不同生境下报春苣苔的光合作用日变化特性.doc

生态环境学报 2010, 19(9): 2097-2106 Ecology and Environmental Sciences  E-mail: editor@  不同生境下报春苣苔的光合作用日变化特性  1,2 1,3 1,3  1,3*  1. 中国科学院华南植物园，广东 广州 510650；2. 中国科学院研究生院，北京 100039； 3. 中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室，广东 广州 510650； 摘要：国家一级濒危植物报春苣苔 Primulina tabacum Hance 是苦苣苔科多年生草本植物。研究不同生境下报春苣苔在干湿 季的光合作用日变化动态及其对环境因子响应，结果表明：旷地午间时段，光合有效辐射(PAR)增加伴随着空气湿度(RH)的 显著下降，此时报春苣苔的净光合速率(Pn)因受光抑制和气孔限制的影响而下降。岩洞生境下报春苣苔的 Pn 没有受到抑制， 但其 Pn 和光合碳水化合物(CH2O)生成速率较低，洞内光照缺乏是限制其光合碳同化的原因之一。3 个样地检测的 Pn、CH2O 产生速率、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)以及 Rubisco 的 Vo/Vc 比率等在湿季均优于干季。主成分分析表明叶片 Narea 与 Chl 含量、比叶重(LMA)以及气孔密度对光合作用具有显著影响。Pearson 相关分析表明不同生境下影响报春苣苔 Pn 的关键生态 因子有所不同，旷地强光环境下过高的叶片水蒸气压亏缺(VPD)和气温(ta)直接限制净光合速率的水平，而在岩洞弱光高湿环 境中，PAR 则成为 Pn 的限制因子。同一环境因子在不同生境下对报春苣苔 Pn 的影响也有所不同：在旷地强光生境下，空 气湿度(RH)的适度增加有利于降低过高的 VPD，促进气孔开放而提高 Pn。而在岩洞低光条件下，过高 RH 则会使降低 VPD 而不利于叶片的气体交换，使光合作用受影响。这个结果启示，在进行报春苣苔野外回归栽培时，应该注意 PAR 和 RH 等 环境因子的控制。` 关键词：报春苣苔；净光合速率；环境因子；岩洞生境 中图分类号：Q948 文献标识码：A 文章编号：1674-5906（2010）09-2097-10  报春苣苔Primulina tabacum Hance是苦苣苔科 Gesneriaceae的多年生草本植物，属中国特有物种， 仅分布于中国南方海拔300 m左右的石灰岩生境  究更是鲜见报道。 同地表生态系统相比，喀斯特洞穴生态系统具 有明显的脆弱性，洞穴内的物质能量循环近于封闭 中。由于其生长环境特殊，分布范围狭窄，加之人 [9-10] 。大部分喀斯特洞穴地下水量大，岩石裂隙中 为活动干扰，其种群数量不断减少[1]。1999年，报 春苣苔作为一级保护植物被列入首批《国家重点保 护野生植物名录》[2]。在2003到2007年之间的野外 研究中，仅在广东和湖南交界处的8个地点寻找到 其野生居群[3]。作为重要的珍稀濒危种，报春苣苔 的保护和恢复对喀斯特溶洞地区的植被保护和恢 复具重要的示范作用。 目前对濒危种的保护得到了越来越多的重视， 国内外对珍稀濒危植物的保护也开展了大量的科 研工作，这些工作主要探讨濒危植物的生物学特征 以及濒危原因，但是对濒危植物的生理生态特征， 尤其是对光合生理生态特征以及光合生理生态特 征如何受环境影响的研究则尚不多见[3-4]。此外，目 前多数研究集中在光照充分的露天喀斯特生态系 统，而对喀斯特岩洞生态系统的探索仍处于初级阶 段，且仅限于动物和细菌、真菌和藻类等方面的研 究 [5-8]，而对于植物，尤其是高等植物对喀斯特岩 洞环境的生理生态以及形态结构适应性方面的研 留出大量渗流水，同时环境较为阴暗，环境蒸发量 小，使洞穴内具有较高的湿度。空气流动性较弱， 与洞外大气交换比较缓慢，CO2含量较高。在洞穴 生态系统系统中按环境光照的强弱可将洞穴分为 岩洞有光带(entrance zone)、弱光带(twilight zone) 和黑暗带(dark zone)，而且各个光带都具有其独特 的环境特点[9]：有光带是岩洞中光照较充足的地方， 也是洞穴植物分布最集中的地方，其环境特点是光 照强度和温度低于外界，空气湿度较高，温度波动 小于外界；而弱光带是洞穴植物分布的极限，其环 境特点是环境光线微弱，仅存在少量外界的散射 光，温度变化波动小于有光带。在洞穴生态系统内， 受弱光、高湿和高CO2含量等环境因子的影响，植 物体常显示出高度的特化性状。任海等[1]的研究表 明，在岩洞口有光带处报春苣苔植株密度最大，然 而从洞口向深处，随着光线的减弱，报春苣苔的植 株密