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外来红树植物无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch-Ham)自1985年从孟加拉引入我国海南,现已成为华南地区(如广东、广西、福建等)海岸带红树林造林的主要树种之一,并可有效控制互花米草的入侵危害。然而,如何合理利用无瓣海桑与本土红树植物进行优化造林,恢复本土红树群落,是我国红树林生态功能恢复亟待解决的问题之一。同时,对于无瓣海桑为何具有较强的生长能力和生境适应性一直缺乏系统深入的研究。本研究通过同园控制实验,分别从生长、形态功能和生理特性三个层次对比研究了无瓣海桑与华南地区7种常见本土红树植物(秋茄、桐花树、木榄、老鼠簕、卤蕨、银叶树、黄槿)对不同(相对光强100%、45%、30%、10%)的生理生态适应机制,旨在揭示无瓣海桑与本地红树植物对光照的响应策略和耐荫能力的差异,为华南地区红树林更新和林分改造提供科学参考,为红树林生态功能恢复提供理论依据。主要研究结果如下: 1.生长适应研究 无瓣海桑的生长相对于本土红树植物更多地依赖于对光资源的获取。遮荫对无瓣海桑幼苗相对生长速率(RGR)、生物量积累、基径的增长和叶片数的增长均有显著的抑制作用。因此,与本土红树植物相比,遮荫对无瓣海桑生长的抑制作用更显著。桐花和老鼠簕在遮荫处理下生长状况较好,其中遮荫对桐花生长的影响不显著,对老鼠簕幼苗的生长则有一定的促进作用。当光照强度降低时,无瓣海桑、秋茄、老鼠簕、桐花树等真红树幼苗都对地上部分投入了更多的生物量(尤其是叶生物量)来获取更大的光能捕获能力,弥补光能的减少。 2.形态适应研究 随光照强度的下降,红树幼苗叶片呈现叶面积增加、比叶面积(SLA)升高、单位叶重氮含量(Nmass)升高、叶厚度下降、叶片干物质含量(LDMC)下降的趋势,在遮荫处理下叶片趋于逐渐变薄,叶面积逐渐增大。同时,无瓣海桑、秋茄、木榄等真红树植物的叶厚度和含水率显著高于半红树植物银叶树和黄槿。无瓣海桑叶片具有较高的单位叶面积含氮量(Narea),这可能与它较强的光合和生长能力有关。 3.生理适应研究 无瓣海桑的快速生长与其高光需求、高光合速率和低次生代谢物质积累密切相关。木榄、桐花树、老鼠簕、卤蕨和黄槿在遮荫处理下光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)下降,光饱和点(LSP)没有显著变化,而秋茄幼苗LSP升高,LCP和Rd没有显著变化,说明木榄、桐花树、老鼠簕、卤蕨和黄槿对弱光利用能力较强,而秋茄对强光的利用能力较强。8种红树植物的净光合速率(Pn)的日变化趋势总体一致,与实地环境中光合有效辐射(PPFD)的变化趋势基本吻合,没有表现出明显的光抑制现象。实际光化学效率(Yield)总体随光照强度的下降而上升,表观电子传递效率(ETR)随光照强度的下降而下降。与本土红树植物相比,无瓣海桑在高光照条件下具有较强的光合能力,在低光照条件下虽然有所减弱,但其最大净光合速率却高于本土红树植物,说明无瓣海桑在低光条件下仍具有较高的光合潜力。 8种红树幼苗叶片的叶绿素a、b含量及总叶绿素含量随光强的减弱而显著升高;SOD活性随光照强度下降先升后降,POD活性显著上升,CAT、APX、GR活性和可溶性蛋白含量总体呈现下降趋势。无瓣海桑、老鼠簕和银叶树在10%光照处理下SOD等酶活性显著低于全光照处理,说明在10%光照处理下幼苗可能受到了一定程度的逆境胁迫。红树植物叶片中总酚、黄酮和缩合单宁总量均随光照强度的下降而减少,在低光照(30%与10%)处理间不存在显著差异,说明这些红树植物对低光照环境具有一定的适应性,叶片中次生代谢产物能维持在一定水平。相对于本土红树种而言,无瓣海桑叶片具有较低的单宁和黄酮类物质含量,说明无瓣海桑可利用更多的营养供给生长,以获得更快的生长速率,进一步在红树植物验证了生长-防御的碳氮平衡假说。 4.耐荫性评价 遮荫处理下桐花树和老鼠簕可塑性水平低于无瓣海桑、秋茄和木榄等上层红树植物,表明生长在低光下的桐花和老鼠簕有较高的稳定性和耐荫能力。无瓣海桑在低光下有较高的表型可塑性,但它在低光环境下的存活率和生长速率下降,说明无瓣海桑的生长显著依赖于对光资源的获取。秋茄、黄槿在弱光条件下生长状况较好,适宜种植在郁闭度较低的无瓣海桑林下;卤蕨和木榄耐荫能力较弱,不适宜在林下种植。无瓣海桑不耐阴表明,通过对光资源的限制可以降低无瓣海桑对桐花树、老鼠簕等本地红树植物的竞争抑制作用,增强本地红树植物的竞争力。