不同光环境下天台鹅耳枥叶形变化的测定与分析

【目的】天台鹅耳枥属于极少种群植物,环境适应能力较弱,仅分布于浙江省天台县和磐安县。叶片是对光环境变化敏感且可塑性较大的器官,通过几何学形态测定分析天台鹅耳枥叶形变化与环境因素之间的关系,探究不同光环境下天台鹅耳枥叶的异速生长模式,以期为天台鹅耳枥的苗木培育提供理论依据。【方法】研究天台鹅耳枥叶形对不同模拟生长环境光强(低光强LI、中等光强MI和全光照FI)的响应。3月中旬在叶未展开时对天台鹅耳枥进行不同遮荫处理,7月下旬采集成熟叶片。运用几何学形态测定法分析天台鹅耳枥3种光照梯度下叶形之间的差异,基于Tpsdig 2程序将叶片轮廓的17个地标点数字化为标准的图像,用IMP系列软件中的Coordgen软件计算每个梯度种群的标准轮廓坐标数据,用薄板样条曲线图来表示相对形态上的变化,应用PAST3.14软件显示叶形和叶脉方面的差异。环境因素对叶形态的影响采用SPSS 11.5软件进行相关分析。【结果】通过天台鹅耳枥叶的几何学形态测定分析,表明叶片为椭圆形,先端渐钝尖,基部微心形;不同光环境下叶片形态相近,但叶形异速生长较明显。经过主成分分析和多变量方差分析,结果显示3个有意义的叶形状变量,其主成分占总方差的77.48%。相关性分析表明,天台鹅耳枥叶的形态学差异与光合有效辐射(PAR)、地表温度(Ts)、大气温度(Ta)和相对湿度(RH)显著相关(P0.05)。当叶形变化与PAR、Ts和Ta显著正相关、与RH显著负相关时,叶片出现中部的扩张或收缩,变异聚焦于叶基和叶尖交替的伸缩率;生长于弱光环境下,叶片中部出现扩展、叶尖压缩;在强光环境中,叶片中部挤压、叶尖膨大。当叶形变化与PAR、Ts和Ta呈显著负相关、与RH显著正相关时,叶形变化涉及叶柄长度和叶尖伸缩率;在强光和弱光环境下,天台鹅耳枥叶柄伸长、叶尖收缩;在中等光强下,叶柄收缩、叶尖膨大。当叶形变化仅与PAR、Ts和Ta显著正相关时,叶形变化涉及叶片的伸缩率;在中等光强下,叶柄收缩,叶片下半部挤压、叶尖膨大。利用叶形状的主成分数据作相对扭曲图验证,显示由于受光环境的影响,天台鹅耳枥叶柄和叶尖出现上、下扭曲。【结论】不同光环境下天台鹅耳枥叶存在异速生长,随着光照的增强天台鹅耳枥改变叶片形态、调节叶柄位置增加光合能力。天台鹅耳枥叶形变化与光环境的相关分析显示,与其中等光强的林窗环境相适应,天台鹅耳枥叶片椭圆形较为饱满,叶基和叶片下半部收缩,叶尖膨大,较短的叶柄能更有效地传导水分和养料。天台鹅耳枥在自然状态下依赖于特殊的生境,引种栽培天台鹅耳枥时,选择光照较强的林窗环境,可有效恢复和扩大天台鹅耳枥种群。