櫟屬高山櫟組（殼斗科）和杓蘭屬（蘭科）植物的生理生態(tài)適應(yīng)性.pdf

1、橫斷山區(qū)是櫟屬高山櫟組和杓蘭屬植物的主要分布中心，其分布區(qū)的形成演變與喜馬拉雅隆起、橫斷山的抬升關(guān)系密切。認(rèn)識(shí)植物的生理生態(tài)適應(yīng)性可以幫助了解決定其地理分布的關(guān)鍵因素，但在橫斷山區(qū)相關(guān)的研究依然非常匱乏。本研究對(duì)小生境和生活習(xí)性有別的高山櫟組和杓蘭屬植物進(jìn)行生理生態(tài)特性的實(shí)地研究，試圖了解其生理生態(tài)適應(yīng)機(jī)制，探討適應(yīng)性形成與橫斷山抬升的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)： 1. 帽斗櫟和黃背櫟在不同海拔的光合作用日變化都表現(xiàn)出明顯的午間降低現(xiàn)象，最

2、高光合速率出現(xiàn)在上午10-11點(diǎn)，次高峰為下午16-18時(shí)，高溫和低空氣濕度是高山櫟光合午間降低的主要原因。 2. 兩種高山櫟對(duì)高山上的強(qiáng)輻射適應(yīng)能力很強(qiáng)。如果溫度適宜，高山櫟能夠忍受比其光飽和點(diǎn)高得多的光照而不明顯影響光合作用，否則，即使在較低的光強(qiáng)下也可能導(dǎo)致光合速率降低。 3. 高山櫟對(duì)低溫適應(yīng)能力強(qiáng)，對(duì)高溫適應(yīng)能力弱。其光合作用最適溫度比較低(14.3-20.2℃)，溫度超過25℃時(shí)，光合速率明顯下降。高山櫟在形

3、態(tài)上表現(xiàn)出明顯的耐寒特征。高山櫟對(duì)低溫的較強(qiáng)適應(yīng)能力是其在青藏高原成功分布的主要原因，這種適應(yīng)性的形成與青藏高原抬升導(dǎo)致的氣候變化關(guān)系密切。 4. 高山櫟8月的光合能力高于5月，但季節(jié)變化不影響海拔變化趨勢(shì)。帽斗櫟在2720-3560m的海拔范圍內(nèi)，光合速率隨海拔升高而增加，而黃背櫟在alt. 3240-4170m間光合速率隨海拔升高而降低。兩種高山櫟在alt.3000-3600m范圍內(nèi)光合能力和資源利用效率更高。海拔過低不利于

4、與喜濕熱的闊葉樹競(jìng)爭(zhēng)，太高海拔的低溫和生理干旱不利于高山櫟的種系分化和發(fā)揮其光合潛能。最適宜的分布海拔范圍是3000-3600m，與周浙昆對(duì)高山櫟分布的觀點(diǎn)吻合。 5. 研究的五種杓蘭光補(bǔ)償點(diǎn)都較低，但光飽和點(diǎn)較高，這種較大的生理塑性對(duì)林下植物的生長(zhǎng)非常重要。因長(zhǎng)期適應(yīng)林下低光，強(qiáng)光導(dǎo)致杓蘭光合速率下降。黃花杓蘭在40﹪光照下光合能力更高，適宜的光照為600-1000μmolm-2s-1。 6. 杓蘭的最適光合溫度為18

5、-22℃,在不同季節(jié)、種類下變化不大，說明杓蘭對(duì)低溫的適應(yīng)能力較強(qiáng)，高溫導(dǎo)致光合速率下降。昆明的溫度不僅明顯高于黃花杓蘭的光合最適溫度，也高于原生境的溫度，因此黃花杓蘭在中甸(alt. 3200m)和天生橋(alt. 3450m)的飽和光合速率明顯高于昆明(alt. 1900m)。低海拔處黃花杓蘭光合速率的降低主要是因?yàn)閷?duì)高溫缺乏適應(yīng)能力，其光合機(jī)構(gòu)可能受到傷害。 7. 所有生境下杓蘭的光合日進(jìn)程均表現(xiàn)為單峰曲線，最大光合速率均

6、出現(xiàn)在上午10-12點(diǎn)。因生長(zhǎng)于林下，杓蘭的光合作用日變化基本受光照控制。 8. 在不同季節(jié)，西藏杓蘭和黃花杓蘭的光合最適溫度差異不明顯，其飽和光合速率(Pmax)、最大羧化效率(Vcamx)和最大電子傳遞效率(Jmax)的變化順序?yàn)?月>6月>8月>9月，7月份的光合能力最高，這受葉齡和環(huán)境因素的影響。 9. 黃花杓蘭的日均光合速率對(duì)飽和光合速率的比率(Pdaily/Pmax)與單位面積的分株數(shù)和座果率緊密相關(guān)，且結(jié)果

7、植株的Pmax、Jmax和Vcmax高于非結(jié)果植株，座果可通過改變Vcmax、Jmax與葉片氮濃度間的關(guān)系對(duì)光合作用施加影響。在橫斷山區(qū)，黃花杓蘭的光合作用與繁殖成功受林下光環(huán)境的影響，更高的光合速率有利于黃花杓蘭繁殖成功。 10. 在4種地理分布范圍相異的杓蘭中，紫點(diǎn)杓蘭光補(bǔ)償點(diǎn)最低，飽和點(diǎn)最高，而麗江杓蘭光補(bǔ)償點(diǎn)最高，飽和點(diǎn)最低，說明紫點(diǎn)杓蘭對(duì)光的適應(yīng)范圍更寬，對(duì)低光或較強(qiáng)的光照均能利用。另一方面，紫點(diǎn)杓蘭的Pmax、Vcm

8、ax、Jmax、AQE最高，麗江杓蘭最低，黃花杓蘭和西藏杓蘭介于二者之間。從地理分布看，紫點(diǎn)杓蘭為世界廣布種，種群比較大，而麗江杓蘭分布范圍狹窄，種群量非常少，已經(jīng)瀕危。4種杓蘭光合能力的種間變化與地理分布存在一致性，地理分布寬的杓蘭比狹窄的光合能力更強(qiáng)，與前人的結(jié)論相似。 綜上所述，杓蘭的光合日進(jìn)程為單峰曲線，高山櫟出現(xiàn)明顯的午間光合速率降低；高山櫟對(duì)強(qiáng)光適應(yīng)能力更強(qiáng)，杓蘭則能更好利用弱光，這些差異與其特定的生境有關(guān)。兩類植物