(jù)和技術(shù)途徑。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一年生和當(dāng)年生長序榆幼苗的光合日變化均為單峰曲線，無“午休”現(xiàn)象。當(dāng)年生的平均凈光合累積量(5.64μmol·m-2

2、·s-1)大于一年生的凈光合累計(jì)量(5.05μmol·m-2·s-1)。胞間二氧化碳(Ci)濃度與光合日變化基本上是相反的。氣孔導(dǎo)度(Gs)和蒸騰速率(Tr)沒有明顯的變化規(guī)律。光能利用率(LUE)中午12:00最低，水分利用率(WUE)13:00最高。一年生和當(dāng)年生的光飽和點(diǎn)(LSP)分別為1620.75μmol·m-2·s-1和1123.07μmol·m-2·s-1，二者的光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)均較低，分別為8.33μmol·m-2·s

3、-1和8.89μmol·m-2·s-1，即長序榆幼苗是一光適應(yīng)幅度較大的植物。偏相關(guān)分析表明光合有效輻射(PAR)和大氣溫度(Ta)是決定其凈光合速率的主要環(huán)境因子。
　　 2.用Li-6400XT長序榆幼苗的各葉綠素?zé)晒鈪?shù)的日變化和快速光響應(yīng)曲線進(jìn)行了測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光系統(tǒng)Ⅱ(PSI I)的實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPSII)、電子傳遞速率(ETR)在整個(gè)白天階段較穩(wěn)定，下午18:00顯著下降。光化學(xué)淬滅(qP)先增大后減小。非光化

4、學(xué)淬滅(NPQ)呈現(xiàn)出與光化學(xué)淬滅(qP)相反的變化趨勢，中午最低，說明長序榆幼苗光能利用率較高?？焖俟馇€表明實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPS(Ⅱ))和光化學(xué)淬滅(qP)隨著光合有效輻射(PAR)的增大而減小，電子傳遞速率(ETR)和非光化學(xué)淬滅(NPQ)隨著光合有效輻射(PAR)的增大而增大。使用冪函數(shù)能夠很好的擬合實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPS(Ⅱ))和電子傳遞速率(ETR)隨光強(qiáng)的變化，而對(duì)數(shù)函數(shù)能較好的擬合實(shí)際光化學(xué)淬滅(qP)和非光化學(xué)淬滅(

5、NPQ)隨光強(qiáng)的變化。
　　 3.應(yīng)用傅里葉變化紅外光譜法(FTIR)和熱重(差熱)技術(shù)對(duì)不同地區(qū)的長序榆進(jìn)行了親緣關(guān)系研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):不同地區(qū)的長序榆葉片紅外吸光值存在差異，選取的16個(gè)特征波峰使7個(gè)地區(qū)的長序榆聚類成4個(gè)親緣類群，它們分別為安徽歙縣和浙江臨安類群;浙江開化、浙江遂昌以及江西武寧類群;浙江松陽和福建南平各成一個(gè)類群。熱重(差熱)分析表明，長序榆的葉片熱裂解過程有兩個(gè)明顯的放熱階段，隨著熱裂解過程的進(jìn)行，在550

6、℃附近達(dá)到質(zhì)量損失的最大值;350-550℃的TG(DT)曲線可以用來輔助鑒定長序榆的親緣地理關(guān)系。
　　 4.揭示影響長序榆生境和影響葉性狀的環(huán)境因子對(duì)理解長序榆的瀕危機(jī)制有重要意義。通過對(duì)我國分布地的長序榆比葉面積、葉片N含量和葉片δ13C值的測定發(fā)現(xiàn)，溫度和光照是影響長序榆比葉面積的主要環(huán)境因子，這與長序榆是一喜陽植物有關(guān);長序榆葉片δ13C值最大-26.33％，最小是-29.64％，平均值是-28.09％，其光合作用類型

7、屬于C3植物;相比海拔、年日照時(shí)數(shù)和年降雨量，溫度也是影響13C分餾的主要環(huán)境因子，單獨(dú)解釋了δ13C值變異的36％;相比于中國北方廣布種同屬植物白榆，長序榆δ13C值明顯偏負(fù)(P＜0.05);長序榆葉片N含量較高(33.30mg g-1)，高于白榆的葉片N含量(28.18mg g-1)，但沒有達(dá)到顯著性差異(P＞0.05);長序榆偏負(fù)的葉片δ13C值和較高的N含量，說明其較低的氣孔限制值和較高的光合速率。在不考慮氣候格局的變化下，隨著

8、緯度的降低長序榆葉片δ13C值偏負(fù)，而土壤δ13C值大體偏正，說明隨著緯度的減小其水分利用效率的降低和分布地C4植物種類的豐富。長序榆比葉面積隨年平均溫度的增大而變大，葉片同位素δ13C隨之偏輕說明了長序榆在溫度較高的環(huán)境水分利用率降低和蒸騰失水的加強(qiáng)，在未來全球變暖和干旱加劇的背景下長序榆可能會(huì)進(jìn)一步縮小分布面積。最后，我們提出了基于長序榆生境和葉性狀特征的保護(hù)策略。
　　 5.通過對(duì)分布在我國的長序榆近兩年的踏查發(fā)現(xiàn)，長序榆

9、主要集中在我國的安徽、浙江、江西和福建等省，長序榆生境已經(jīng)嚴(yán)重片段化，自然干擾和人為干擾是造成其瀕臨滅絕的主要原因。長序榆多分布在海拔600-900m的陽坡或半陽坡上，其中最大的種群分布在浙江開化和遂昌，分布區(qū)的特殊地勢使其成為長序榆的冰期避難所。對(duì)18項(xiàng)生物學(xué)、生態(tài)學(xué)指標(biāo)的主成分分析結(jié)果表明，影響長序榆生存的主要環(huán)境因子是:光照、土壤養(yǎng)分、坡向和海拔。對(duì)浙江松陽、江西武寧和福建南平數(shù)量極少的種群需優(yōu)先進(jìn)行遷地保護(hù)，積極引種栽培;而對(duì)于