免费文献传递   相关文献

Photosynthetic characteristics of resprouts on uprooted Schima superba after great ice storm

冰雪灾害后木荷倒木萌枝光合特性研究



全 文 :广 西 植 物 Guihaia 32(1):83-89                                2012 年 1 月
 
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2012.01.017
冰雪灾害后木荷倒木萌枝光合特性研究
李晓靖1,周本智1*,曹永慧1,洪奕丰1,2
(1.中国林业科学研究院 亚热带林业研究所,浙江 富阳311400;2.中南林业
科技大学 林业遥感信息工程研究中心,长沙410004)
摘 要:采用Li-6400型便携式光合测定仪,对冰雪灾害后夏季木荷倒木萌枝和未受损木荷枝条的叶片进行光
合特性研究。结果表明:倒木萌枝和未受损木荷枝条的Pn、Tr和Gs日变化均呈双峰曲线,具有典型的光合“午
休”现象,中午Pn降低均为气孔限制;未受损木荷Pn中午午休时间(10:00~15:00)长于倒木的午休时间(11:00
~15:00),其自我保护能力强于倒木,且对光适应的生态辐较宽;环境因子对Pn的直接作用由大到小为倒木:
PAR>Ca>Ta>RH,未受损木荷:Ta>PAR>Ca>RH。倒木和未受损木荷的RH 与Pn分别呈极显著(P<
0.01)和显著(P<0.05)负相关,高温高湿、高湿分别是制约倒木、未受损木荷Pn进一步升高的主要环境因子。
关键词:萌枝;日变化;光合效率;环境因子;冰雪灾害
中图分类号:S795.7  文献标识码:A  文章编号:1000-3142(2012)01-0083-07
* Photosynthetic characteristics of resprouts on
uprooted Schima superba after great ice storm
LI Xiao-Jing1,ZHOU Ben-Zhi 1*,
CAO Yong-Hui 1,HONG Yi-Feng1,2
(1.Institute of Subtropical Forestry,Chinese Academy of Forestry,Zhejiang Fuyang 311400,China;
2.Research Center of Forest Remote Sensing and Information Engineering,Central South
University of Forestry and Technology,Hunan Changsha 410004,China)
Abstract:The photosynthetic characteristics of uprooted and undamaged trees on Schima superba were measured in
summer by Li-6400portable photosynthesis system,and the data were analyzed to explore the diurnal variation of
photosynthesis and its relationship with environmental factors.The results indicated that the diurnal variation of Pn,
Tr and Gs showed a typical double-peak curve with a midday depression of photosythesis,and the Pnreduction at
noon originated from the co-effects of stomata factor.The time of valey for undamaged trees(10:00-15:00)was
longer than that of uprooted trees(11:00-15:00).The capacity ability of self-protection and the ecological amplitude
to light adaptation for uadamaged trees were higher and broader than those of uprooted trees.The direct impact of
enviromental factors to Pn was the order of PAR>Ca>Ta>RHfor uprooted trees,Ta>PAR>Ca>RHfor un-
damaged trees.There was a significant negative relationship between RHand Pnon uprooted trees(P<0.01)and
undamaged trees(P<0.05).High temperature and humidity were the most sensitive environmental factor effecting
on the Pnof the uprooted trees.High humidity was the most important environmental factor influencing the Pnof
the undamaged trees.
Key words:resprouts;diurnal variation;photosynthetic rate;enviromental factors;ice storm
* 收稿日期:2011-05-16  修回日期:2011-09-16
基金项目:国家林业公益性行业科研专项(201204101);中国林业科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费重点项目(CAFYBB2008006)
[Supported by Non-profit Industry Special Fund of State Forestry Administration of China(201204101);Key Program of National
Basic Science Research Fund for Non-profit Institutes of Chinese Academy of Forestry(CAFYBB2008006)]
作者简介:李晓靖(1986-),女,河北邢台人,硕士研究生,主要从事植物生理生态研究,(E-mail)lixiaojing1003@163.com。
*通讯作者:周本智(1969-),男,安徽宿松人,博士,研究员,主要从事森林生态与环境研究,(E-mail)benzhi_zhou@126.com。
  植物在受到人为(砍伐)或自然干扰(冰雪灾害、
火灾、风灾等)后,会通过种子更新或者萌枝更新方
式继续生存(Clemente等,2005;Peter,2000)。种子
更新需要经历萌发、定居、竞争等漫长过程,而萌枝
更新是植物在原位进行生存竞争的捷径,尤其在群
落恢复初期具有重要作用(Kammesheidt,1998;
Pascarela等,2000)。植物通过萌枝方式迅速占领
空间资源,坚守其固有的生态位,阻止其他物种的迁
入,短期内恢复其原有结构优势,从而维持森林群落
的稳定性,并对群落的结构、组成、多样性等产生影
响(Bond等,2001)。以往对萌枝的研究主要集中在
萌枝的萌生效率(Luoga等,2004)、生物学特征
(Brommit等,2004;Iwasa 等,1997)、更新动态
(Pausas等,1999;Ohkubo等,1996)等方面,而在干
扰发生后,萌枝的生理基础和其影响因子的作用机
理报道较少。
2008年我国南方发生了一场低温雨雪冰冻灾
害,树干径向冰层厚度达到61~160mm(Zhou等,
2010),木荷(Schima superba)作为我国亚热带常绿
阔叶林的重要组成树种以及防火林带的主要树种
(王荣等,2007),在这次冰雪灾害中遭到了严重的损
害。由于光合作用与树木成长的环境密切相关,所
以光合强度常作为评价树木适应性的重要指标(李
丽芳等,2007)。Fleck发现植物在受到火灾干扰
后,其净光合速率、气孔导度值在恢复初期会比正常
植株更高(Fleck等,1998)。另有研究认为,土壤的
水分情况不同时,萌枝生理指标如气体交换值和光
合效率在应对干扰时有不同响应(Pea-rojas等,
2004)。本文通过研究萌枝光响应特征,光合日变化
及其环境因子的关系,探讨倒木和未受损木荷在光合
生理特性上的不同之处,并分析造成此差异的原因,
有助于人们对群落更新部分机理的认识,为研究亚热
带地区植物萌枝生态学特征提供基础理论依据。
1 研究区概况
试验地位于浙江省江山市江郎山(118°48′37″
E,28°52′26″N),系华夏褶皱带与浙西褶皱带接壤
的绍兴-江山大断裂带两侧,地质构造复杂,褶皱重
叠,断裂纵横,最高海拔达到1 500.3m,最低海拔
73m。土壤以黄壤为主(在600m以上的山地,富
铝化作用较红壤弱),分布有红壤、岩性土、水稻土,
腐殖质层较厚,且常保持较好的枯枝落叶层。年均
气温17.1℃,极端最高气温40.2℃(1971年7月
31日),最低气温-11.2℃(1980年2月9日);年均
降水量1 820mm,年均湿度80%。无霜期255d左
右。四季分明,气候湿润,光照充足。森林覆盖率达
67.1%,自然植被有常绿阔叶林、针阔混交林、针叶
林、灌丛4个组,7个类,15个群系。海拔900m以
下大多分布着木荷林、马尾松林、次生灌丛、杉木林、
毛竹林以及其它植被类型。
2 研究材料与方法
2.1样地及样株的选择
试验地位于海拔350~500m的受灾林分内,
83%的乔木为木荷。坡向南偏西25°,坡度28°~
37°,成土母岩为沉积岩,土壤属红壤,土层厚度70
~100cm。设置5个20m×20m的样地,进行每
木调查,记录受损木荷类型、胸径DBH、树高 H。
其中,未受损:未受到冰雪灾害的损害,主干保持完
整。倒木:主干倾斜且与地面角度小于20°,主根系
保留于土壤内,萌枝生长旺盛,短期内不会死亡。选
择林窗形状大小一致,距离较近,土壤水分状况相似
样地内树龄一致的的未受损(DBH 为9.47±2.8
cm,H 为8.6±1.2m)和倒木(DBH 为10.81±2.6
cm,H 为9.33±1.2m)样株各3株用于光合指标
的测定。
2.2光合日变化的测定
选择晴朗无云的天气3~4d(2010年7月),对
未受损、倒木的萌枝叶片进行光合生理指标的原位
测定,选择其树干中部位置长势良好的2年生萌枝,
对大小一致、叶龄相同的功能叶进行测定,利用梯子
测定未受损木荷位置较高处的叶片。采用Li-6400
型便携式光合测定仪,于7:00~18:00,每隔1h测
定一次,每次测3叶片,每一叶片读数5次重复,结
果取算数平均值,测定指标包括:净光合速率Pn
(μmol·m-
2·s-1)、蒸腾速率Tr(μmol·m-
2·s-1)、
胞间CO2 浓度Ci(μmol·mol-
1)、气孔导度Gs(mol
·m-2·s-1)、气温 Ta(℃)、光合有效辐射 PAR
(μmol·m-
2·s-1)、空气相对湿度RH(%)、大气
CO2 浓度Ca(μmol·mol-
1)、水汽压差Vpd(mg·
L-1)。计算气孔限制值:Ls=1-Ci/Ca。
2.3光响应曲线的测定
采用LI-6400红蓝光源,空气流速为0.5L·
min-1,温度在30±1℃,相对湿度80%左右,CO2 浓
48 广 西 植 物                  32卷
度控制在380μmol·mol-
1.采用连体活体测量方
法,测定光强依次为2000、1800、1500、1200、1000、
800、500、200、120、80、50、20、0μmol·m-
2·s-1,在
上午9:00~11:00测定。选择与日变化测定位置相
同,大小一致,生长状况良好的叶片,每株测3叶片,
每叶片重复读数5次。以光合有效辐射(PAR)为
横轴,Pn为纵轴绘制光响应曲线,并采用非直角双
曲线拟合曲线方程(Herrick等,1999):
Pn=[AQY·PAR+Pmax-
(AQY·PAR+Pmax)2-4θ·AQY·Pmax·槡 PAR/
2θ]-Rd
其中,Pn为净光合速率,AQY 为表观量子效
率,Pmax为最大净光合效率,PAR为光合有效辐射,
θ为光响应曲线曲角,Rd为暗呼吸速率。
先利用模型逐步回归,得出最大净光合速率,表
观量子效率,暗呼吸速率等模型参数,然后求出光合
有效辐射在200μmol·m-
2·s-1以下时净光合速率
变化的直线方程,其与 X轴的交点即为光补偿点
(LCP),把该直线和最大净光合速率与X轴平行的
直线相连,得出交点,交点的横坐标值即为光饱和点
(LSP)。
2.4数据处理
数据统计分析和绘图采用 Microsoft Excel和
SPSS16.0软件结合进行。
3 结果与分析
3.1环境因子日变化
影响倒木和未受损木荷光合作用的主要环境因
子有PAR、Ta、RH、Ca,其中PAR、Ta呈单峰曲
线。从早晨7:00开始,PAR逐步上升,中午达到一
天中的最高值(倒木为1141±2.54μmol·m-
2·
s-1,未受损为1229±74.35μmol·m-
2·s-1),之后
下降,到18:00为最低值(倒木为22±0.55μmol·
m-2·s-1,未受损为30±3.73μmol·m-
2·s-1)。12:
00之前未受损木荷接受的光照高于倒木,但差异不
显著。12:00以后低于倒木,其中13:00~15:00之
间有显著差异。Ta与PAR 密切相关,随着PAR
的升高,Ta逐步升高,最高温度达到37.7℃,倒木
和未受损木荷所处环境的日平均温度分别为34.96
℃和34.64℃,一天中相同时段Ta差异不显著(P
>0.05)(图1)。
图1 木荷光合有效辐射、大气CO2浓度、气温、空气相对湿度日变化
Fig.1 Diurnal variation of PAR,Ca,Taand RHin leaves of Schima superba
  RH 的最大值在早晨,随着温度升高逐步下降,
10:00出现最低值(倒木为48.5±2.11%,未受损为
49.4±9.50%),11:00略有上升,后保持平稳,16:
00开始大幅上升。倒木和未受损木荷环境的日均
RH 分别为65.28%、64.79%,但相同时段无显著
差异(P>0.05)。清晨大气 CO2 浓度最高,随着
PAR的上升,CO2 浓度迅速下降,14:00为最低值,
之后基本维持在(358±15.23)μmol·mol-
1左右,没
有太大回升(图1)。
3.2木荷光合生理因子日变化
3.2.1光合速率和蒸腾速率日变化 由图2可知,
倒木和未受损木荷叶片的Pn、Tr日变化规律均呈
双峰曲线,未受损木荷Pn于10:00出现第一峰
(7.14±0.04μmol·m-
2·s-1),倒木Pn于11:00出
现第一峰(8.34±0.10μmol·m-
2·s-1),两者于15
点出现次高峰(倒木为5.59±0.19μmol·m-
2·
s-1,未受损为6.19±0.11μmol·m-
2·s-1),随后下
降,午休出现在12:00~14:00。这是因为PAR和
581期         李晓靖等:冰雪灾害后木荷倒木萌枝光合特性研究
T的最高值出现在12:00~14:00之间,导致叶片吸
收的光能出现过剩,同时CO2 浓度和空气湿度下
降,气孔限制值增加,Pn下降。随后PAR和T下
降,气孔张开,Pn出现第二峰,即出现较明显的光合
“午休”现象,这是植物的一种自我保护机制。
Tr日变化与Pn 日变化趋势一致,呈双峰曲
线,且未受损木荷的Tr第一峰(10:00)先于倒木
(11:00)出现,午休持续时间较倒木午休时间长(图
2)。蒸腾是植物重要的生理过程,植物通过蒸腾作
用运输矿物质,调节叶面温度、供应光合作用所需要
的水分,与植物净光合速率关系密切。
3.2.2其他生理因子日变化 气孔导度日变化规律
呈双峰曲线,未受损木荷Gs于10:00出现第一峰
((0.0421±0.00248)mol·m-2·s-1),倒木Gs于
11:00出现第一峰(0.0434±0.000358mol·m-2·
s-1),两者于15点出现次高峰(倒木为0.0318±
0.002636mol·m-2 ·s-1,未受 损 为 0.0318±
0.000948mol·m-2·s-1),即未受损木荷的午休持
续时间长于倒木午休时间(图3)。气孔导度受环境
因子的影响很大,适宜的光强和温度有利于气孔张
开,气孔阻力下降,气孔导度增大,有利于水、气交
换。植物为避免中午高温灼伤,会降低气孔导度,从
而降低蒸腾速率,来防止叶肉细胞内水分过多流失。
水汽压差(Vpd)是在一定温度下空气的水汽压
与对应的饱和水汽压的差值,是水蒸气从叶片蒸散
到空气中的动力,与空气的相对湿度和叶片的蒸腾
关系密切,倒木的Vpd在14:00出现最大值(6.3±
0.0082mg·L-1),未受损木荷的Vpd 在15:00出
现最大值(6.1±0.091mg·L-1),相同时间段无显
著差异(P>0.05)(图2)。
图2 木荷净光合速率、蒸腾速率日变化
Fig.2 Diurnal variation of Pnand Trin leaves of Schima superba
图3 木荷气孔导度、水汽压差、胞间CO2浓度、气孔限制值日变化
Fig.3 Diurnal variation of Gs,Vpd,Ci and Ls in leaves of Schima superba
  由图3可以看出,Ci到11:00有一个小峰,原
因是植物光合午休,气孔关闭,Pn下降,叶片内短时
间积累了一定浓度的 CO2,随后Ci逐步下降,到
16:00开始上升。未受损木荷和倒木在相同时间段
里无显著差异(P>0.05)。Ci的日变化受Pn、Gs
和Ca的影响,早晨空气中CO2 浓度很高,但是Gs
68 广 西 植 物                  32卷
较低,不利于CO2 进入叶肉细胞,随着Gs增大,Ci
也增加。之后Pn逐步增大,消耗CO2 量增加,引起
Ci降低。
Farquhar和Sharkey认为,影响Pn下降有气
孔限制和非气孔限制两方面因素,当Pn和Ci同时
下降,且Ls增大,可认为Pn下降是气孔限制引起
的。当Pn下降,Ci升高,且Ls降低,可认为Pn下
降是由于叶肉细胞同化能力降低,即非气孔限制因
素引起的(Farquhar等,1982)。由图2可知,未受损
和倒木的Pn在11:00~14:00下降,是气孔限制因素
表1 光响应曲线拟合参数
Table 1 Fitting parameters of light response in leaves of Schima superba
树木类型
Types of tree
最大净光合效率Pmax
(μmol·m
-2·s-1)
表观量子效率AQY
(mol·mol-1)
暗呼吸速率Rd
(μmol·m
-2·s-1)
光补偿点LCP
(μmol·m
-2·s-1)
光饱和点LSP
(μmol·m
-2·s-1)
倒木Uprooted  9.12±1.03  0.0107±0.002  0.2681±0.095  38.06±3.46  1132.93±46.81
未受损Undamaged  8.46±0.53  0.0126±0.014  0.2573±0.068  20.42±2.79  1254.47±63.25
P  0.046  0.342  0.125  0.049  0.032
表2 光合速率和环境因子的相关系数矩阵
Table 2 Correlation matrix of the Pnand the environment factors in leaves of Schima superba
树木类型
Types of tree
环境因子
Environmental factor
光合速率
Pn
空气温度
Ta
大气CO2 浓度
Ca
相对湿度
RH
光合有效辐射
PAR
倒木 Pn  1.000  0.649* -0.380 -0.740** 0.692**
Uprooted  Ta  1.000 -0.595* -0.871** 0.702*
Ca  1.000  0.633* -0.341
RH  1.000 -0.760**
PAR  1.000
未受损 Pn  1.000  0.559 -0.270 -0.581* 0.291
Undamaged  Ta  1.000 -0.378 -0.833** 0.394
Ca  1.000  0.504 -0.108
RH  1.000 -0.587*
PAR  1.000
 * 表示P<0.05;** 表示P<0.01。
 *Stand for significant levels at P<0.05;**stand for significant levels at P<0.01.
引起的,16:00以后Pn下降是非气孔因素引起的。
3.3木荷光响应曲线拟合参数
从表1中可以看出,倒木的Pmax、Rd、LCP分别
比未受损木荷高7.80%(P<0.05)、4.20%(P>
0.05)、86.38%(P<0.05),而AQY、LSP比未受损
木荷低15.08%(P>0.05)、9.69%(P<0.05)。倒
木的Pmax显著高于未受损木荷,而LCP高于未受损
木荷,LSP却低于未受损木荷,这表明未受损木荷
相对于倒木来说,有更宽的生态幅,以适应PAR的
变化。
3.4木荷光合速率和环境因子的关系
对木荷的Pn及其环境因子的观测值进行简单
相关性分析,如表2,Pn与PAR、Ta呈正相关关
系,与Ca、RH 呈负相关关系。倒木的Pn与PAR、
RH、Ta呈显著或极显著关系,未受损木荷的Pn与
RH 呈显著关系(P<0.05)。在自然条件下,环境
因子是相互联系、复杂多变的,任何一个因子的变化
都会牵动其它因子的改变,而简单相关性分析不能
很好地反映多因子影响下的相关性,本文以 Ta
(X1)、Ca(X2)、RH(X3)、PAR(X4)与Pn进行通径
分析。
通径分析在多元回归的基础上将相关系数分解
为直接通径系数(某一自变量对因变量的直接作用)
和间接通径系数(该自变量通过其他自变量对因变
量的间接作用)(敬艳辉等,2006)。通过通径分析可
以研究自变量对因变量的直接重要性和间接重要性
(张琪等,2007)。
从表2和表3看出,对于倒木,环境因子对Pn
直接作用大小为PAR>Ca>Ta>RH,直接作用最
大的PAR通过Ta、Ca对Pn的负作用略有减弱,
不过仍与Pn达到极显著相关(P<0.01)。直接作
用为正的Ca通过RH、PAR的负作用,使其与Pn
为负相关。直接作用为负作用的 Ta 通过RH、
PAR的正作用,使其与Pn为正相关。RH 对Pn
的直接作用和相关系数均为负向,Ta对Pn的直接
作用也为负向,说明Ta和RH 的升高可能导致Pn
的降低,即高温高湿是制约倒木Pn进一步提高的
主要环境因子。这与邵玺文(2009)对临江地区黄芩
781期         李晓靖等:冰雪灾害后木荷倒木萌枝光合特性研究
Pn变化与环境因子关系的研究结果相似。对于未
受损木荷,环境因子对Pn直接作用大小为Ta>
PAR>Ca>RH,与表2中简单相关系数大小顺序
相同。Ta、PAR与Pn正相关,但未达到显著水平
(P>0.05)。Ca与Pn负相关,也未达到显著水平
(P>0.05)。RH 与Pn负相关,且通过Ta、PAR、
Ca的负作用达到显著水平(P<0.05),表明林内高
CO2 浓度和高湿环境可能是制约未受损木荷Pn升
表3 环境因子的通径系数
Table 3 Path coefficient of enviromental factors in leaves of Schima superba
树木类型
Types of trees
环境因子
Environmental factor
直接作用
Direct effect
通过Ta
Through Ta(X1)
通过Ca
Through Ca(X2)
通过RH
Through RH(X3)
通过PAR
Through PAR(X4)
倒木 Ta(X1) -0.016 -0.0482  0.5156  0.1980
Uprooted  Ca(X2) 0.081  0.0095 -0.3747 -0.0962
RH(X3) -0.592  0.0139  0.0513  0.2143
PAR(X4) 0.282 -0.0112 -0.0276  0.4499
未受损 Ta(X1) 0.287  0.0060  0.2174  0.0485
Undamaged  Ca(X2) -0.016 -0.1085 -0.1315 -0.0133
RH(X3) -0.261 -0.2391 -0.0081 -0.0722
PAR(X4) 0.123  0.1131  0.0017  0.1532
高的重要环境因子。
4 结论与讨论
(1)倒木和未受损木荷在晴朗天气中,Pn、Tr、
Gs的日变化均呈双峰曲线,与张文标等(2006)研究
中正常木荷光合日变化特征相似,C3植物会经常出
现这种现象,这是一种自我保护机制。通常认为光
强日变化对Pn日变化的影响最大,适宜条件下,光
合速率呈早晚低、中午高的典型单峰曲线(Theo-
dore等,1991)。当中午温度过高时,植物叶片捕获
的激发能超过碳同化的能力时,过剩的光能被耗散,
就会引起叶片光合作用的光抑制,Pn呈双峰曲线,
且上午的峰值高于下午的峰值,植物出现“午休”现
象(Farquhar等,1982;Müler等,2001)。一天中随
着PAR和T的升高,蒸腾作用逐步加强,植物为了
保存体内水分,中午会关闭气孔,降低水分流失。同
时进入叶肉细胞内的CO2 量也减少,间接影响植物
的光合作用,这是植物的自我保护机制,可使其免受
强光的灼伤。本文中,倒木和未受损木荷12:00之
前接受的光照强度无显著差异,13:00~15:00之间
倒木接受光照高于未受损木荷。未受损木荷Pn的
第一峰(10:00)先于倒木的第一峰(11:00)出现,而
第二峰(15:00)同时出现,即未受损木荷的午休持续
时间长于倒木的午休持续时间,这表明在夏季正午
的高温强光下,未受损木荷早于倒木进入“午休”状
态,且对外界环境的适应能力强,自我保护机制强。
造成这种差异的原因可能是倒木的根系受到一定的
扰动,水分和养分运输系统受到影响,其物质和能量
流动对外界环境条件变化的灵敏度较未受损木
荷低。
(2)光响应拟合参数显示,倒木的Pmax显著高于
未受损木荷(P<0.05),这和Fleck等(1998)的研究
结果相似,未受损木荷的光补偿点显著低于倒木的
光补偿点,而光饱和点显著高于倒木的光饱和点,这
表明未受损木荷相对于倒木来说,对光适应有更宽
的生态幅。植物对光的适应性是多样的,光补偿点
低说明植物利用弱光能力强,有利于有机物质的积
累,是植物耐阴性的一个重要参数。光补偿点低,光
饱和点高的植物能适应多种光照环境,光补偿点高,
而光饱和点低的植物,适宜遮荫或部分时段隐蔽的
环境。本文中未受损木荷相对于倒木能适应多种光
照环境,倒木适宜部分时段遮荫环境。这可能是因
为木荷受到雪压发生倒伏时,上方形成林窗,在林分
自然恢复过程中,倒木上方林窗逐渐变小。一天内
随着太阳高度角的不断变化,在13:00~15:00之
间,处于林冠下层的倒木接受的PAR 高于未受损
木荷,其余时段都低于未受损木荷。未受损木荷处
于林冠上层,根系发达,充分接受太阳光照,一天内
Pn随着PAR 的变化而不断变化,因此其对光适应
的生态辐较宽。
(3)高温高湿、高湿分别是制约倒木、未受损木
荷Pn升高的主要环境因子。由相关分析和通径分
析可知,高CO2 浓度也有可能是影响未受损木荷
Pn的主要环境因子之一,然而结合图1中各环境因
子的日变化趋势发现,林内CO2 浓度全天变化趋势
与前人研究结果基本相似,维持在360~400μmol
·mol-1之间。本文日均RH 偏高,为65.03%,张文
88 广 西 植 物                  32卷
标等(2006)对浙江临海木荷林的研究发现其日均
RH 为40%~52%。邵玺文等(2006)对临江、长
春、洮南报道中发现其日均RH 分别为53%、38.
2%、23.2%。而在云南松次生林中,其日均RH 较
低,为20%~30%(张文标等,2006;刘娟等,2010)。
这可能是因为该林分内83%乔木为木荷,木荷是亚
热带地区重要的防火树种,叶片含水率高达42%,
使得木荷林的空气相对湿度高于其它林分。另外,
林中倒木较多,林分下层风速小,同时林地蒸发进入
林中,水分不易散失,使得林内空气相对湿度更高。
7月为木荷的生长季,倒木处于林冠下层,叶片白天
光合作用及夜间依赖于温度的呼吸作用比非生长季
强,同时由于冠层枝叶的遮挡,林内空气与大气交换
很弱,致使倒木全天受高温的影响。关于光合速率
与环境因子的关系,存在许多不同观点。刘玉华等
(2006)的研究认为PAR是影响净光合速率的主要
因子,有些研究则报道RH、Ca是主要因子(高景慧
等,2007;邵玺文等,2006)。自然条件下,环境因子
对光合速率的影响不是单一、孤立的,而是相互联
系,相互制约,相互作用的。当植物叶片温度过高
时,会影响叶肉细胞内的一些相关酶,不利于光合作
用进行,其中,关键酶 Rubisco的最适活化温度在
25~30℃,其活性的高低直接影响光合速率的大小
(Salvucci等,1986),由于空气相对湿度影响着叶肉
细胞内Rubisco酶的活力,同时也影响着气孔导度,
所以影响光合作用的因子不仅包括生理因子还包括
环境因子(翁晓燕等,2002)。
(4)1998年北美地区冰雪灾害之后,安大略省
东部林木自然恢复的两年中,死亡率在1%~2%之
间(Anthony等,2003),六年后,魁北克加蒂诺公园
大部分优势种还是没有恢复到灾害前的林木生长水
平。这是因为受损林木的营养物质大多运输给新萌
枝,提供给树干的营养物质很少,因此,灾害后6年
内树干的直径没有太多增长,而灾后受损林木的新
萌枝生长对维持森林碳平衡有重要作用(Pisaric
等,2008)。本文中倒木的萌枝生长较旺盛,其Pmax
甚至高于未受损的木荷,而其应对强光的自我保护
机制低于未受损木荷。调查中发现,有些木荷倒木
为整片的倒伏,被压在下面的倒木由于高温高湿环
境的影响,树干有腐烂现象,最终面临死亡;而处在
上面的倒木萌枝生长旺盛,树干无腐烂现象。Zhou
等(2011)发现灾后林分郁闭度降低,活体碳储量流
失严重,因此,本文认为倒木萌枝的生长对暂时弥补
林内活体碳储量有一定作用。
参考文献:
Anthony H,Tim W,Robert S.2003.Ice storm damage to eastern
Ontario forests:1998-2001[J].Fore Chron,79(1):47-53
Bond WJ,Midgley JJ.2001.Ecology of sprouting in woody plants:the
persistence niche[J].Trends Ecol Evol,16(1):45-51
Brommit AG,Charbonneau N,Contreras TA,et al.2004.Crown
loss and subsequent branch sprouting of forest trees in response to
a major ice storm[J].J Torrey Bot Soc,131(2):169-176
Clemente AS,Rego FC,Correia OA.2005.Growth,water rela-
tions and photosynthesis of seedings and resprouts after fire[J].
Acta Oecol,27(3):233-243
Farquhar GD,Sharkey TD.1982.Stomata conductance and photo-
synthesis[J].Annum Rev Plant Physiol,33:317-345
Fleck I,Hogan KP,Llorens L,et al.1998.Photosynthesis and
photoprotection in Quercus ilex resprouts after fire[J].Tree
Physiol,18:607-614
Gao JH(高景慧),Zhang Y(张颖),Guo W(郭维),et al.2007.
Analysis on relationship between diurnal changes of photosyn-
thetic and transpiration rate of three alfalfa varieties and related
factors during the branching stage(分枝期3个紫花苜蓿品种
光合蒸腾日变化与相关因子的关系分析)[J].J Northwest A
&F Univ:Nat Sci Edit(西北农林科技大学学报·自然科学
版),35(10):29-34
Herrick JD,Thomas RB.1999.Effects of CO2enrichment on the
photosynthetic light response of sun and shade leaves of canopy
sweetgum(Liquidambar styraciflua)in a forest ecosystem[J].
Tree Physiol,19:779-786
Iwasa Y,Kubo T.1997.Optimal size of storage for recovery after
unpredictable disturbances[J].Evol Ecol,11(1):41-65
Jing YH(敬艳辉),Xing LW(邢留伟).2006.Path analysis and
its applications(通径分析及其应用)[J].Stat Educ(统计教
育),2:24-26
Kammesheidt L.1998.The role of tree sprouts in the restoration
of stand structure and specie diversity in tropical moist after
slash and burn agriculture in Eastern Paraguay[J].Plant Ecol,
139:155-165
Li LF(李丽芳),Wu XM(吴晓敏),Wang LF(王立峰).2007.
Progress research on the plant photosynthetic physiological ecol-
ogy(植物光合生理生态学研究进展)[J].J Shanxi Norm
Univ:Nat Sci Edi(山西师范大学学报·自然科学版),21
(3):71-75
Liu J(刘娟),Wang JM(王建敏),Chen XM(陈晓鸣),et al.2010.
Diurnal course of photosynthetic characteristics of Pinus yun-
nanensis and its correlation with leaf surface micro-meteorological
factors(云南松光合特性日进程及与叶面微气象因子的相关性
分析)[J].Fore Res(林业科学研究),23(3):448-452
Liu YH(刘玉华),Shi JA(史纪安).2006.Diurnal dynamics of
photosynthetic and transpiration rates of alfalfa under dry farm-
ing and their relationships with environmental factors(旱作条件
下紫花苜蓿光合蒸腾日变化与环境因子的关系)[J].Chin J
Appl Ecol(应用生态学报),17(10):1 181-1 184
Luoga EJ,Witkowski ETE,Balkwil K.2004.Regeneration by
coppicing(resprouting)of miombo(African savanna)trees in rela-
tion to land use[J].For Ecol Man,189:23-35
(下转第4页Continue on page 4)
981期         李晓靖等:冰雪灾害后木荷倒木萌枝光合特性研究
of PE)0662(holotype,PE).
本种在亲缘关系方面接近单叶铁线莲(Clema-
tis henryi Oliv.),但叶卵形,边缘全缘,下面密被短
柔毛,基出脉3条,叶柄较短,长0.6-1.2cm,聚伞
花序有5花时呈总状花序状,花药密被长柔毛而可
区别。在单叶铁线莲,叶通常披针形,边缘有小齿,
下面只在脉上被疏柔毛,基出脉3-5(-7)条,叶柄
长2-6.5cm,聚伞花序通常有1花,当具5花时,
不呈总状花序状,花药无毛(Fang,1980)。
致谢 孙英宝先生为本文绘图,谨表深切感谢!
参考文献:
Fang MY.1980.Clematis sect.Viorna[A].In:Flora Republicae
Popularis Sinicae[M].Beijing:Science Press,28:88-133
Wang WT.2003.A revision of Clematis sect.Clematis(Ranuncu-
laceae)[J].Acta Phytotax Sin,41(1):1-62,(2):97-172
Wang WT(王文采),Li LQ(李良千).2005.A new system of
classification of the genus Clematis(Ranunculaceae)(铁线莲
属一新分类系统)[J].Acta Phytotax Sin(植物分类学报),
43(5):
檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽檽
431-488
(上接第89页Continue from page 89)
Müler P,Li XP,Niyogi KK.2001. Non-photochemical
quenching.A response to excess light energy[J].Plant
Physiol,125:1 558-1 566
Ohkubo T,Tanimoto T,Peters R.1996.Response of Japanese
beech(Fagus japonica)sprouts to canopy gaps[J].Vegetatio,
124:1-8
Pascarela JB,Aide TM,Serrano MI,et al.2000.Land-use history
and forest regeneration in the Cayey mountains,Puerto Rico
[J].Ecosystems,3:217-228
Pausas JG,Carbo E,Caturla RN,et al.1999.Post-fire regenera-
tion patterns in the eastern Iberian Peninsula[J].Acta Oecol,
20(5):499-508
Peter JB.2000.Resprouting as a life history strategy in woody
plant communities[J].Oikos,89(2):409-416
Pea-rojas K,Aranda X,Fleck I.2004.Stomatal limitation to CO2
assimilation and down-regulation of photosynthesis in Quercus
ilex resprouts in response to slowly imposed droght[J].Tree
Physiol,24:813-822
Pisaric MFJ,King DJ,MacIntosh AJM.2008.Impact of the 1998
ice storm on the health and growth of sugar maple(Acer sac-
charum Marsh.)dominated forests in Gatineau Park,Quebec
[J].J Torrey Bot Soc,135:530-539
Salvucci ME,Portis AR,Ogren WL.1986.Light and CO2re-
sponse of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase ac-
tivation in Arabidopsis leaves[J].Tree Physiol,80:655-659
Shao XW(邵玺文),Han M(韩梅),Han ZM(韩忠明),et al.
2006.Study on diurnal variation of photosynthesis and environ-
mental factors in Scutellaria baicalensis(黄芩光合作用日变化
及其与环境因子关系的研究)[J].J Jilin Agric Univ(吉林
农业大学学报),28(6):634-638
Theodore TK,Paul JK,Stephen GP.1991.The Psysiological
Ecology of Woodyplants[M].Inc:Academic Press
Wang R(王荣),Guo ZH(郭志华).2007.Photosynthetic re-
sponses of Schima superba grown in different light regimes
of subtropical evergreen broadleaf forest(木荷幼苗对常绿
阔叶林不同光环境的光合响应)[J].Fore Res(林业科学研
究),20(5):688-693
Weng XY(翁晓燕),Jiang DA(蒋德安).2002.Regulation of
Rubisco activity and diurnal chan ges of photosynthetic rate in
rice by ecology factors(生态因子对水稻Rubisco和光合日变
化的调节)[J].J Zhejiang Univ:Agric Life Sci(浙江大学学
报·农业与生命科学版),28(4):387-391
Zhang Q(张琪),Cong P(丛鹏),Peng L(彭励).2007.Path anal-
ysis in Excel and SPSS(通径分析在Excel和SPSS中的实现)
[J].Agric Network Inform(农业网络信息),3:109-110
Zhang WB(张文标),Jin ZX(金则新),Ke SX(柯世省),et al.
2006.Diurnal photosynthetic characteristics of Schima su-
perba and its correlation with environment(木荷光合特性
日变化及其与环境因子相关性分析)[J].Guihaia(广西植
物),26(5):492-498
Zhou B,Li Z,Wang X,et al.2011.Impact of the 2008ice storm
on moso bamboo plantations in southeast China[J].J Geo-
physical Res,16,doi:10.1029/2009
Zhou B,Gu L,Ding Y,et al.2010.The great 2008Chinese ice
storm,its socioeconomic-ecological impact,and sustainability
lessons learned[J].Bull Am Meteoroll Soc,10:1 175-2 010
4 广 西 植 物                  32卷