高氮和低光强限制南亚热带森林演替树种的光合能量利用-SCIENCE.PDF

中国科学 C 辑 :生命科学 2008 年 第 38 卷 第 5 期 : 464 ~ 474 SCIENCE IN CHINA PRESS 高氮和低光强限制南亚热带森林演替树种的光合 能量利用 * 蔡锡安, 孙谷畴, 赵平 , 刘晓静 中国科学院华南植物研究所, 广州 510650 * 联系人, E-mail: zhaoping@ 收稿日期: 2007-05-27; 接受日期: 2008-01-02 中国科学院知识创新工程重要方向(批准号: KSCX2-SW-133)、国家自然科学基金(批准号:和广东省自然科学基金(批 准号:资助项目 摘要 本文利用CO 交换系统和叶绿素荧光方法研究南亚热带森林的阳生或群落 关键词 2 演替早期树种荷木(Schima superba) 、中生性或群落演替中期树种红椎(Castanopsis 南亚热带森林 hystrix)和耐荫或群落演替后期树种黄果厚壳桂(Cryptocarya concinna) 的叶片光合速 演替植物 率和光合能量利用对高氮和光强的响应. 3 种供试树种在高氮和高光强下(HNHL)植 高氮浓度 株叶片的净光合速率(Pn) 比在低氮和高光强(LNHL)下高, 低氮限制了高光强下植株 光合能的分配 叶片的P ; 高氮和低光强下(HNLL) 的植株也有明显低的P , 低光强限制了高氮下植 n n 株的P . P 对氮的响应依赖于氮的水平和生长的光强状况. 荷木和红椎的HNHL, n n LNHL 和HNLL 植株叶片有相似的F ′ / F ′ . 而黄果厚壳桂HNHL植株的F ′ / F ′ 较 v m v m LNHL 和HNLL 高(P 0.05). 在光强 0~1200 μmol ·photo ·m−2 ·s− 1, 黄果厚壳桂的 HNHL植株有高的光化量子产率( ΔF / F ′ ), 而这一效应并不反映在阳生树种荷木和 m 中生性树种红椎上. 在光强0~2000 μmol ·photo ·m−2 ·s− 1, 荷木的LNHL植株叶片用于 光化反应的吸收光能占 18.2%, 较HNHL 高, 并显著高于HNLL(P 0.05); 红椎的 LNHL植株亦有较HNHL和HNLL植株高的光化能量利用, 而黄果厚壳桂的HNHL植 株的光化能量利用部分则较LNHL和HNLL高. 3 种供试树种的HNLL植株均有低的光 化能量利用和光合电子传递速率. 高氮和低光强对耐荫或群落演替的后期树种黄果 厚壳桂光合能利用的影响较群落演替的早期树种荷木和中期树种红椎大. 在当前氮 沉降的持续增高和频繁出现的阴霾或灰霾天气情况下, 氮沉降可能会导致南亚热带 耐荫性树种的退化, 而演替早期树种和中期树种有较好的忍耐性, 从而能够竞争到 更多的资源成为生态系统的优势种. 因此, 氮沉降可能导致地带性森林群落退化, 也 可能会减缓植物群落的正向演替进程. 自20 世纪 60 年代以来, 大量化石燃料的燃烧和 量增加 1 倍[1,2], 估计在未来的几十年, 输入陆地生态 人类生产活动加剧, 致使陆地生态系统的活性氮含 系统的氮仍将持续增加[3]. 过量的氮对植物产生多方 464 中