基于叶功能性状的濒危植物水青树幼苗的适生策略研究

【摘要】：水青树(Tetracentron sinense Oliv.)是昆栏树科(Trochodendraceae)水青树属的珍稀濒危物种。本文以水青树7月龄幼苗为研究对象,通过模拟水青树幼苗自然环境中的光照条件(林窗或林缘:L1-50%自然光照;林下:L2-10%自然光照)和土壤含水量(水沟旁:W1-30%水分含量;中上陡坡:W2-15%水分含量),设置光照和土壤水分的2因素2水平的正交控制实验,对水青树幼苗的叶功能性状进行观测,分析光照和土壤水分等条件对水青树幼苗叶结构型性状和叶功能型性状的影响,探究水青树幼苗对光照和土壤水分的适应机制,并探讨其保护对策,为水青树的保护与利用提供依据。研究结果如下:(1)不同处理对水青树幼苗叶的形态结构指标没有影响。在L1光照处理下,随着土壤水分的减少,水青树幼苗叶片叶绿体的淀粉粒消失,但基粒片层垛叠更紧密,排列更有序;在L2光照处理下,随着土壤水分的减少,叶绿体数量增多,出现淀粉粒,基粒片层垛叠更整齐清晰,片层结构更发达,排列更紧密;在W1水分条件下,随着光照强度的减小,叶绿体体积变小,淀粉粒消失,片层结构排列相对没有那么混乱;在W2水分条件下,随着光照强度的减小,叶绿体出现小型淀粉粒,叶绿体内的片层结构更良好,垛叠更整齐清晰、排列更紧密。不同光照强度和土壤水分对幼苗叶片叶绿体超微结构有显著影响,L2W2处理下叶绿体形态结构更完整,功能未遭到破坏;L1W2也能较好地保持叶绿体和细胞结构功能的正常。(2)水青树幼苗叶片全N、全P含量变化均随土壤水分的减少而增大,也随光照强度的减弱而增大。叶片N/P,在L1光照处理下,随着土壤水分的减少而增大,在L2光照处理下,随着土壤水分的减少而减少;在W1水分条件下,随着光照强度的减小而增大,在W2水分条件下,随着光照强度的减小而减小。L1W2处理对N和P的需求均强或N、P均不缺乏,其他三个处理对P的需求比N小。(3)叶绿素a、b和叶绿素总量及可溶性糖随光强的减弱而降低,随土壤水分的减少而升高,而叶绿素a/b则相反。在光照和土壤水分交互作用下,L1W2和L2W2处理下水青树幼苗的叶绿素含量、可溶性糖含量较高,而丙二醛、脯氨酸和可溶性蛋白含量变化不显著。(4)在不同光照条件下,土壤含水量对水青树幼苗的SOD、CAT和POD活性影响不显著。SOD活性表现为随光照强度的减弱而降低,而CAT和POD的活性正好相反。(5)相关性分析表明,在不同土壤水分、光照条件下,水青树幼苗叶片的叶绿素性状、养分性状、渗透调节物质、抗氧化酶性状将共同作用,以增强对微生境的适应性;主成分分析表明,叶绿素含量、SOD、POD和CAT活性、可溶性糖、全N含量、全P含量是检测水青树幼苗适合度的主要指标。综合分析可知,水青树幼苗各叶功能性状将协同作用,以适应不同的光照及土壤水分条件。在自然生境中,中上坡土壤水分条件有利于水青树幼苗的存活和生长,其对光照胁迫有一定的抗逆性;沟谷边过于充足的土壤水分含量会导致幼苗建成困难,从而导致水青树更新不良。