長期馴化環(huán)境下丁香屬植物的光合生理生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、本研究是在丁香屬植物半個(gè)世紀(jì)的豐富引種基礎(chǔ)上，采用光合生理的實(shí)驗(yàn)手段探討該屬重要物種長期馴化中的環(huán)境響應(yīng)機(jī)制。 在遷地條件下，與廣布種華北紫丁香相比，瀕危種羽葉丁香有較低的光需求，在中等光強(qiáng)下凈光合速率顯著低于廣布種；氣孔限制值較大，對光合作用的調(diào)節(jié)較弱；蒸騰作用亦較弱，導(dǎo)致中午葉溫較高造成葉片傷害。功能葉片的凈光合速率在8：00光強(qiáng)及氣溫較低時(shí)已達(dá)峰值，葉片生長歷時(shí)短暫并于初夏前結(jié)束，長此以往可能影響光合產(chǎn)物積累?？梢娪鹑~丁香

2、以“逃避”的方式適應(yīng)遷入地生長季節(jié)環(huán)境脅迫。 為了探究羽葉丁香在引種地“逃避”策略的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子，我們分別選取種植在園內(nèi)全光照曝曬和60％遮蔭、生物量差異極為顯著，而其它條件相同的羽葉丁香開展實(shí)驗(yàn)。盡管曝曬單株比遮蔭單株有著顯著低下的生物量，但最大量子效率及葉綠素a/b的結(jié)果都表明，曝曬并未對其PSⅡ及LHCⅡ造成損傷。遮蔭單株也已經(jīng)由高葉綠素含量表現(xiàn)出對低光環(huán)境的適應(yīng)?？梢?，其光適應(yīng)機(jī)制已經(jīng)存在，而引種地生長季節(jié)的高溫可能是羽

3、葉丁香生長中要回避的主要因子。 為了進(jìn)一步證實(shí)這個(gè)推斷，并希望了解羽葉丁香在原產(chǎn)地的環(huán)境響應(yīng)狀況和致瀕的生理原因，我們在其原產(chǎn)地賀蘭山對該種進(jìn)行了調(diào)查和試驗(yàn)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在賀蘭山羽葉丁香分布在海拔1700m、西北坡向、近谷底處。由于坡度較緩，晴朗天氣光照時(shí)數(shù)達(dá)8h，葉片厚重，凈光合速率極顯著地高于引種地；最大量子效率表明中午的強(qiáng)光并未帶來嚴(yán)重光抑制，且小幅度的光抑制在次日清晨可完全恢復(fù)，并且有較高的實(shí)際量子效率。故在原產(chǎn)地強(qiáng)光仍舊

4、不是其生長的限制因子；其極高的光合速率及高效的實(shí)際量子效率是對冷涼強(qiáng)光條件的特殊適應(yīng)，說明羽葉丁香具有喜冷涼不懼光的固有特點(diǎn)，而冷涼條件于高溫炎熱的引種地不能得到滿足時(shí)，便放棄了對光的要求而在遮蔭的生境中適應(yīng)下來。因此引種地的高溫應(yīng)該是其要“逃避”的重要因子。同時(shí)表明較強(qiáng)的光合能力及強(qiáng)光的適應(yīng)特征不會(huì)使羽葉丁香在原產(chǎn)地成為瀕危物種。 為了搞清羽葉丁香的瀕危原因，我們將原產(chǎn)地野外分布狀況連同兩地水分利用效率綜合分析發(fā)現(xiàn)：在水分保證

5、適當(dāng)?shù)闹参飯@栽培條件下，即使是曝曬的植株也有著較高的水分利用效率，而原產(chǎn)地的羽葉丁香低下的水分利用效率表明其生存和分布對水分條件極為敏感。因此，羽葉丁香是良好水分條件的“享受者”，而不是干旱條件的“耐受者”，而這對于生長在干旱半干旱地區(qū)的物種來說，在一定程度上限制了其散布的可能性，以致數(shù)量極為有限。 “全能”的華北紫丁香恰是丁香屬系統(tǒng)演化中較為進(jìn)化的種，而“低能”的羽葉丁香又恰是居于頂生花序系(原始)與歐丁香系(進(jìn)化)之間的重要

6、過渡種。在對丁香屬起源及散布進(jìn)行推斷的基礎(chǔ)上，這些已經(jīng)得到的結(jié)果促使我們從區(qū)系和演化的層面去了解演化系在長期遷地馴化的光合生理差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，演化過渡種羽葉丁香的光合指征也多處于中間位置；頂生花序系(原始)種類光合效能相對較低，較強(qiáng)的水分平衡的保持能力可能成為它們能在跨氣候帶引種中成活的解釋。歐丁香系(進(jìn)化)種類氣孔導(dǎo)度對光梯度反應(yīng)敏感，但較強(qiáng)的蒸騰降低了其水分利用效率，在引種地干旱高溫的生長季會(huì)因水分不能及時(shí)供給而可能在年周期尺度上直

7、接影響生物量。小喬木型的種類可能由于較高的水分利用效率而不畏干旱，形成了擬女真亞組從西北到東北繼而向日本的廣泛分布。 馴化的現(xiàn)實(shí)意義之一是應(yīng)用。丁香的鹽堿耐受性是區(qū)域栽培中面對的問題。我們模擬氯化物硫酸鹽型鹽堿土(NaCl-MgSO4)與光照梯度交互的試驗(yàn)結(jié)果表明紫丁香系品種曝曬栽植能耐受0.2％的土壤鹽度，如果在相同鹽度生境中遮蔭種植會(huì)有更高的鹽分耐受表現(xiàn)。 對遷地物種環(huán)境適應(yīng)性的研究論證著眼點(diǎn)從“種”的水平歸結(jié)到“系