遷地保護的4種龍腦香冠層葉光合速率和葉綠素熒光參數的日變化

1、植物生態(tài)學報2005，29(6)976～984ActaPhytoecologicaSinica遷地保護的4種龍腦香冠層葉光合速率和葉綠素熒光參數的日變化孟令曾l’2張教林2曹坤芳許再富(1中國科學院西雙版納熱帶植物園，云南勐臘666303)(2中國科學院研究生院，北京100039)摘要龍腦香科植物是東南亞熱帶雨林冠層的優(yōu)勢樹種，在生態(tài)和經濟上具有重要地位，而我國西南地區(qū)被認為是龍腦香科植物分布的最北端。該文于2004年雨季測定了西雙版納

2、熱帶植物園遷地保護區(qū)內引種的4種國產龍腦香科植物：望天樹(Parashoreachinensis)、云南龍腦香(畔，口(retusus)、版納青梅(xishuangbannaensis)和海南坡壘(Hopeahainanensis)冠層葉片的光響應曲線、光合速率的日進程、葉綠素熒光參數、葉綠素含量及葉片平均面積、氣孔保衛(wèi)細胞長度和分布狀況等。結果表明，4種植物的最大光合速率(P仃硝)(75～181panolmI2s～，用單位葉面積表示；

3、891—1508nmolgDWS～，用單位于重表示)、暗呼吸速率(風)、光補償點(LSP)、光飽和點(LCP)、表觀量子效率和葉片特征差異顯著。在正午時4個樹種均出現光合作用顯著降低的現象，其中海南坡壘光合速率下降最少。雖然高的葉片溫度對光合作用有一定的影響，但正午光合作用的下降主要是由于正午高的葉片一空氣的水蒸氣壓力差(L4VPD)引起的氣孔關閉造成的。4個樹種正午的光系統(tǒng)Ⅱ線性電子傳遞的量子效率PsⅡ顯著降低，表明遭受了強烈的光抑制

4、。云南龍腦香、版納青梅和海南坡壘的非光化學猝滅系數(M)())在正午時升高的幅度最大，而望天樹的NPQ上升較少，表明熱耗散是前3個樹種的主要光保護機制。中午前后望天樹的表觀電子傳遞速率(ETR)一直保持在很高的水平。但其光合速率顯著降低，表明大量的電子被分配到光呼吸上，也說明望天樹主要通過光呼吸來保護光合機構。關鍵詞冠層葉葉綠素熒光龍腦香科日進程光合作用Dn瓜NALCHANGESoFP】lImS旺咖CCHARACI1既US1ICSAND

5、R()PIIⅥnIoⅪNIcEPYIEAⅥoFFoI瓜DⅡ、()CAItP5IPECⅡUNDEREl，_S，7，CoNSERVAI1_0lNMENGLingZeng一ZHANGJiao—Linl，CAOKunFangandXUZai—Fu(1XishuangbannaTropicalBotanicalGarden，ChineseAcademyofSciem~，Mengla，Yunna~666303，China)(2CraduateSch

6、oolofChineseAcademyofSc／ences，成100039，China)AbstractDiptemcarpsdominatethecanopyoftropicalrainfomstofSoutheastAsia111eyarenotonlytheworld’Smainsourceofhardwoodtimberbuttheircanopyleavesaremainorgansforglobalcarbonsequest

7、ra—tionDuetoanthropogenicactivities。manyspeciesofdipterocarpsarethreatenedBecauseofthissituation。ex—situconservationefortswereemployedtoconservethegeneticresourcesofseveraldipteroearpsInthisstudy，fourdipterocarpspecies，D

8、ipterocarpusFetusu$，Hopeahainar~ensis，Parashoreachinensis(emergenttreespeciesintherainforest)andVaticaxishuangbannaensis，wereselectedasstudyspeciesthathadbeentransplantedin1981toanex—situdipterocarpconservationforestinXi

9、shuangbannaTropicalBotani—calGardenWemeasuredthediurnalchangesinphotosynthetieratesparametersofchlorophyllfluorescence。andmorphologicaltraitsoftheircanopyleavesat15—21mheightduringtherajnvseasonof2004Theresultsindicatedt

10、hatthemaximumphotosyntheticrates(P眥x)perunitleafarea(7。5to181tanol。m。s)andmass(8908to15082rm~olgDWs)，darkrespirationrates(Ra)，lightsaturationpoint(P)，lightcompensationpoint(CP)andleafmorphologicaltraitsdiferedsignificant

11、lyanlongspeciesPhotosyn—thesisinthefourspeciesWasdepressedatmiddayTheresultsrevealedthatstomatalclosureindueedbyhighleaftoairvappressuredeficit(D)ledtophotosyntheticdepressionatmiddayQuantumyieldsofpho—tosystemII(~pslI)i

12、nfourdipterocarpspeciesdecreasedsignificantlyatmidday，indicatingthatphotoinhibi一收稿日期：2oo4—1226接受日期：20050419基金項目：中國科學院、云南省2000WK7項目和中國科學院KSCX2SW104項目中國科學院西雙版納熱帶植物園園林園藝部楊清和楊海鷗先生、胡建湘女士等在提供高空作業(yè)車及相關設備上給予了大力支持和幫助，在此一并致以謝意Email

13、：ndz@xtbgorgcn維普資訊978植物生態(tài)學報29卷到樹冠頂部，測定了冠層葉片的凈光合速率、葉綠素熒光參數和葉片平均面積、氣孔大小和分布等特征，旨在探討影響冠層葉片光合作用午間受到抑制的因素及其光保護機制，為熱帶雨林生物多樣性的保護和森林管理提供理論依據。1材料和方法11試驗材料試驗在中國科學院西雙版納熱帶植物園的龍腦香園內進行(21D41’N，101~25E，海拔580m)。該地區(qū)受北熱帶西南季風影響，屬熱帶季雨林氣候條件。一

14、年中有明顯的雨季(510月)和干季(114月)之分，年平均降雨量為15001600mm，雨季降水占全年降雨量的80％以上，年平均相對濕度85％，年平均氣溫217qC，土壤為磚紅壤土，土層深厚，水分充足。我們選擇龍腦香科望天樹、版納青梅、云南龍腦香和海南坡壘為試驗材料，其中望天樹和版納青梅均為西雙版納本地種，云南龍腦香引自云南盈江，海南坡壘引白海南崖縣。同齡苗木均于1981年(1987年補種少量代替死亡苗木)種植于龍腦香園內，面積大約16

15、7hm2，株行距分別為15m3m、3m36m、25m3m和3m35m。至2004年，4個樹種的平均高度分別為17、15、21和18m，所選擇進行試驗的樹種基本信息見表1。測定在2004年7月底至8月底的晴天進行，此時正值雨季中期，植物生長旺盛，葉片生理活動強烈。沿林中便路使用SGG5102JGKA型高空作業(yè)車(粵工牌，廣東力士通機械股份有限公司)到達冠層頂部，選擇無病蟲害的新成熟葉片作為試驗材料進行觀測。表14個樹種的基本信息Table

16、1Thegeneralinformationofthefourspeciesselected：括號內數據是該種在自然狀況下成年樹高度的平均值ValuesintheparenthesiswelethelT1eanheightofmaturetreesinnatul~12光合作用的光響應曲線于2004年7月30日、8月3日、8月11日和8月18日上午9：00—11：30用LI6400便攜式光合作用系統(tǒng)(LICOR，Inc，USA)分別測定4

17、種龍腦香科樹種冠層新的成熟葉片光合作用的光響應曲線。測定前所有葉片材料均處在自然光下或用LI6400自帶光源(640002LED)以1000tnnolmI2s以上的光強充分誘導，使用開放式氣路，用CO2小鋼瓶供應co2氣體，控制葉室內Co2濃度為380tnnolmol。。，葉片溫度為26～33℃(上午9：00—11：30大氣溫度大致在此范圍之內)，空氣濕度55％65％。測定時光強由強到弱，依次設定光量子通量密度(PPFD)為2000、1

18、500、1000、500、200、100、50、20和0l刪。卜ms一，待數值穩(wěn)定后，記錄在每個光強下的P值。依據Rascher等(2000)的方法，擬合P的曲線方程，并計算最大凈光合速率(P一)。表觀量子產率(AQY)用每條曲線的在0100l蛐olms之間的直線斜率求得；暗呼吸速率(Rd)由直線與Y軸的交點得出；并求得光飽和點(LsP)和光補償點(LCP)。每種重復34株，每株一片新成熟葉。13光合作用日進程于2004年8月30日(測