论文摘要
北京市属于严重缺水的地区,随着林木数量的增加和绿地覆盖率的增加,北京市缺水的问题势必会进一步加剧。为缓解北京城市绿化建设上规模和水分严重缺乏这一矛盾,筛选和应用抗旱节水的绿化植物材料成为关键因子。本文根据北京市近年来绿地建设的现状和城市缺水的实际状况,选取北京市常见的63种主要绿化植物材料(包括常绿针叶乔木6种、落叶阔叶乔木16种、灌木20种、木本地被5种、草本地被9种、藤本7种),从植物的解剖结构特征(主要包括上下表皮角质层厚度、上下表皮厚度、叶片厚度、海绵组织层数和厚度、栅栏组织层数和厚度、栅栏组织厚度与海绵组织厚度比值、叶片组织结构的紧密度和疏松度、气孔密度和气孔大小等)、生理特征(主要是植物春夏秋3个季节的长期和瞬时的水分利用效率及对环境因素的响应等)和苗木对水分胁迫的响应入手,进行多目标、多植物下的综合选择,从中选择一些具有一定抗旱潜力且观赏价值较高的绿化植物,并且对抗旱节水的指标进行综合评价,确定一些简便易操作并且指示抗旱节水比较可靠的指标,在此基础上建立北京城市绿化植物抗旱节水评价指标体系。本文主要有以下几个方面的研究结论:(1)通过叶片解剖结构指标初步确定4种类型绿化植物的抗旱性差异。常绿乔木树种的耐旱性为侧柏>桧柏,油松>白皮松>雪松>华山松;16种落叶乔木树种抗旱性强弱为馒头柳>玉兰、杜仲、柿树和元宝枫>国槐、栾树、毛白杨、刺槐、臭椿、山楂、白蜡、椴树和楸树>银杏和杂种马褂木;20种灌木抗旱性强弱为沙棘>Ⅰ类较抗旱的中生灌木(包括黄栌、金银木、银芽柳、珍珠梅、丁香、太平花、贴梗海棠、红玉海棠、紫穗槐、棣棠、醉鱼草和紫叶李)>Ⅱ类相对不抗旱的中生灌木(糯米条、碧桃、榆叶梅、海仙花和天目琼花)>大叶黄杨和红王子锦带;木本地被植物抗旱性强弱为平枝栒子>金叶女贞>紫叶小檗、金叶莸和月季;9个草本地被植物抗旱性强弱为八宝景天>萱草>孔雀草和金鸡菊>美国薄荷、婆婆那、玉簪、二月兰和紫花地丁;攀援绿化植物中小叶扶芳藤为最耐旱的一类,其次是金银花、紫藤和美国凌霄,再次为五叶地锦和南蛇藤,抗旱性最差的是山荞麦。(2)不同类型植物3个季节叶片碳同位素比率表明,常绿乔木叶片碳同位素比率种间差异达到极显著水平和季节差异未达到显著水平,而落叶乔木树种、灌木、地被和攀援植物叶片碳同位素比率值均是春季大于夏季和秋季,且落叶乔木树种、灌木和攀援植物季节间差异达到了极显著水平,种间差异(除木本地被植物外)也达到显著或极显著水平。由于水分利用效率与叶片碳同位素比率呈正比,可见落叶乔木树种、灌木、地被和攀援植物春季的水分利用效率大于夏秋两季,且通常夏季最小。木本植物的水分利用效率大于草本植物。瞬时水分利用效率的结果与长期水分利用效率的结果存在一致性,即春季和秋季瞬时水分利用效率大于夏季。(3)综合分析不同类型植物3个季节叶片碳同位素比率、植物的光合速率及瞬时水分利用效率表明:桧柏水分利用效率高于侧柏,水分利用效率高说明植物节水性强,白皮松和油松节水性都较高,而雪松相反;银杏和杂种马褂木抗旱性较差,但水分利用效率较高,即节水性较强。馒头柳属于深根抗旱耗水型植物,白蜡、玉兰、柿树、杜仲和元宝枫是节水性都较强的绿化植物,国槐、毛白杨、臭椿和山楂属于节水较低的树种,其余居中等水平。对于灌木树种,金银木、红王子锦带、海仙花和天目琼花的长期水分利用效率较高,即较节水,大叶黄杨抗旱性和节水性均较低;木本地被中平枝栒子和金叶女贞在节水性方面表现较好，其次是月季；八宝景天以其独特的结构和景天酸代谢途径,表现出较好地抗旱节水性,玉簪和婆婆那节水性较高;金银花、紫藤为抗旱性和节水都比较好的攀援植物,山荞麦则正好相反。(4)对4种类型的典型植物苗木进行水分胁迫试验表明,随着水分胁迫逐渐加剧,乔木树种白蜡苗木对干旱的适应性强于银杏、桧柏强于雪松;灌木树种天目琼花苗木抗旱性强于醉鱼草、碧桃和红王子锦带;地被植物中金叶女贞苗木的表现出较好的抗旱性,攀援植物小叶扶芳藤苗木抗旱性强于山荞麦。从苗木的水分胁迫试验来看,除天目琼花外其它植物均与前面的结论基本一致。(5)建立城市园林绿化树种抗旱节水评价指标体系。经灰色关联分析,各类型与抗旱节水关联度大的指标都非常相近,主要是春夏秋3个季节的叶片碳同位素比率、叶片的厚度、比叶面积、气孔密度、气孔长径、单个气孔的大小、叶片的紧密度和叶片的疏松度,这些指标在反映抗旱方面贡献较大。利用灰色关联分析综合比较苗木的对水分胁迫的适应性与与苗木实际抗旱能力较吻合。
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摘要ABSTRACT1 前言1.1 植物抗旱节水生理生态基础1.1.1 植物抗旱节水的生理调控机制1.1.2 植物抗旱节水形态发育和自我调控1.1.2.1 根系与抗旱节水1.1.2.2 叶片与抗旱节水1.1.2.3 茎等其它器官与植物抗旱节水1.1.3 气孔调节与抗旱节水1.1.3.1 气孔分布和结构差异1.1.3.2 气孔开闭调控1.1.3.3 气孔振荡1.1.3.4 光合作用午休1.1.3.5 光合作用的气孔限制和非气孔限制1.1.3.6 气孔的不均匀关闭1.1.3.7 气孔在抗旱节水方面研究的意义1.1.4 植物水分利用效率与抗旱性的关系1.1.4.1 影响水分利用效率的外部因素1.1.4.2 影响水分利用效率的内部因素1.1.5 碳同位素在植物水分利用效率中的应用研究1.1.6 植物抗旱节水的评价指标体系1.1.6.1 植物抗旱节水性鉴定指标1.1.6.2 植物抗旱能力的评价1.1.7 植物抗旱节水研究的展望1.1.7.1 重视植物整体抗旱节水性的研究1.1.7.2 加强植物抗旱性的动态研究1.2 城市绿化植物的抗旱节水性的研究现状1.3 立题的依据、研究目的及意义1.4 技术路线2 研究地概况与研究方法2.1 研究地概况2.2 研究材料2.3 试验设计和研究方法2.3.1 野外抗旱试验2.3.1.1 试验布置2.3.1.2 测定指标2.3.2 盆栽试验2.3.2.1 试验布置2.3.2.2 测定指标2.4 数据分析3 北京常见绿化植物叶片解剖结构与抗旱节水性研究3.1 乔木叶片解剖结构与抗旱节水特征3.1.1 常绿针叶乔木解剖叶片结构特征比较3.1.2 常绿针叶乔木叶片解剖特征与抗旱节水的关系3.1.3 落叶阔叶乔木叶片组织特征比较3.1.4 落叶阔叶乔木叶片气孔特征比较3.1.5 落叶阔叶乔木叶片解剖特征与抗旱节水的关系3.2 灌木叶片解剖结构与抗旱节水特征3.2.1 灌木叶片组织特征比较3.2.2 灌木叶片气孔特征比较3.2.3 灌木叶片的解剖特征与抗旱节水的关系3.3 地被植物叶片解剖结构与抗旱节水特征3.3.1 地被植物叶片组织特征比较3.3.2 地被植物叶片气孔特征比较3.3.3 地被植物叶片解剖特征与抗旱节水的关系3.4 攀援植物叶片解剖结构与抗旱节水特征3.4.1 攀援植物叶片组织特征比较3.4.2 攀援植物叶片气孔特征比较3.4.3 攀援植物叶片解剖特征与抗旱节水的关系3.5 不同类型植物抗旱节水性比较3.6 小结4 北京常见绿化植物水分利用效率与抗旱节水性研究4.1 试验期土壤温湿度和气象因子的变化情况4.2 长期水分利用效率的季节变化及影响因素13C 与长期水分利用效率的关系及影响因素'>4.2.1 叶片δ13C 与长期水分利用效率的关系及影响因素4.2.2 乔木长期水分利用效率的季节变化4.2.2.1 乔木碳同位素比率的季节变化13C 与长期水分利用效率比较'>4.2.2.2 乔木叶片δ13C 与长期水分利用效率比较4.2.3 灌木长期水分利用效率的季节变化13C)的季节变化'>4.2.3.1 灌木碳同位素比率(δ13C)的季节变化13C 与长期水分利用效率比较'>4.2.3.2 灌木叶片δ13C 与长期水分利用效率比较4.2.4 地被植物长期水分利用效率的季节变化13C)的季节变化'>4.2.4.1 地被植物碳同位素比率(δ13C)的季节变化13C 与长期水分利用效率比较'>4.2.4.2 地被植物叶片δ13C 与长期水分利用效率比较4.2.5 攀援植物长期水分利用效率的季节变化13C)的季节变化'>4.2.5.1 攀援植物碳同位素比率(δ13C)的季节变化13C 与长期水分利用效率比较'>4.2.5.2 攀援植物叶片δ13C 与长期水分利用效率比较13C)变化与环境因子的相关分析'>4.2.6 碳同位素比率(δ13C)变化与环境因子的相关分析13C)与比叶面（SLA）的关系'>4.2.7 碳同位素比率(δ13C)与比叶面（SLA）的关系4.3 瞬时水分利用效率（PN/E）的季节变化4.3.1 乔木光合速率和瞬时水分利用效率的季节变化4.3.2 灌木光合速率和瞬时水分利用效率的季节变化4.3.3 地被植物光合速率和瞬时水分利用效率的季节变化4.3.4 攀援植物光合速率和瞬时水分利用效率的季节变化4.4 不同类型植物的水分利用效率比较4.5 小结5 北京常见绿化植物苗木对水分胁迫的响应5.1 水分胁迫标准的制定及环境因子比较5.1.1 水分胁迫标准的制定5.1.2 各胁迫阶段环境因子比较5.2 水分胁迫对绿化植物苗木耗水特性的影响5.2.1 乔木树种苗木的耗水特性5.2.1.1 乔木树种苗木的耗水量5.2.1.2 乔木树种苗木的耗水速率5.2.2 灌木树种苗木的耗水特性5.2.2.1 灌木树种苗木的耗水量5.2.2.2 灌木树种苗木的耗水速率5.2.3 地被植物苗木的耗水特性5.2.3.1 地被植物苗木的耗水量5.2.3.2 地被植物苗木的耗水速率5.2.4 攀援植物苗木的耗水特性5.2.4.1 攀援植物苗木的耗水量5.2.4.2 攀援植物苗木的耗水速率5.3 水分胁迫对苗木生理生态特性的影响5.3.1 水分胁迫对苗木光合响应特性的影响5.3.1.1 水分胁迫对乔木树种苗木光合响应特性的影响5.3.1.2 水分胁迫对灌木树种苗木光合响应特性的影响5.3.1.3 水分胁迫对地被植物苗木光合响应特性的影响5.3.1.4 水分胁迫对攀援植物苗木光合响应特性的影响5.3.2 水分胁迫对苗木各种荧光参数的影响5.3.2.1 乔木树种苗木荧光参数的变化5.3.2.2 灌木树种苗木荧光参数的变化5.3.2.3 地被植物苗木荧光参数的变化5.3.2.4 攀援植物苗木荧光参数的变化5.3.3 水分胁迫对各种苗木碳同位素比率的影响5.4 水分胁迫对苗木观赏性的影响5.5 小结6 北京城市绿化植物抗旱节水指标体系的建立与选择6.1 不同类群植物抗旱节水指标的关联分析6.2 绿化植物抗旱节水性评价指标确定6.3 绿化植物苗木抗旱节水及美观性评价6.4 小结7 结论与讨论7.1 结论7.2 讨论参考文献个人简介导师简介致谢
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