紫椴幼苗、幼树对光的响应与适应研究

紫椴是长白山和小兴安岭山脉阔叶–––红松混交林及阔叶混交林的主要伴生树种之一,也是东北林区重要的阔叶用材树种之一。由于对其适宜的微生长环境缺乏研究,人工更新及人工促进天然更新效果不佳,至今尚无完善的紫椴用材林培育措施。因此,探索紫椴的天然更新机制,不仅对促进天然更新十分必要,而且对科学地经营紫椴工业人工林也有理论和实际意义。 通过对天然更新紫椴幼树的形态可塑性、人工模拟实验苗的生理可塑性、枝条和叶片的空间取向与叶片转向行为以及生物量分配格局、叶片同化效率等方面的研究,主要取得以下几点结果∶ 1 适度庇荫可促进幼树充分发挥主干生长的顶端优势,有利于紫椴幼树干形的培育,来自上方的强烈遮荫和强光辐射均抑制主干向上生长,促进侧枝强度分化。来自侧方的空间竞争可在一定程度上促成独干的生长发育。 2 紫椴幼树的生物量分配比例比较稳定,向叶片分配的生物量占总生物量的50%以上,平均地上/地下生物量比率在1.75～1.83 之间。在非同化器官中,向主干分配的生物量占40%左右,而主要承担土壤水分和养分吸收功能的侧根仅获得不足15%的生物量。较高的叶片同化效率和较低的呼吸消耗是林隙中紫椴幼树生物量积累高的重要原因。 3 紫椴幼苗、幼树对不同光照环境有较好的形态和生理可塑性响应与适应。在适度庇荫环境的驱动下,幼树高生长采取演替先锋树种的”避荫”对策,侧枝生长则采取中等庇荫树种的”掠光”对策。在弱光环境中,该种则采取典型的忍耐适应行为。为了更有效地截获光合有效辐射,由全光到林隙和林冠下,紫椴幼树的叶片分布逐渐向树冠上部集中、向水平方向分散,叶面积指数逐渐减小,叶片间互相遮荫程度逐渐降低。 4 随光照强度的减弱,紫椴幼树的单叶面积和比叶面积显著提高、比叶重显著降低,这是叶片厚度降低、栅栏组织薄壁细胞变薄、疏松、细胞间空腔比例增大的结果。在庇荫环境中,栅栏组织薄壁细胞由全光的柱状变成倒锥形、叶绿素a/b 率显著降低、叶绿体中基粒类囊体所占的比例提高、每个基粒类囊体垛的片层数量增加等,也是幼树提高叶片对弱光利用能力的主要标志。 5 紫椴幼树普遍存在枝条空间取向和叶片转向行为。与全光环境中的幼树相比,一层网遮荫环境中幼树在南北侧分布的侧枝和东西侧分布的叶片比例增大,在强度庇荫环境中,幼树的侧枝和叶片空间取向与分布则趋于随机化。在一天里,幼