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芦苇叶性状和叶绿素荧光参数关系以及叶大小与叶绿素荧光的联系

百科热搜 作者:史海小记 热度:505

芦苇叶性状和叶绿素荧光参数关系以及叶大小与叶绿素荧光的联系

芦苇叶性状和光合参数相关性分析

不同土壤盐分含量的样地,通过Perason相关分析得到,芦苇的LA与Ci和PAR均呈极显著的负相关关系(p<0.01),与Tr、Pn、和WUE均呈极显著的正相关关系(p<0.01);LT与VPD、Tr、Pn、和WUE均呈极显著的负相关关系(p<0.01),与Ci和PAR均呈极显著的正相关关系(p<0.01);SLA与Gs呈极显著的负相关关系(p<0.01);

叶绿素荧光

CHL与VPD呈极显著的正相关关系(p<0.01),与PAR呈极显著的负相关关系(p<0.01)。结果表明,湿地群落的不同土壤盐分含量条件下,芦苇的叶面积-叶厚度/胞间CO2浓度/光合有效辐射/蒸腾速率/净光合速率/水分利用效率,比叶面积-气孔导度,叶绿素含量-饱和水汽压差/光合有效辐射,叶厚度-饱和水汽压差/蒸腾速率/净光合速率/水分利用效率均呈显著相关关系(p<0.01),这些关系受到VPD和PAR的直接影响及叶性状的协同适应性共同决定着芦苇的环境可塑性调节机制。

不同土壤盐分含量的样地,芦苇的叶性状和叶绿素荧光特征的相关性如表4-2-2所示,通过Perason相关分析得到,芦苇的叶面积(LA)与最大光化学效率(Fv/Fm)呈极显著的负相关关系(p<0.01),与非调节性能量耗散的量子产量(Y(NO))呈极显著的正相关关系(p<0.01);叶厚度(LT)与Y(NO)呈极显著的负相关关系(p<0.01);

叶干重(LDW)与调节性能量耗散的量子产量(Y(NPQ))、非光化学猝灭系数(NPQ)和Fv/Fm均呈极显著的负相关关系(p<0.01),与Y(NO)呈极显著的正相关关系(p<0.01);比叶面积(SLA)与实际光合效率(Y(II))和电子传递速率(ETR)均呈极显著的负相关关系(p<0.01)。

结果表明,湿地群落不同土壤盐分含量的样地间,叶面积-最大光化学效率,叶厚度-非调节性能量耗散的量子产量,叶干重-调节性能量耗散的量子产量/非光化学猝灭系数/最大光化学效率,比叶面积-实际光合效率/电子传递速率均呈极显著相关关系(p<0.01),这些关系与叶片叶绿素荧生理特征密切相关,是植物叶片叶功能性状对环境长期适应的结果。

不同土壤盐分含量的样地,芦苇的光合特性和叶绿素荧光特征的相关性如表4-2-3所示,通过Perason相关分析得到,芦苇的气孔导度(Gs)与实际光合效率(Y(II))呈极显著的负相关关系(p<0.01),与光化学淬灭系数(QP)和电子传递速率(ETR)呈极显著的正相关关系(p<0.01);

蒸腾速率(Tr)与非调节性能量耗散的量子产量(Y(NO))呈极显著的正相关关系(p<0.01),与最大光化学效率(Fv/Fm)呈极显著的负相关关系(p<0.01);净光合速率(Pn)与Fv/Fm呈极显著的负相关关系(p<0.01),与Y(NO)呈极显著的正相关关系(p<0.01);胞间CO2浓度(Ci)与Fv/Fm呈极显著的负相关关系(p<0.01),与Y(NO)呈极显著的正相关关系(p<0.01);

水分利用效率(WUE)与Fv/Fm呈极显著的负相关关系(p<0.01),与Y(NO)呈极显著的正相关关系(p<0.01);

PAR与Y(NO)呈显著的负相关关系(p<0.05),与Fv/Fm呈显著的正相关关系(p<0.05)。结果表明,不同生境组合中,芦苇的气孔导度-实际光合效率/光化学淬灭系数/电子传递速率,蒸腾速率/净光合速率/水分利用效率-非调节性能量耗散的量子产量/最大光化学效率,胞间CO2浓度-非调节性能量耗散的量子产量均呈极显著相关关系(p<0.01);这些关系受到VPD和PAR的直接影响,也是植物光合生理特性与叶片叶绿素荧光对环境协同适应的结果。

植物是一个功能和结构平衡的生命体,叶片的结构性状在一定程度上决定叶片光合生理活性,能够反映植物叶片对所吸收光能的利用水平(金鹰和王传宽,2015),叶绿素荧光与叶片的光合作用效率和热耗散等密切相关(赵会杰等,2000),可反映植物的光合效率及在逆境条件下的生理状态。

叶片是植物能量和物质转化的重要场所,能够通过叶面积、叶厚度等功能性状在形态和结构上的可塑性,调控叶片的净光合速率、蒸腾作用、水分利用效率等生理生态功能,间接影响植物的光合能力和营养物质的吸收水平(Dengetal.,2008);

光合作用即植物叶片将吸收的光能转化为化学能的过程,包括光系统(PSⅠ和PSⅡ),其中PSⅡ对盐分胁迫十分敏感(Baker,1991),PSII调节性能量耗散部分Y(NPQ)是PSⅡ反应中心吸收的光量子利用方式之一(Krameretal.,2004;向芬等,2014),NPQ是反映植物耗散过剩光能转换为热能的指标,可衡量植物的光破坏防御能力(张超等,2014);

叶面积、叶厚度与叶片热耗散的关系十分密切,小而厚的叶片能够容纳更多的叶绿体,一般具有高的Y(NPQ),叶片的可调控生理代谢能力强,如热耗散等形式耗散过剩的光能(胡文海等,2015),因而叶片热交换和自我保护能力比较强,有助于防止叶片过度失水和提高叶片的生境适应能力(胡耀升等,2015),这表明植物通常会通过调整叶片面积和厚度来提高自身适应环境的能力。

盐胁迫是影响植物生长和发育的重要环境因子之一(Magdalena&Christa2015)。盐胁迫伴随着植物吸水受阻,导致植物发生生理干旱,水盐异质条件下,植物群落内部资源分配发生变化,致使种群内每个植株可获得性资源数量改变从而迫使植株进行表型调整以提高生境适合度(黎磊等,2011);

在土壤水盐差异条件下,植物需要适时调整叶面积、叶厚度等叶片构型特征,提高植物对环境空间异质性的适应能力,借助叶片光合作用实现植物对叶片吸收的光能的积累与耗散的有效控制,这体现了植物叶性状与光合生理特性存在着密切的关联性。因此,研究叶性状与光合生理特性的关联性,对于探索特殊生境下的湿地植物表型和碳同化机制有重要意义。

盐沼湿生境中芦苇叶性状和荧光参数的变化如图5-1-1所示。单因素方差分析表明,随着土壤盐分含量的减少,芦苇的叶面积、叶干重和Y(NO)整体呈增加趋势,Y(NPQ)、NPQ和Fv/Fm呈整体减少趋势;叶面积和Y(NO)呈正相关关系(p<0.01),和Fv/Fm呈负相关关系(p<0.01);叶厚度和Y(NO)呈负相关关系(p<0.01);

叶干重与NPQ和Fv/Fm呈负相关关系(p<0.01),和Y(NO)呈正相关关系(p<0.01)。

表明不同土壤盐分条件下,芦苇选择增加叶面积,减少叶厚度且随着土壤盐分含量的减少,芦苇的非调节性能量耗散的量子产额在增加,Y(NPQ)和QP在减少,最大光化学效率在降低,说明盐胁迫下,芦苇适时调整叶片构型,将更多的能量用于自身的热耗散以实现自我保护。

不同土壤盐分条件下芦苇叶片中PSII量子产量转化存在显著差异(p<0.05,图5-1-2)。随着土壤水分含量的增加,在芦苇叶片吸收光能一定的条件下,光系统II实际光合效率(Y(II))和调节性能量耗散的量子产额(Y(NPQ))比例呈先增加后减少的趋势,PSII中非调节性能量耗散的量子产额(Y(NO))的比例呈增加的趋势。

表明芦苇为适应特殊生境,适时调整叶片吸收的光能在光合作用、叶绿素荧光和热三方面的分配比例,以实现植物吸收的光能在自身正常生长繁殖和自我保护方面的权衡分配。

如图5-1-3所示,根据标准化主轴估计分析,芦苇叶面积与Y(NO)的相关性在不同土壤盐分含量的样地均呈显著差异(p<0.05)。在样地(I)、(II)和样地(III)均呈极显著正相关关系(yI=0.35x-0.85,R2=0.83,P<0.01;yII=0.11x-0.66,R2=0.89,P<0.01;yIII=0.44x-1.0,R2=0.83,P<0.01);

芦苇的叶面积与Y(NO)的SMA斜率呈先减少后增大的变化趋势,其中在土壤盐分含量高的样地(I)为0.35(95%的置信区间CI=(0.48,0.50),样地(II)为0.11(95%的置信区间CI=(0.07,0.10),样地(III)为0.44(95%的置信区间CI=(0.37,0.52)),均与1存在显著差异(P<0.05)。表明随着叶面积的增加,(Y(NO))也呈增加的趋势,其中土壤盐分含量居中的样地(II),是叶面积与(Y(NO))由小到大的过渡区域。

面对不同土壤盐分含量的生境,芦苇会选择不同程度的非调节性能量耗散的量子产额和叶面积的性状组合,在样地(I)选择小叶模式和较低的Y(NO)以增加叶片用于自我保护方面的能量耗散;在样地(III)选择大叶模式和较高的Y(NO),增加了WUE,并通过叶片构型调控植物吸收光能的分配以保证碳同化产物积累与耗散以及能量分配的平衡,从而实现了了芦苇种群的顺利繁衍和更新。

标签: 叶绿素     荧光     性状