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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 34 卷 第 2 期摇 摇 2014 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
连续免耕对不同质地稻田土壤理化性质的影响 龚冬琴,吕摇 军 (239)…………………………………………
下辽河平原景观格局脆弱性及空间关联格局 孙才志,闫晓露,钟敬秋 (247)……………………………………
完全水淹环境中光照和溶氧对喜旱莲子草表型可塑性的影响 许建平,张小萍,曾摇 波,等 (258)……………
赤潮过程中“藻鄄菌冶关系研究进展 周摇 进,陈国福,朱小山,等 (269)……………………………………………
盐湖微微型浮游植物多样性研究进展 王家利,王摇 芳 (282)……………………………………………………
臭氧胁迫对植物主要生理功能的影响 列淦文,叶龙华,薛摇 立 (294)……………………………………………
啮齿动物分子系统地理学研究进展 刘摇 铸,徐艳春,戎摇 可,等 (307)…………………………………………
生态系统服务制图研究进展 张立伟,傅伯杰 (316)………………………………………………………………
个体与基础生态
NaCl胁迫下沙枣幼苗生长和阳离子吸收、运输与分配特性 刘正祥,张华新,杨秀艳,等 (326)………………
不同生境吉首蒲儿根叶片形态和叶绿素荧光特征的比较 向摇 芬,周摇 强,田向荣,等 (337)…………………
小麦 LAI鄄2000 观测值对辐亮度变化的响应 王摇 龑,田庆久,孙绍杰,等 (345)…………………………………
K+、Cr6+对网纹藤壶幼虫发育和存活的影响 胡煜峰,严摇 涛,曹文浩,等 (353)…………………………………
马铃薯甲虫成虫田间扩散规律 李摇 超,彭摇 赫,程登发,等 (359)………………………………………………
种群、群落和生态系统
莱州湾及黄河口水域鱼类群落结构的季节变化 孙鹏飞,单秀娟,吴摇 强,等 (367)……………………………
黄海中南部不同断面鱼类群落结构及其多样性 单秀娟,陈云龙,戴芳群,等 (377)……………………………
苏南地区湖泊群的富营养化状态比较及指标阈值判定分析 陈小华,李小平,王菲菲,等 (390)………………
盐城淤泥质潮滩湿地潮沟发育及其对米草扩张的影响 侯明行,刘红玉,张华兵 (400)…………………………
江苏省农作物最大光能利用率时空特征及影响因子 康婷婷,高摇 苹,居为民,等 (410)………………………
1961—2010 年潜在干旱对我国夏玉米产量影响的模拟分析 曹摇 阳,杨摇 婕,熊摇 伟,等 (421)………………
黑龙江省 20 世纪森林变化及对氧气释放量的影响 张丽娟,姜春艳,马摇 骏,等 (430)…………………………
松嫩草原不同演替阶段大型土壤动物功能类群特征 李晓强,殷秀琴, 孙立娜 (442)…………………………
小兴安岭 6 种森林类型土壤微生物量的季节变化特征 刘摇 纯,刘延坤,金光泽 (451)…………………………
景观、区域和全球生态
黄淮海地区干旱变化特征及其对气候变化的响应 徐建文,居摇 辉,刘摇 勤,等 (460)…………………………
我国西南地区风速变化及其影响因素 张志斌,杨摇 莹,张小平,等 (471)………………………………………
青海湖流域矮嵩草草甸土壤有机碳密度分布特征 曹生奎,陈克龙,曹广超,等 (482)…………………………
基于生命周期评价的上海市水稻生产的碳足迹 曹黎明,李茂柏,王新其,等 (491)……………………………
研究简报
荒漠草原区柠条固沙人工林地表草本植被季节变化特征 刘任涛,柴永青,徐摇 坤,等 (500)…………………
跨地带土壤置换实验研究 靳英华,许嘉巍 ,秦丽杰 (509)………………………………………………………
SWAT模型对景观格局变化的敏感性分析———以丹江口库区老灌河流域为例
魏摇 冲,宋摇 轩,陈摇 杰 (517)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*288*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*29*
室室室室室室室室室室室室室室
2014鄄01
封面图说: 高原盐湖———中国是世界上盐湖分布比较稠密的国家,主要分布在高寒的青藏高原以及干旱半干旱地区的新疆、内
蒙古一带。 尽管盐湖生态环境极端恶劣,但它们依然是陆地特别是高原生态系统中十分重要的组成部分。 微微型
浮游植物通常是指粒径在 0. 2—3 滋m之间的光合自养型浮游生物。 微微型浮游植物不仅是海洋生态系统中生物量
和生产力的最重要贡献者,也是盐湖生态系统最重要的组成部分。 研究显示,水体矿化度是影响微微型浮游植物平
面分布及群落结构组成的重要因子,光照、营养成分和温度等也会影响盐湖水体中微微型浮游植物平面分布及群落
结构组成(详见 P282)。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 34 卷第 2 期
2014年 1月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.2
Jan.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31260056); 湖南省教育厅重点资助项目(09A073);湖南省重点学科建设资助项目( JSU0713Z21);湖南
省教育厅高等学校科学研究资助项目(12C0300); 植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室开放资助项目(13jdzb098)
收稿日期:2012鄄10鄄29; 摇 摇 修订日期:2013鄄10鄄09
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: zhouqiang1981@ tom.com
DOI: 10.5846 / stxb201210291501
向芬,周强,田向荣,陈功锡,肖艳.不同生境吉首蒲儿根叶片形态和叶绿素荧光特征的比较.生态学报,2014,34(2):337鄄344.
Xiang F, Zhou Q,Tian X R, Chen G X, Xiao Y. Leaf morphology and PS域chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Sinosenecio jishouensis in
Different Habitats.Acta Ecologica Sinica,2014,34(2):337鄄344.
不同生境吉首蒲儿根叶片形态和
叶绿素荧光特征的比较
向摇 芬,周摇 强*,田向荣,陈功锡,肖摇 艳
(吉首大学 植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室,吉首摇 416000)
摘要:吉首蒲儿根为近年发现的自然分布狭窄的珍稀植物,为了揭示其对不同生境的适应能力及机制,选择野外自然分布的 3
种河谷生境和人工引种的 2种河谷外生境中的吉首蒲儿根为研究对象,比较其叶片形态和叶绿素荧光特征。 研究发现,3种河
谷生境吉首蒲儿根的叶面积、比叶面积要高于 2种河谷外生境,而气孔密度、SPAD值则低于 2种河谷外生境。 5种生境吉首蒲
儿根的 Fv / Fm、Fv / Fo、Y(NPQ)没有显著差别,但谷外阳生生境下的吉首蒲儿根 ETRmax、Ik、qP 和 Y(域)均高于其它各生境,而
河谷林下生境吉首蒲儿根的 ETRmax、Ik、qP和 Y(域)均显著低于其它各生境,河谷瀑布生境、河谷山坡生境、谷外阴生生境吉首
蒲儿根的以上 4参数则无显著差别。 结果表明:吉首蒲儿根能够通过减小叶面积、比叶面积,增加气孔密度、SPAD 值来调整叶
片结构,积极调控调节性能量耗散 NPQ,提高 PS域实际光量子效率 Y(域)来适应较高的光照和中等空气相对湿度环境。
关键词:叶片形态;叶绿素荧光;河谷生境;吉首蒲儿根
Leaf morphology and PS域chlorophyll fluorescence parameters in leaves of
Sinosenecio jishouensis in Different Habitats
XIANG Fen, ZHOU Qiang*,TIAN Xiangrong, CHEN Gongxi, XIAO Yan
Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Utilization, College of Hunan Province, Jishou 416000, China
Abstract: Sinosenecio jishouensis D.G. Zhang, Y. Liu & Q.E.Yang is a new Asteraceous species, and is considered as a
critically endangered species because its population is extremely small. Currently, only several natural populations of S.
jishouensis are discovered in Dehang canyon which is at northwestern Hunan, China, and is characteristic of low light
intensity and high relative humidity. An interesting question is thus whether or not the distinct habitat conditions are related
to its growth and distribution. Generally, its natural habitats consist of valley falls habitat, valley sidehill habitat and valley
understory habitat. In order to reveal the adaptive ability to different environments and the underlying mechanisms, S.
jishouensis were transplanted from valley to sun habitat and shade habitat. Since the light intensity and the relative humidity
are different among 5 habitats, especially, there are higher light intensity and lower relative humidity in 2 artificial
distribution habitats than in 3 natural distribution habitats, the leaf morphology and PS 域 chlorophyll fluorescence
parameters in leaves of S. jishouensis within above 5 habitats were investigated.
The results showed that: as compared with 3 natural distribution habitats, the leaf area, specific leaf area of
Sinosenecio jishouensis were smaller and their stomata density, SPAD value were higher in 2 artificial distribution habitats,
especially in sun habitat. On the other hand, the rapid light鄄response curves of chlorophyll fluorescence parameters were
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measured at various light intensities (8, 16, 32, 90, 165, 245, 325, 430, 580, 770, 1100, 1400, 1700, 2100 滋mol·
m-2·s-1) by PAM鄄2500 chlorophyll fluorimeter. We observed that the maximal PS域quantum yield (Fv / Fm), latent PS域
quantum yield (Fv / Fo), the quantum yield of regulated energy dissipation ( Y ( NPQ)) had no significant difference
between 5 habitats. However, the maximal electron transport rate ( ETRmax ), minimum saturating irradiance ( Ik), the
coefficient of photochemical quenching (qP) and the effective PS域 quantum yield (Y(域)) of S. jishouensis in sun habitat
were higher than other 4 habitats, above 4 parameters in valley understory habitat were significantly lower than other 4
habitats, at the same time, those values showed no significant difference among valley falls habitat, valley sidehill habitat
and shade habitat.
It thus indicated that S. jishouensis had tolerance to greater light intensity and moderate air humidity realized by
reduced leaf area, specific leaf area, and increased stomata density, SPAD value, improved NPQ and Y(域). while low
light intensity and high relative humidity was not an important ecological factor in limiting development of S. jishouensis,
providing a theoretical foundation for ex situ conservation of S. jishouensis. However, the major environment factors limiting
distribution of S. jishouensis and the main causes for the endangered status of S.jishouensis still needed further investigation.
Key Words: leaf morphology;chlorophyll fluorescence;valley habitat;Sinosenecio jishouensis
摇 摇 吉首蒲儿根(Sinosenecio jishouensis D.G. Zhang,Y.
Liu & Q. E. Yang)为 2008年发现的菊科(Compositae)
新物种,隶属于蒲儿根属(Sinosenecio B.Nord)。 但其
叶具千里光属植物特征,其在 2 个属植物的进化关
系研究中具有特殊意义[1]。 目前,仅在武陵山区个
别河谷内发现有数个间断的野生居群,且分布范围
狭窄,个体数量为 3000—5000 株,是中国及武陵山
区特有种、典型峡谷生境专性种,符合濒危物种的标
准,亟待加强保护[2鄄3]。 但目前对其生理生态的研究
还较少,尤其是其对生活环境的适应性还未见报道。
而植物对光、温、水等环境生态因子的适应能力研
究,是植物就地保护和引种保护的关键[4]。 吉首蒲
儿根自然生长在河谷潮湿阴生环境中,且瀑布附近
种群的个体数量要远高于其它生境的种群。 徐亮
等[3]认为土壤养分可能是影响其分布的主要环境因
子。 那么低光照、高湿度是否也属于决定吉首蒲儿
根分布的影响因子呢? 这需要做进一步深入探讨。
为了适应多变的环境,植物需对形态、结构、生
理生化活动进行调节来适应环境的改变[5]。 而叶片
是植物对环境变化较为敏感且可塑性较大的器官,
其形态结构和生理代谢的变化,反映了环境因子对
植物的影响和植物对环境的适应[6]。 快速光响应曲
线能够评估光强对植物潜在光合能力的影响,叶绿
素荧光参数反映了植物光合作用过程中的变化[7],
它们常用于植物生理生态等研究。 为了探讨吉首蒲
儿根对生境的适应能力及引种保护的需要,将吉首
蒲儿根移栽至河谷外的阴生环境和阳生环境,并就
瀑布下方、流水边坡、水流边灌木林下等 3 种自然分
布生境和 2种人工移栽生境的吉首蒲儿根的叶片形
态和叶绿素荧光特征展开比较研究,探讨其生态适
应性及对生境的适应策略。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验材料与培养
试验在湖南省吉首市展开,其位于东经 109毅
30忆—110毅04忆,北纬 28毅08忆—28毅29忆,属亚热带季风湿
润气候,年均气温 16.4 益,年降水量 1440.5 mm,年
日照 1382.5 h[8]。 试验选择的野生吉首蒲儿根位于
湖南省吉首市德夯河谷,生境类型分别为河谷瀑布
生境,河谷山坡生境,河谷林下生境。 人工移栽的吉
首蒲儿根是于 2011 年 11 月采自德夯河谷,并种植
于吉首大学校园的遮阴大棚内[定义为谷外阴生生
境]。 2012年 3月,将阴生环境培养的部分吉首蒲儿
根移至吉首大学实验地阳生环境[定义为谷外阳生
生境],对于移栽的吉首蒲儿根,采取早晨人工浇水
的措施,保持土壤湿润。 2012 年 5 月下旬,对以上 5
种生境的吉首蒲儿根的成熟基生叶进行相关指标测
定, 并用照度计、温湿度计、烘干法测定相关环境
因子。
833 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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表 1摇 吉首蒲儿根不同生境基本环境因子
Table 1摇 Sinosenecio jishouensis grow in different environmental factors of habitats. Data were expressed as mean依SD (n= 5)
光照强度
Light illumination / lx
空气相对湿度
Air humidity / %
土壤相对含水量
Soil moisture / %
空气温度
Air temperature / 益
河谷瀑布生境 Valley falls habitat 2632依201c 88.9依6.3a 34.6依2.6 26.4依1.2b
河谷山坡生境 Valley sidehill habitat 4671依422b 70.6依6.7b 32.8依3.1 28.2依2.6ab
河谷林下生境 Valley understory habitat 1024依71d 78.2依5.9ab 33.4依2.1 25.8依2.3b
谷外阴生生境 Shade habitat 5406依568b 52.1依3.7c 29.3依3.3 31.7依1.9ab
谷外阳生生境 Sun habitat 56483依1046a 48.9依5.4c 28.1依2.6 33.2依2.7a
摇 摇 此表为 2012年 5月 20—22日中午实测数据; 字母表示差异显著 (P<0.05)
1.2摇 叶片形态的测量
叶面积采用叶面积仪(Yaxin鄄 1241,中国)测量;
比叶面积参照李玉霖等[9]的方法;气孔密度采用直
接撕取表皮观察法,用镊子撕取叶片下表皮,刷去多
余叶肉细胞后制片,用 Motic 显微成像系统( Leica
3000, 德国)及软件(LAS software V3.5)拍照测量。
在 10伊20倍的放大率下选择 5—6 个视野用于气孔
密度测量;相对叶绿素的含量用 SPAD鄄502叶绿素仪
(Konica Minolta Sensing,日本)进行测量。
1.3摇 叶绿素荧光参数的测量
参照钱永强等[10]的方法,采用便携式调制叶绿素
荧光仪 PAM鄄2500(Walz,德国)进行叶绿素荧光诱导动
力学曲线和快速光响应曲线的测定。 叶片暗适应 30
min后测量相关指标。 其测量光强为 8 滋mol·m-2·s-1,
饱和脉冲光强为 2800 滋mol·m-2·s-1,梯度作用光强
为 8, 16, 32, 90, 165, 245, 325, 430, 580, 770,
1100, 1400, 1700, 2100 滋mol·m-2·s-1,作用时间为
30 s。 其初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、PS域的最
大光化学效率(Fv / Fm)数值从仪器直接读取,Fv / Fo
按照公式(Fm-Fo) / Fo 计算。 表观电子传递速率
(ETR)、 PS 域光化学能量转化的有效量子产量
[Y(域)]、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数
(NPQ)、荧光淬灭系数(qP)、PS域的反应中心吸收
的光能分配于光化学途径 Y(域)、PS域调节性能量
耗散 Y(NPQ)、非调节性能量耗散 Y(NO)等参数数
值由仪器直接读取, 最大表观电子传递速率
(ETRmax)、半饱和光强( Ik)、斜率(琢)经程序自动拟
合曲线后,给出读数。
1.4摇 数据分析
上述指标的测定,设置 5次或 9次重复,用 SPSS
13.0采用 Tukey进行多重比较分析,显著水平为 P<
0.05,数据表示为平均值依标准差。
2摇 结果与分析
2.1摇 不同生境吉首蒲儿根叶面积、比叶面积、气孔
密度、SPAD值的变化
从图 1可见,不同生境吉首蒲儿根叶面积、比叶
面积、气孔密度和 SPAD 值存在一定差异:河谷内 3
种生境下的吉首蒲儿根的叶面积要高于河谷外 2 种
生境的吉首蒲儿根,叶面积最大的为生活在河谷瀑
布生境下的吉首蒲儿根,叶面积最小的为生活在河
谷外阳生生境下的吉首蒲儿根。 与叶面积变化相
反,河谷内 3 种生境下吉首蒲儿根的气孔密度、
SPAD值要显著低于河谷外 2种生境的吉首蒲儿根,
其中,河谷外阳生生境下的吉首蒲儿根的气孔密度、
SPAD值要显著高于其它各组。 比叶面积则是河谷
林下生境的吉首蒲儿根最大,河谷瀑布生境、河谷山
坡生境、河谷外阴生生境三者之间无显著差别,而河
谷外阳生生境下的比叶面积最小,显著低于其它各
生境下的吉首蒲儿根。
2.2摇 不同生境吉首蒲儿根 ETR、qP、NPQ的光响应
5种生境吉首蒲儿根的 ETR随着光照强度的增
加而增加,当光强小于 430 滋mol·m-2·s-1时,ETR 随
光照强度的增加而快速增加,而当光强大于 1100
滋mol·m-2·s-1后,ETR基本保持稳定(图 2)。 qP的变
化与 ETR变化相反,其随着光照强度的增加而呈现
减小的趋势,当光强超过 320 滋mol·m-2·s-1后,河谷
外阳生生境下的吉首蒲儿根 ETR、qP 要显著高于其
它 4种生境,而河谷林下生境吉首蒲儿根的 ETR、qP
则明显低于其它 4 种生境。 河谷瀑布生境、河谷山
坡生境、河谷外阴生生境吉首蒲儿根 ETR、qP 之间
无显著差别(图 2)。 NPQ 的变化与 ETR 的变化类
似,其随着光照强度的增加而呈现增大的趋势,当光
照强度大于580滋mol·m-2·s-1后,河谷林下生境吉首
933摇 2期 摇 摇 摇 向芬摇 等:不同生境吉首蒲儿根叶片形态和叶绿素荧光特征的比较 摇
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图 1摇 不同生境吉首蒲儿根叶面积、比叶面积、气孔密度和 SPAD值
Fig.1摇 The leaf area, specific leaf area, stomata density and SPAD value of Sinosenecio jishouensis in different habitats. Data were
expressed as mean依SD (n= 9), Different letters show significant difference (P<0.05)
河谷瀑布生境 Valley falls habitat;河谷山坡生境 Valley sidehill habitat;河谷林下生境 Valley understory habitat;谷外阴生生境 Shade habitat;谷
外阳生生境 Sun habitat
图 2摇 不同生境吉首蒲儿根 ETR、qP、NPQ的光响应
Fig.2摇 Light鄄response curve of ETR, qP, NPQ of Sinosenecio jishouensis in different habitats. Data were expressed as mean依SD (n= 5)
043 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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蒲儿根的 NPQ值要明显低于其它生境,当光照强度
大于 430 滋mol·m-2·s-1后,河谷瀑布生境、河谷山坡
生境、河谷林下生境、谷外阴生生境吉首蒲儿根的
NPQ增幅减小,而河谷外阳生生境下的吉首蒲儿根
的 NPQ却依然快速增加,并当光强超过 1400 滋mol·
m-2·s-1时,其超过其它各生境(图 2)。
2.3摇 不同生境吉首蒲儿根 Fv / Fm、Fv / Fo、ETRmax、
Ik、琢的变化
5种生境吉首蒲儿根的 Fv / Fm、Fv / Fo 值均无显
著差异,分别在 0. 75—0.78、3. 14 —3.43 的范围内
(表 2)。 通过对快速光响应曲线的拟合,得到最大
表观电子传递速率(ETRmax)、半饱和光强( Ik)、斜率
(琢)。 河谷外阳生生境下的吉首蒲儿根 ETRmax和 Ik
均显著高于其它各生境,而河谷林下生境吉首蒲儿
根的 ETRmax和 Ik均显著低于其它各生境,河谷瀑布
生境、河谷山坡生境、河谷外阴生生境吉首蒲儿根
ETRmax和 Ik无显著差别(表 2)。 而河谷外阳生生境
下的吉首蒲儿根的斜率 琢 要显著高于河谷内 3 生
境,而河谷内和河谷外阴生生境这 4种生境的斜率 琢
间无显著差异(表 2)。
表 2摇 不同生境吉首蒲儿根 Fv / Fm、Fv / Fo、ETRmax、Ik和 琢
Table 2 摇 the value of Fv / Fm, Fv / Fo, ETRmax, Ik and 琢 in Sinosenecio jishouensis leaves in different habitats. Data were expressed as mean依
SD (n=5), Different letters show significant difference (P<0.05)
Fv / Fm Fv / Fo
ETRmax /
(滋mol·m-2·s-1)
Ik /
(滋mol·m-2·s-1)
琢
河谷瀑布生境 Valley falls habitat 0.762依0.014 3.213依0.229 82.1依13.3bc 366.1依59.4b 0.221依0.038b
河谷山坡生境 Valley sidehill habitat 0.757依0.013 3.140依0.262 100.1依14.8b 364.3依60.5b 0.228依0.019b
河谷林下生境 Valley understory habitat 0.754依0.011 3.345依0.103 66.3依10.8c 213.5依41.7c 0.225依0.030b
谷外阴生生境 Shade habitat 0.772依0.019 3.325依0.360 88.2依12.9bc 344.8依84.1b 0.248依0.017ab
谷外阳生生境 Sun habitat 0.769依0.018 3.431依0.321 145.8依9.1a 565.7依34.6a 0.276依0.019a
2.4 摇 不同生境吉首蒲儿根 Y (域)、 Y ( NPQ)与
Y(NO)的光响应
5种生境吉首蒲儿根 PS域实际光量子效率
Y(域)随着光强的增加而降低,河谷外阳生生境下的
吉首蒲儿根 Y(域)要高于其它各组,而河谷林下生
境吉首蒲儿根 Y(域)值要明显低于其它各生境。 而
当光照强度超过 580 滋mol·m-2·s-1后,河谷外阳生生
境下的吉首蒲儿根 Y(域)要显著高于其它各生境,
河谷林下生境吉首蒲儿根 Y(域)值要显著低于其它
各生境。 而河谷山坡、河谷瀑布、河谷外阴生生境吉
首蒲儿根 Y(域)值之间则无显著差异(图 3)。
Y(NPQ)值则随着光照强度的增加而有逐渐增
加的趋势,且 5 种生境的 Y(NPQ)值差距较小。 当
光照强度大于 90 滋mol·m-2·s-1后,Y(NO)则基本保
持稳定,不随光强的增加而发生明显变化(图 3)。
河谷林下生境吉首蒲儿根 Y(NO)值要显著高于其
它各生境,当光照强度小于 1400 滋mol·m-2·s-1时,其
它的 4种生境间吉首蒲儿根 Y(NO)值差异不大,但
光照强度大于 1400 滋mol·m-2·s-1后,河谷外阳生生
境下的吉首蒲儿根 Y (NO)要明显小于其它各组
(图 3)。
3摇 讨论
3.1摇 吉首蒲儿根对不同生境的适应性
在我们的试验中,光照和空气相对湿度在各生
境间的差异是最明显的,尤其是谷外阳生环境中的
光照强度(56483 lx)要远高于其余 4生境,空气相对
湿度(48.9%)则显著低于谷内 3 生境;而林下生境
的光照仅 1024 lx,显著低于其它生境(表 1)。 尽管
不同生境吉首蒲儿根的比叶面积、气孔密度等叶片
形态和 ETR、qP、NPQ等光合荧光参数均发生了明显
的改变(图 1—图 3,表 2),但吉首蒲儿根能在不同生
境中存活并开花结籽,完成繁殖过程(数据未列出)。
Fv / Fm代表了 PS域反应中心内原初光能转化效率,
反映植物 PS域受伤害的程度,非胁迫条件下植物叶
片的 Fv / Fm比较稳定,一般在 0.75—0.85[11]。 本试
验中,5 种生境下吉首蒲儿根的 Fv / Fm 均没有显著
差别,为 0.75—0.78(表 2),说明这 5 种环境并没有
对吉首蒲儿根造成明显的胁迫,可认为其具有较广
的生境适应性。 对于阳生生境下的吉首蒲儿根而
言,其光合电子传递能力(ETRmax)、光耐受能力( Ik)
和光能利用效率(琢)均显著高于其它生境(表 2)。
这与韩炜等[12]发现强光驯化白榆的ETRmax 、Ik和琢
143摇 2期 摇 摇 摇 向芬摇 等:不同生境吉首蒲儿根叶片形态和叶绿素荧光特征的比较 摇
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图 3摇 不同生境吉首蒲儿根 Y(域)、Y(NPQ)、Y(NO)的光响应
Fig.3摇 Light鄄response curve of Y(域), Y(NPQ), Y(NO) of Sinosenecio jishouensis in different habitats. Data were expressed as mean依SD
(n= 5)
均显著高于弱光驯化后的结论相似。 试验数据还说
明,在强光生境下的吉首蒲儿根具有较高电子传递
速率、耐光抑制能力和光能利用效率。
3.2摇 不同生境吉首蒲儿根叶片形态的比较
比叶面积是植物叶片的重要性状,反映其对不
同环境的适应策略,是植物比较生态学和生理生态
学研究的重要指标,体现了植物获得资源的能
力[13鄄14]。 较低的比叶面积的叶片将干物质多用于构
建保卫结构、叶肉细胞密度和叶片厚度,能够容纳更
多的叶绿体,这有助于防止叶片过度失水和提高叶
片的光合能力[15]。 本研究发现河谷外阳生生境下
的吉首蒲儿根的比叶面积要显著低于其它各生境
(图 1),同时,阳生生境下的吉首蒲儿根还具有较高
的叶绿素含量(单位叶面积内) (图 1)和光合能力
(以 ETR代表)(图 2),这与孙晓方等[16]在加拿大一
枝黄花、杨兴洪等[17]在棉花中的研究结果类似。 此
外,我们未在吉首蒲儿根的上表皮发现气孔(数据未
列出),但发现河谷外阳生生境下的吉首蒲儿根的下
表皮的气孔密度显著高于其它生境(图 1)。 有研究
表明较高的气孔密度有利于保持叶片的水分和光合
作用过程中的气体交换,一般而言,高光强或干旱条
件下,叶片气孔密度通常较高[18]。 比叶面积的增
加,单叶面积的减小,气孔密度增大是植物对逆境胁
迫的适应性变化[19],这些变化也体现了吉首蒲儿根
叶片形态结构对阳生环境下高光强、中等相对湿度
条件的适应性。
3.3摇 不同生境吉首蒲儿根叶绿素荧光参数的比较
通过对叶绿素荧光参数的分析,部分揭示了阳
生生境下吉首蒲儿根对强光的适应机制。 qP 为光
化学淬灭系数,代表 PS域天线色素吸收的光能用于
光化学电子传递的比例,反映了光合效率和光能利
用效率[20]。 谷外强光生境下的吉首蒲儿根的 qP 在
不同的光照强度下均高于其它生境,当光强超过 320
滋mol·m-2·s-1后,这种差异即达到显著水平(图 2)。
NPQ为非化学淬灭系数,光反映了 PS域天线色素吸
收的光能以热的形式耗散的光能,是植物光合机构
在过量光强环境下的自我保护的机制[21]。 在低光
强下(<430 滋mol·m-2·s-1),谷外强光生境下的吉首
蒲儿根的 NPQ 较小,低于其它生境,但随着光照强
度继续增加,其 NPQ增加的速度要明显高于其余生
境,并在光照强度超过 1400 滋mol·m-2·s-1后,NPQ的
数值要高于其它 4 种生境(图 2)。 这说明,在低光
243 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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照强度下,谷外强光生境下的吉首蒲儿根用于热耗
散的光能较少,维持较高的光能利用率,而在高光强
下,光系统能够以热的形式耗散过量的光能,以保护
光合结构,减少强光的伤害。
为了进一步了解阳生生境吉首蒲儿根对光能的
处理能力,对其光能处理策略进行了研究。 PS域的
反应中心吸收的光能分配于光化学途径 Y (域)、
PS域调节性能量耗散 Y(NPQ)和非调节性能量耗散
Y(NO),且 Y(域) +Y(NPQ) + Y(NO)= 1[21]。 研究
发现不同生境吉首蒲儿根的能量分配策略基本一
致,在快速光响应曲线测量过程中,随着光照强度的
增加,Y(NO)基本保持稳定,Y(域)则不断减小,而
Y(NPQ)逐渐增大(图 3),这说明吉首蒲儿根主要通
过调控 PS域调节性能量耗散来减少过量光能对植
物的伤害。 这与白榆[12]、银芽柳[10]的能量分配策略
相同。 阳生生境下吉首蒲儿根的 Y(NO)与河谷瀑
布、河谷山坡、谷外阴生生境吉首蒲儿根的 Y(NO)
接近,在较高光强下(大于 760 滋mol·m-2·s-1 ),其
Y(NPQ)也与其它 4 种阴生生境的吉首蒲儿根无显
著差别,而阳生生境下吉首蒲儿根的 Y(域)却显著
高于其他 4种阴生生境的吉首蒲儿根(图 3)。 这表
明,吉首蒲儿根可以把更大比例的光能分配给光化
学反应来应对强光环境。 杨兴洪等[17]也认为这种
通过提高光化学反应来避免强光的伤害是一种重要
的调节机制,并且这种调节机制需要长达数天以上
的适应过程。
综上,吉首蒲儿根可通过减小叶面积、比叶面
积、增加气孔密度,调整 NPQ,提高 Y(域)来适应一
定高光照、低湿度的环境。 其对光照强度、空气相对
湿度有较广的适应性。 这为吉首蒲儿根的系统研究
积累了基础,对今后的迁地保护提供了部分理论依
据,但对于限制其分布的主要生态因子及其对光照、
空气湿度的耐受阈值还需进一步深入研究。
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443 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 34,No. 2 Jan. ,2014(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Effects of soil texture on variations of paddy soil physical and chemical properties under continuous no tillage
GONG Dongqin,L譈 Jun (239)
………………………
………………………………………………………………………………………………………
Evaluation of the landscape patterns vulnerability and analysis of spatial correlation patterns in the lower reaches of Liaohe River
Plain SUN Caizhi, YAN Xiaolu,ZHONG Jingqiu (247)……………………………………………………………………………
Effects of light and dissolved oxygen on the phenotypic plasticity of Alternanthera philoxeroides in submergence conditions
XU Jianping, ZHANG Xiaoping, ZENG Bo, et al (258)
……………
……………………………………………………………………………
A review of the relationship between algae and bacteria in harmful algal blooms
ZHOU Jin, CHEN Guofu,ZHU Xiaoshan, et al (269)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Biodiversity and research progress on picophytoplankton in saline lakes WANG Jiali, WANG Fang (282)……………………………
Effects of ozone stress on major plant physiological functions LIE Ganwen, YE Longhua, XUE Li (294)……………………………
The current progress in rodents molecular phylogeography LIU Zhu, XU Yanchun, RONG Ke, et al (307)…………………………
The progress in ecosystem services mapping: a review ZHANG Liwei, FU Bojie (316)………………………………………………
Autecology & Fundamentals
Growth, and cationic absorption, transportation and allocation of Elaeagnus angustifolia seedlings under NaCl stress
LIU Zhengxiang, ZHANG Huaxin, YANG Xiuyan, et al (326)
…………………
……………………………………………………………………
Leaf morphology and PS域chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Sinosenecio jishouensis in Different Habitats
XIANG Fen, ZHOU Qiang,TIAN Xiangrong, et al (337)
………………
…………………………………………………………………………
Response of change of wheat LAI measured with LAI鄄2000 to the radiance
WANG Yan, TIAN Qingjiu, SUN Shaojie, et al (345)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of K+ and Cr6+ on larval development and survival rate of the acorn barnacle Balanus reticulatus
HU Yufeng, YAN Tao, CAO Wenhao, et al (353)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Diffusion of colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata, adults in field LI Chao, PENG He, CHENG Dengfa, et al (359)……
Population, Community and Ecosystem
Seasonal variations in fish community structure in the Laizhou Bay and the Yellow River Estuary
SUN Pengfei, SHAN Xiujuan, WU Qiang, et al (367)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Variations in fish community structure and diversity in the sections of the central and southern Yellow Sea
SHAN Xiujuan, CHEN Yunlong, DAI Fangqun, et al (377)
……………………………
………………………………………………………………………
Research on the difference in eutrophication state and indicator threshold value determination among lakes in the Southern Jiangsu
Province, China CHEN Xiaohua, LI Xiaoping, WANG Feifei,et al (390)………………………………………………………
Effection of tidal creek system on the expansion of the invasive Spartina in the coastal wetland of Yancheng
HOU Minghang, LIU Hongyu, ZHANG Huabing (400)
…………………………
……………………………………………………………………………
The spatial and temporal variations of maximum light use efficiency and possible driving factors of Croplands in Jiangsu Province
KANG Tingting, GAO Ping, JU Weimin, et al (410)
……
………………………………………………………………………………
Simulation of summer maize yield influenced by potential drought in China during 1961—2010
CAO Yang,YANG Jie, XIONG Wei,et al (421)
………………………………………
……………………………………………………………………………………
Forest change and its impact on the quantity of oxygen release in Heilongjiang Province during the Past Century
ZHANG Lijuan,JIANG Chunyan,MA Jun,et al (430)
……………………
………………………………………………………………………………
Soil macro鄄faunal guild characteristics at different successional stages in the Songnen grassland of China
LI Xiaoqiang, YIN Xiuqin, SUN Lina (442)
……………………………
………………………………………………………………………………………
Seasonal dynamics of soil microbial biomass in six forest types in Xiaoxing忆an Mountains, China
LIU Chun, LIU Yankun, JIN Guangze (451)
……………………………………
………………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Variation of drought and regional response to climate change in Huang鄄Huai鄄Hai Plain XU Jianwen,JU Hui,LIU Qin,et al (460)…
Wind speed changes and its influencing factors in Southwestern China
ZHANG Zhibin,YANG Ying,ZHANG Xiaoping,et al (471)
…………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Characteristics of soil carbon density distribution of the Kobresia humilis meadow in the Qinghai Lake basin
CAO Shengkui, CHEN Kelong, CAO Guangchao, et al (482)
…………………………
……………………………………………………………………
Life cycle assessment of carbon footprint for rice production in Shanghai CAO Liming, LI Maobai, WANG Xinqi, et al (491)………
Research Notes
Seasonal changes of ground vegetation characteristics under artificial Caragana intermedia plantations with age in desert steppe
LIU Rentao, CHAI Yongqing, XU Kun, et al (500)
……
………………………………………………………………………………
The experimental study on trans鄄regional soil replacement JIN Yinghua,XU Jiawei,QIN Lijie (509)…………………………………
Sensitivity analysis of swat model on changes of landscape pattern: a case study from Lao Guanhe Watershed in Danjiangkou
Reservoir Area WEI Chong, SONG Xuan, CHEN Jie (517)………………………………………………………………………
625 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34 卷摇
《生态学报》2014 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
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争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
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第 34 卷摇 第 2 期摇 (2014 年 1 月)
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