全 文 ：福建林学院学报　2008, 28(3):262-266
JournalofFujianCollegeofForestry
第 28卷 第 3期
2008年 7月
收稿日期:2008-01-10　　修回日期:2008-05-20
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30370275);福建省自然科学基金资助项目(C0310004)。
作者简介:朱小龙(1977-),男 ,福建漳州人 ,博士 ,从事森林生态学与生态经济学研究。 E-mail:longlong363711@ 163.com。通讯作者李振
基(1963-),男 ,江西婺源人 ,教授 ,博士生导师 ,从事森林生态学与生物多样性研究。 E-mail:zhenjil@ 163.com。
光照条件对长苞铁杉种子萌发与幼苗生长的影响
朱小龙 1 , 宋爱琴 2 , 王建林 3 , 黄承勇 3 , 赖志华3 , 李振基 2
(1.中国林业科学研究院林业科技信息研究所 ,北京 100091;2.厦门大学生命科学学院 ,
福建 厦门 361005;3.福建天宝岩国家级自然保护区管理局 ,福建 永安 366000)
摘要:2004-2006年研究了在不同光照下(100%, 50%, 25%, 10%全日照)长苞铁杉(Tsugalongibracteata)种子萌发率 、幼
苗存活率 、幼苗生物量及其分配比例和幼苗根与叶 、生理特性。结果表明 , 50%全日照条件下 ,种子萌发率和幼苗存活率最
高;幼苗根 、茎 、叶及总生物量最高;光照的增强促使生物量往地下分配以加强根部吸收水分的能力 ,并促使地上部分的生
物量更多的分配到叶片生长上 。随着光强的提高 ,幼苗叶片叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均呈下降的趋
势 , 叶绿素 a与叶绿素 b比值和类胡萝卜素与总叶绿素比值呈上升趋势。在光强不超过 50%时 , 随着光强的提高 , 幼苗叶
片和细根的 MDA含量 、SOD和 POD活性呈升高趋势;光照强度达到全日照时 , 叶片 MDA含量 、SOD和 POD活性呈下降趋
势。幼苗叶片和细根 Pro含量在 25%全日照时最低。 50%全日照附近是长苞铁杉育苗的合适光照强度。
关键词:长苞铁杉;光照强度;种子萌发;幼苗生长;生态生理
中图分类号:S718.5 文献标识码:A 文章编号:1001-389X(2008)03-0262-05
EfectoflightintensityenvironmentonTsugalongibracteata
seedgerminated, seedlingsurvivalandgrowth
ZHUXiao-long1 , SONGAi-qin2 , WANGJian-lin3 , HUANGCheng-yong3 , LAIZhi-hua3 , LIZhen-ji2
(1.ResearchInstituteofForestryPolicyandInformation, ChineseAcademyofForestry, Beijing100091, China;
2.SchoolofLifeScience, XiamenUniversity, Xiamen, Fujian361005, China;3.Administration
ofTianbaoyanNationalNaturalReserveofFujian, Yong′an, Fujian366000, China)
Abstract:Theseedgerminatedrate, seedlingsurvivalrate, seedlingbiomassandphysiologicalcharacteristicsofseedlingsleaves
androotswereinvestigatedafterTsugalongibracteataChengseedsseminatedin4lightintensitylevels(100%, 50%, 25%, 10%
fullsunlight)seedbedsforonegrowingseasonfrom 2004 to2006.Theseedgerminatedrateandseedlingssurvivalratewerethe
highestinthe50% fulsunlightenvironment.Fulsunlightisnotsuitableforseedlingbiomassaccumulation.In50% fullsunlight
environment, theroot, stem, leafandtotalseedlingbiomasswerealthehighest.Theincreaseoflightintensitypromotedmore
biomassdistributingtorootstoenhancetheseedlingroots′abilityofwaterabsorbing, andpromotedmoreovergroundbiomass
distributingtoleaves.Asthelightintensityincreasing, thecontentsofchlorophyla(Chla), chlorophyllb(Chlb), chlorophyl
(Chl)andcarotenoid(Car)inseedlingleavesdeclined, theratesofChla/ChlbandCar/Chlrised.Whenlightintensitywasnot
morethan50% fullsunlight, theMDAcontents, theSODactivitiesandPODactivitiesofseedlingleavesandrootsshowedincre-
mentaltrendsalongwithlightintensityincreasing.WhenlightintensitywasfulsunlighttheMDAcontentsofseedlingleaves, the
SODandPODactivitiesofseedlingleavesdeclinedobservably.TheProcontentsofseedlingleavesandrootswerebothlowermostin
25% fulsunlightenvironment.ThesuitedlightintensityofT.longibracteataseedsgerminatingandseedlingsgrowingshouldbe
hereabout50% fulsunlight.
Keywords:Tsugalongibracteata;lightintensity;seedgermination;seedlinggrowth;eco-physiology
光照是植物生长发育过程中不可缺少的环境因子 ,它对植物的形态 、光合作用 、蒸腾作用 、呼吸作用 、
物质运输与合成等均会产生深刻影响 [ 1-2] 。研究木本植物种子萌发和幼苗生长对不同光照强度作用的响
应 ,不仅可以确定种子萌发和幼苗生长的最适宜光照需求 ,在种子育苗具有突出的应用价值 ,而且可以用
来解释森林中林窗过程对植物的影响 [ 3] 。
长苞铁杉(TsugalongibracteataCheng)林具有良好的生态学特性 ,可以在较高海拔山地发挥不亚于常
DOI :10.13324/j.cnki.j fcf.2008.03.008
绿阔叶林的水土保持效果 [ 4] 。由于分布广泛 、耐瘠薄等特点 [ 5] ,长苞铁杉用于亚热带退化山地的植被重
建具有一定的可行性 。不同光照环境下 ,长苞铁杉种子萌发率和幼苗存活率的影响是否存在差异 ? 幼苗
的生物量累积及分配是否有所不同? 幼苗生理特性是否有所不同 ?针对这些问题展开研究 ,以期为长苞
铁杉种子育苗 、解释林窗过程对长苞铁杉更新的影响和探索长苞铁杉幼苗建立机理提供依据。
1　材料与方法
1.1　样地概况
福建省永安天宝岩国家级自然保护区位于福建省永安市东部 ,东经 117°31′-117°33.05′,北纬 25°05′
-25°58′,属亚热带季风气候型 ,平均空气相对湿度 80%,平均气温 15 ℃,最冷月(1月份)平均温度 5℃,
最热月(7月份)平均温度 23℃,绝对最低气温 -11 ℃,绝对最高气温 40 ℃,无霜期 290 d,年平均降水量
2 000 mm。试验样地在天然长苞铁杉林边的沟墩坪自然村(东经 117°33′,北纬 25°55′,海拔 1 100 m)。
1.2　试验材料
长苞铁杉种子于 2004年 11月份采自福建省永安天宝岩国家级自然保护区内天然长苞铁杉林 ,千粒
重 10.92g。试验土壤有机质含量 1.37%,全 N含量 0.637mg·g-1 ,速效 P含量 0.228mg· g-1 ,速效 K含
量 7.89mg·g-1。 2004年 12月 1日在 100%、50%、25%、10%全日照条件下开始育苗试验 ,遮荫棚高
2.0 m,面积 60m2。
1.3　试验方法
出苗率试验采用苗床法 ,苗床长方形(1.0 m×8.0 m),每苗床埋入 800粒高锰酸钾消毒后成熟饱满的
种子 ,每处理设置 6个重复 ,用铝片对苗床每株长苞铁杉幼苗进行定位标记 ,从 2005年 2月 8日起每 3d
统计各小样地种子出苗数直至无新幼苗发生 ,统计各光照处理下种子萌发率 。幼苗生长过程中不施肥 ,保
持适宜土壤水分(约 22%),定期除草。 2006年 1月 10日试验结束时 ,统计各苗床幼苗的存活数 ,计算各
光照处理下的幼苗存活率 。
1.4　测定指标
生物量测定 。 2006年 1月 10日试验结束后对存活幼苗进行收获 ,各光照处理中随机选择 50株幼苗 ,
分根 、茎 、叶在 80 ℃下烘干至恒重 ,测定各器官生物量。
生理指标测定。用幼苗第 2 -4对(从上往下数)生长良好的叶片进行测定 。光合色素含量采用
Welburn[ 6]方法测定;丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量采用 Heathetal[ 7]的方法测定;超氧化物歧化
酶(superoxidedismutase, SOD)活性采用王爱国等 [ 8]的方法测定 ,酶活性单位以每毫克蛋白的酶活单位数
表示;过氧化物酶(peroxidase, POD)活性采用愈创木酚法 [ 9] ,酶活性单位以每分钟每毫克蛋白的酶活单
位数表示;脯氨酸(proline, Pro)含量采用张殿忠等 [ 10]的方法测定 。上述指标测定均做 3个重复。
1.5　数据处理
本试验属于单因子(光照)4水平试验 ,方差分析采用 SPSS11.0 ForWindows,图表制作采用 Microsoft
Excel。
2　结果与分析
2.1　光照强度对种子萌发率与幼苗存活率的影响
图 1为光照强度长苞铁杉种子萌发与幼苗存活率的含量的影响 ,方差分析表明 ,光照对长苞铁杉种子
萌发率有显著影响(P<0.05),在光强不高于 50%全日照时 ,随着光强的提高 ,长苞铁杉种子萌发率呈升
高趋势 ,但光强过高(100%全日照)不利于种子萌发;光照对长苞铁杉幼苗存活率有显著影响(P<0.05),
随着光强的提高 ,长苞铁杉幼苗存活率呈升高趋势 ,但光强过高(100%全日照)会降低长苞铁杉幼苗的
存活率 。
2.2　光照强度对幼苗生物量累积与分配的影响
图 2为光照强度对长苞铁杉根 、茎 、叶和总生物量累积的影响 。方差分析表明 ,生长环境的光照强度
对长苞铁杉幼苗根 、茎 、叶和总生物量都有极显著影响(P<0.01),在光强不高于 50%全日照时 ,随着光强
359　第 3期 朱小龙等:光照条件对长苞铁杉种子萌发与幼苗生长的影响
的提高 ,长苞铁杉幼苗根 、茎 、叶和总生物量均呈升高趋势;但光强过高(100%全日照)对幼苗生长不利 ,
100%全日照环境生长的幼苗根 、茎 、叶和总生物量均低于 50%全日照环境生长的幼苗 。
　　光照强度不仅影响长苞铁杉幼苗生物量的累积 ,而且影响其在不同器官中的分配。表 1为光照强度
对长苞铁杉生物量在根 、茎 、叶分配的影响 ,由表 1可见生长环境的光照强度对长苞铁杉幼苗根冠比 、茎重
比 、根重比 、叶 /地上均有显著影响(P<0.05),对叶重比影响不显著(P>0.05)。在光照强度不超过 50%
全日照条件下 ,随着光照强度的提高 ,根冠比 、根重比和叶 /地上呈升高趋势 ,茎重比呈下降趋势 ,这表明光
照的增强能促使生物量往地下分配以加强根部吸收水分的能力 ,同时促使地上部分的生物量更多的分配
到叶片生长上。 Poorter[ 2]在热带雨林 15个树种幼苗形态与生理特性对光照强度梯度的响应研究也得到
类似的结论 。
表 1　光照强度对生物量在根 、茎 、叶分配的影响
Table1　Efectsoflightintensityonseedlingbiomassdistributiononroot, stem, andleavesofT.longibracteata
生物量分配比值
100%全日照 50%全日照 25%全日照 10%全日照
根冠比 0.526±0.033 0.636±0.140 0.456±0.072 0.345±0.058
叶重比 0.474±0.022 0.486±0.047 0.510±0.035 0.529±0.035
茎重比 0.182±0.010 0.130±0.025 0.179±0.044 0.216±0.042
根重比 0.344±0.014 0.384±0.053 0.312±0.030 0.255±0.031
叶 /地上 0.722±0.020 0.789±0.036 0.741±0.055 0.711±0.049
2.3　光照强度对幼苗叶片光合色素含量与比例的影响
叶片中的光合色素是叶片光合作用的物质基础 ,环境因子的改变可以引起光合色素的变化 ,光合色素
含量的高低在很大程度上反映了植物的生长状况和叶片的光合能力 , Chla/Chlb值的变化 ,能反映叶片光
合活性的强弱[ 11] , Car/Chl值的高低与植物忍受逆境的能力有关 ,进而引起光合功能的改变 [ 12] 。
表 2为光照强度对长苞铁杉幼苗光合色素含量及其比例的影响 ,方差分析表明 ,光照对长苞铁杉幼苗
叶片中叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素和类胡萝卜素含量及叶绿素 a与叶绿素 b比值和类胡萝卜素与总叶
绿素比值有显著影响(P<0.01),随着光强的提高 ,长苞铁杉幼苗叶片叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素和类
胡萝卜素含量均呈下降趋势 ,叶绿素 a与叶绿素 b比值和类胡萝卜素与总叶绿素比值呈上升趋势。
2.4　光照强度对幼苗叶片与细根 MDA含量的影响
MDA是膜脂过氧化作用的最终产物 ,是膜系统受伤害的重要标志之一 [ 7] 。图 3为光照强度长苞铁杉
幼苗叶片和细根 MDA含量的影响 ,方差分析表明 ,光照强度对长苞铁杉幼苗叶片和细根 MDA含量有显
著影响(P<0.01),随着光强的提高 ,长苞铁杉幼苗细根 MDA含量呈升高趋势;在光强不超过 50%全日照
下 ,长苞铁杉幼苗叶片 MDA含量随着光强的升高而提高 ,达到全日照时 ,叶片已部分受伤 , MDA含量下
360 福　建　林　学　院　学　报 第 28卷　
降 。长苞铁杉幼苗的根比叶片对光照过强的忍受能力更强。
表 2　光照强度对长苞铁杉幼苗光合色素含量与比例的影响
Table2　EfectsoflightintensityoncontentsandratioofphotosyntheticpigmentsinseedlingleavesofT.longibracteata
光合色素及其比例
100%全日照 50%全日照 25%全日照 10%全日照
wChla/(mg· g-1) 0.173 0±0.007 2 0.198 0±0.016 8 0.350 5±0.020 9 0.608 7±0.078 7
wChlb/(mg· g-1) 0.026 0±0.000 5 0.062 8±0.006 8 0.139 6±0.011 2 0.220 3±0.026 1
wChl/(mg· g-1) 0.198 9±0.007 8 0.260 8±0.023 6 0.490 2±0.031 1 0.829 0±0.104 8
wCar/(mg· g-1) 0.106 5±0.001 8 0.107 3±0.003 8 0.132 5±0.003 8 0.159 7±0.018 0
wChla/wChlb 6.662 9±0.137 9 3.159 3±0.090 2 2.516 1±0.106 7 2.759 9±0.029 7
wCar/wChl 0.536 6±0.030 2 0.413 7±0.024 1 0.271 0±0.011 0 0.193 0±0.004 1
2.5　光照强度对幼苗叶片与细根 SOD活性的影响
SOD能催化超氧化物阴离子自由基(O2-)的歧化作用 ,消除 O2- ,维持活性氧代谢的平衡 ,保护膜结
构 ,从而使植物在一定程度上忍耐 、减缓或抵抗水分胁迫 ,植物抗性与 SOD活性密切相关。图 4为光照强
度对长苞铁杉幼苗叶片和细根 SOD活性的影响。方差分析表明 ,光照强度对长苞铁杉幼苗叶片和细根
SOD活性均有显著影响(P<0.01)。随着光强的提高 ,长苞铁杉幼苗细根 SOD活性呈升高趋势;在光强不
超过 50%全日照 ,长苞铁杉幼苗叶片 SOD活性随着光强的升高而提高 ,达到全日照时 ,叶片已部分受伤 ,
SOD活性呈下降趋势。
2.6　光照强度对幼苗叶片与细根 POD活性的影响
POD作为清除氧自由基的第二道屏障 ,其功能在于清除由 SOD歧化 O2-产生的 H2O2。图 5为光照
强度对长苞铁杉幼苗叶片和细根 POD活性的影响。方差分析表明 ,光照强度对长苞铁杉幼苗叶片和细根
POD活性均有显著影响(P<0.01)。光照强度对长苞铁杉幼苗叶片和细根 POD活性与对 SOD活性的变
化趋势是一致的 ,随着光强的提高 ,长苞铁杉幼苗细根 POD活性呈升高趋势;在光强不超过 50%全日照 ,
长苞铁杉幼苗叶片 POD活性随着光强的升高而提高 ,达到全日照时幼苗叶片已部分受伤 , POD活性呈下
降趋势 。
2.7　光照强度对幼苗叶片与细根 Pro含量的影响
Pro是多种植物体内最有效的一种亲和性渗透调节物质 ,对于某些植物而言几乎所有的逆境包括干
旱 、低温 、高温 、冰冻 、盐害等都可以造成体内 Pro的累积 。图 6为光照强度对长苞铁杉幼苗叶片和细根
Pro含量的影响 ,方差分析表明 ,光照强度对长苞铁杉幼苗叶片和细根 Pro含量有显著影响(P<0.01),光
照强度变化对长苞铁杉幼苗叶片和细根 Pro含量的影响是一致的 ,即在光照强度为 25%全日照时长苞铁
杉幼苗叶片和细根 Pro含量最低 ,光照的提高和降低均造成 Pro含量的提高 , 25%全日照是长苞铁杉幼苗
生长较为适宜的光照条件 。
361　第 3期 朱小龙等:光照条件对长苞铁杉种子萌发与幼苗生长的影响
3　结论
在 50%全日照条件下 ,长苞铁杉种子萌发率和幼苗存活率最高 ,过强和过弱的光照条件均导致长苞
铁杉种子萌发率和幼苗存活率的下降 。
光照可以影响生物量的累积与分配 ,全日照对长苞铁杉幼苗的生长不利 ,在 50%全日照条件下 ,长苞
铁杉幼苗根 、茎 、叶及总生物量最高。光照的增强促使生物量往地下分配以加强根部吸收水分的能力 ,同
时促使地上部分的生物量更多的分配到叶片生长上 。
随着光强的提高 ,长苞铁杉幼苗叶片叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均呈下降趋势 ,
叶绿素 a与叶绿素 b比值和类胡萝卜素与总叶绿素比值呈上升趋势;幼苗叶片和细根 MDA含量呈升高趋
势;细根 SOD和 POD活性呈升高趋势 。在低光强下 ,长苞铁杉幼苗叶片 SOD和 POD活性随着光强的升
高而提高;全日照下 ,幼苗叶片受伤 ,其 SOD和 POD活性下降 。
光照强度为 25%全日照时长苞铁杉幼苗叶片和细根 Pro含量最低 , 25%全日照是长苞铁杉幼苗生长
较为适宜的光照条件 。
长苞铁杉为阳性树种 。 50%全日照对长苞铁杉幼苗有轻微胁迫 ,但在该光照条件下长苞铁杉幼苗生
长最快 , 50%全日照附近是长苞铁杉育苗的合适光照强度 。
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(责任编辑:卢凤美)　　
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