不同光环境对蒙古栎苗木生长和形态特征的影响

薛思雷，董希文 ，王庆成，曲永艳

(1. 哈尔滨市林业科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150029；2. 东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

不同光环境对蒙古栎苗木生长和形态特征的影响

薛思雷1，董希文1，王庆成2，曲永艳1

(1. 哈尔滨市林业科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150029；2. 东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

设置了4种光环境(全光、75%光、50%光、25%光)，通过对蒙古栎(Quercusmongolica)苗木生长和形态等指标的测定，研究蒙古栎苗期对光的适应性。结果表明：随着光照程度的减弱，苗高、根冠比和比叶质量(LMA)呈上升趋势；蒙古栎地径和叶面积呈下降趋势；整株生物量在75%光处理时最大。结果证实：蒙古栎在幼苗时期具有一定的耐阴性，较适应75%的光环境。

蒙古栎；光环境;遮阴；生长；形态特征

AbstractFour kinds of light environment (all-optical , 75% light , 50% light & 25% light) were established. Through determining the growth & morphology characteristics, the light adaptability ofQ.mongolicaseedings was determined. Result shows that height growth, root shoot ratio,LMAofQ.mongolicaincrease with the decreas of illumination degree; basal diameter growth and leaf area ofQ.mongolicaseedings decrease with the increase of shading degree;the whole plant biomass ofQ.mongolicaunder 75% natural light treatment are the largest. Result suggests thatQ.mongolicahave certain shade-tolerant at the seedling stage；Q.mongolicais adaptable to 75% light environment.

KeywordsQuercusmongolica;luminous environment；shading; growth; morphology

蒙古栎(Quercusmongolica)是中国东北东部山区阔叶红松林主要伴生树种[1-3]，也是东北林区重要的阔叶用材树种。该树种造林历史尚短，人工林面积极为有限，对其耐荫性的研究尚少。采用盆栽的方法研究了遮阴条件下蒙古栎苗木的生长和形态特征，确定蒙古栎对不同光环境的适应途径和机制，为蒙古栎的人工营造、现有林的合理经营和林下天然更新提供科学依据。

1 试验地概况

东北林业大学帽儿山实验林场尖砬沟森林培育实验站位于(127°26′—127°39′ E，45°23′—45°26′ N)长白山系张广才岭西坡小岭余脉，平均海拔300 m，年平均气温2.8 ℃，平均降水量723 mm，年均蒸发量1 093 mm。

2 材料与方法

2.1 试验材料与处理

2.1.1 苗木定植 2010年5月初，选取2年生实生苗木120株，随机分成4组，每组30株，每桶1株，植入塑料桶中。基质为暗棕壤和沙混合物，土、沙比例为3∶1。

2.1.2 遮光处理 试验共设4个处理，其中3个处理设在高2 m的遮阳棚内，另一处理置于裸地。4个处理的相对光强为100%(FL)、75%(LS)、50%(MS)、25%(HS)。

2.1.3 田间管理 试验期间，根据需要等量浇水，人工除草和防治病虫害。

2.2 生长指标的测定

分别于2010和2011年的5月初测量苗高和地径，9月末从每处理中选取3株苗木，分别收获根、枝、叶，然后在65 ℃下烘干至恒质量，称质量。

2.3 叶面积和比叶质量的测定

分别于2010和2011年8月，从每处理中随机选取5株苗木，每株苗木取5～10片叶子。用Epson数字化扫描仪扫描，用Photoshop7.0计算叶面积[4]。用直径为0.864 cm打孔器打孔，每片叶子打5～10个圆片，然后在105 ℃下杀青10 min，65 ℃下烘干至恒质量，称质量，即可计算出比叶质量(LMA)[5]。

2.4 数据分析

采用SPSS13.0对数据进行单因素方差分析，用LSD法进行多重比较。用SigmaPlot10.0作图。

3 结果与分析

3.1 不同光照处理对蒙古栎生物量及根冠比的影响

结果表明：两年间，蒙古栎的根、叶和整株生物量均在LS处理时达到最大，且随着光照程度的减弱呈先上升后下降的趋势。根冠比均随着光照程度的减弱而减小(P>0.05)，枝生物量没有明显的变化规律且差异也不显著(P>0.05)。2010年蒙古栎叶生物量在LS处理时显著高于FL和HS处理(P<0.05)，根和整株生物量在4个处理间相互差异均不显著(P>0.05)。2011年蒙古栎根和整株生物量在LS处理时显著高于HS处理(P<0.05)，且与FL和MS处理间差异不显著(P>0.05)；叶生物量在LS处理时显著高于FL处理(P<0.05)，且与MS和HS处理间差异不显著(P>0.05)(表1)。

表1不同光照处理对蒙古栎苗木生物量及分配的影响

年份处理根/g枝/g叶/g整株/g根冠比2010年FL5．54±0．37a1．29±0．20a2．01±0．17b8．84±0．59a1．68±0．02aLS9．87±1．37a2．79±0．82a4．06±0．57a16．73±2．59a1．49±0．21aMS7．81±2．86a2．47±1．03a3．06±0．34ab13．64±4．19a1．36±0．19aHS6．42±1．47a2．81±0．93a1．89±0．36b11．11±2．25a1．34±0．11a2011年FL17．10±2．39ab5．70±0．70a4．48±0．25b27．28±3．14ab1．67±0．15aLS19．06±1．16a5．21±0．65a6．78±0．37a31．05±0．73a1．60±0．17aMS16．31±1．57ab5．34±0．50a5．93±0．79ab27．58±2．58ab1．46±0．14aHS13．09±1．29b3．68±0．68a6．09±0．24a22．85±1．85b1．33±0．06a

注：1.表中数值为平均值±标准误(mean ± SE,n=3)；2.同列中不同小写字母表示树种在同一年份不同遮阴处理之间具有显著差异(P<0.05)

3.2 不同光照处理对蒙古栎苗木生长的影响

两年间，苗高生长量均随着光照程度的减弱呈先上升后下降的趋势。2010年苗高生长量在LS处理时最大，4个处理间相互差异不显著(P>0.05)。2011年苗高生长量在MS处理时最大，且与其他3各处理间差异显著(P<0.05)(图1)。

两年间，地径生长量均随着光照程度的减弱而减小，HS处理均显著低于其他3个处理(P<0.05)(图1)。

图1不同光照处理对蒙古栎苗木生长量的影响

注：1.图中数值为平均值±标准误(mean ± SE,n=15)2.不同小写字母表示树种在同一年份不同处理之间具有显著差异(P<0.05)，下同

3.3 不同光照处理对蒙古栎叶片形态的影响

两年间，蒙古栎叶面积均随着遮阴程度的减弱呈上升趋势。2010年4个处理间相互差异不显著(P>0.05)；2011年MS与FL处理间差异显著(P<0.05)，其他各处理间相互差异不显著(P>0.05)(图2)。

两年间，蒙古栎LMA均随着光程度的减弱呈逐渐降低的趋势。2010年4个处理间相互差异显著(P<0.05)；2011年LS和MS处理间差异不显著(P>0.05)，其他各处理间相互差异显著(P<0.05)(图2)。

图2 不同光照处理对蒙古栎苗木叶面积和LMA的影响

4 讨论与结论

4.1 不同光照处理对蒙古栎生物量及其分配的影响

蒙古栎根冠比随着光照程度的减弱而逐渐减小，但整株生物量在LS处理时最大(表1)，说明强光促进生物量更多地向根部分配，以利于植物捕捉到更多的太阳辐射能，更好地适应光环境的变化，Gardiner[6]和Geoff[7]的研究都发现了类似的现象。适度遮阴促进蒙古栎整株生物量的增加，这与王俊峰[8]和Thomas[9]的研究结果相一致。

4.2 不同光照处理对蒙古栎苗木形态的影响

蒙古栎苗高在遮阴处理时大于全光处理，地径则小于全光处理(图1)，这与以往研究结论相一致[10,11]，认为弱光环境下，植物将生物量更多的用于纵向生长的。说明遮阴抑制了蒙古栎地径的生长，促进了其苗高的生长，苗木表现出“细高”的特点；相反，全光下，苗木则表现出“矮粗”的特点。

蒙古栎叶面积随着光照程度的减弱而逐渐增大，比叶质量逐渐减小(图2)，说明在遮阴条件下，叶片大而薄；全光下，叶片厚而小，这种形态的变化，有利于植物在低光环境增大叶面积，从而获得更多的光能，提高竞争力，这与Evans[12]和王博轶[13]的研究结果相一致。

[1] 于顺利,马克平,陈灵芝,等.黑龙江省不同地点蒙古栎林生态特点研究[J].生态学报,2001,21(1):41-46

[2] 许中旗,王义弘.蒙古栎研究进展[J].河北林果研究,2002,17(4):365-370

[3] 于顺利,马克平,徐存宝.环境梯度下蒙古栎群落的物种多样性特征[J].生态学报,2004,24(12):2932-2939

[4] Koch G W, Sillett S C, Jennings G M, et al. The limits to tree height [J] . Nature, 2004(428): 851-854

[5] 张璐,张纪林,教忠意,等.不同光照条件下3种冬青属植物的光合特征日变化研究[J].西北植物学报,2006,26(3):0490-0495

[6] Gardiner E S, Hodges J D. Growth and biomass distribution of cherrybark oak (QuercusPagodaRa.f) seedlings as influenced by lightavailability [J] . Forest Ecology and Management, 1998(108): 127-134

[7] G. Geoff Wang, William L. Bauerle, Bryan T. Mudder. Effects of light acclimation on the photosynthesis, growth, and biomass allocation in American chestnut(Castaneadentata) seedlings [J] . Forest Ecology and Management, 2006, (226): 173-180

[8] 王俊峰,冯玉龙.光强对两种入侵植物生物量分配、叶形态和相对生长速率的影响[J].植物生态学报,2004,28(6):781-786

[9] Thomas W, Nisse G. Short-term temporal dynamics of algal species in a subtidal kelp bed in relation to changes in environmental conditions and canopy biomass [J] . Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2008(76): 265-272

[10] Shelton A. L. Variable chemical defences in Plants and their effeets on herbivore behaviour [J] . Evolutionary Ecology Research. 2000(2):23-249

[11] Poorter L. Growth response of 15 rainforest tree species to a light gradient: The relative importance of morphological and physiological traits [J] . Functional Ecology, 1999(13): 396-410

[12] Evans, J R, Poorter, H. Photosynthetic acclimation of Plants to growth irradianece-therelative importance of specific leaf aera and nitorgen partitioning in maximizing cabron gain [J] . Plant Cell Environ, 2001(24): 755-767

[13] 王博轶,冯玉龙.生长光强对两种热带雨林树种幼苗光合作用的影响[J].生态学报,2005,25(1):23-30

EffectsofDifferentLuminousEnvironmentonGrowthandMorphologyCharacteristicsinQuercusmongolicaSeedlings

Xue Silei1, Dong Xiwen1, Wang Qingcheng2, Qu Yongyan1

(1. Academy of Forest in Harbin City, Harbin 150029，China; 2. Northeast Forestry University, Harbin 150040,China)

S792.18

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.09.007

1005-5215(2017)09-0021-03

2017-07-05

林业公益性行业科研专项经费项目(201104070 - 03)

薛思雷(1984-)，女，黑龙江嫩江人，硕士，工程师，主要从事森林培育研究.

王庆成(1963-)，男，黑龙江佳木斯人，博士，教授，Email : wqcnefu@163.com