增强UV-B辐射对暖温带落叶阔叶林下土庄绣线菊水分生理和氮素利用及形态特性的影响

论文摘要

在中国北方大部分地区,水分始终是影响植物生长和分布的最主要限制性因子之一,植物在其生长期经常遭受水分胁迫。不仅如此,随着大气同温层中臭氧浓度的减少,过量的有害紫外辐射（主要是UV-B,280nm-320nm）将穿透大气层达到地球表面。随着全球变化的加剧,这些地区的植物将不可避免地受UV-B和水分胁迫的共同作用。本实验是在北京东灵山暖温带森林生态系统中,选择常见灌丛土庄绣线菊（Spiraea pubescens）,建立UV-B控制实验。连续三个生长季每天增补9.4kJ?m-2的辐射剂量,模拟臭氧衰减17%时近地表面UV-B辐射的增强。本实验的目的是观测在野外环境下,长时间人工增强UV-B辐射对土庄绣线菊水分生理、氮素利用以及形态特征的影响。具体对以下指标进行测定:叶片的气孔导度、碳同位素比率(δ13 C)、叶含水量、叶面积、水分利用效率（WUE）、叶全氮含量、叶氮素再吸收率。实验结果表明,增强UV-B辐射显著减少了土庄绣线菊的叶面积（50.1%）,提高了叶片全氮含量（102%）,处理植株的氮素再吸收率比对照植株高出50.9%。同时,UV-B辐射还在一定程度上（尽管统计显示不显著）降低了气孔导度（16.1%）、胞间CO2浓度与大气CO2浓度之比（Ci/Ca） （4.0%）、提高了碳同位素比率(δ13C)（20.5‰）、叶含水量（3.1%）及比叶重（SLW）（5.2%）,从而导致水分利用效率（WUE）的增加（4.1%）,植物的抗旱能力增强。值得注意的是,深层土壤（30-40cm）含水量变化会影响气孔导度、δ13C、WUE对紫外辐射的响应程度:在土壤干旱的季节（6月和9月）,气孔导度、δ13C、WUE这些指标处理和对照的差异很小,但是当土壤水分充足时（7月和8月）,处理和对照的差异就较为显著。另外,随着实验处理时间的延长UV-B的效应变得不显著。相关分析表明,UV-B辐射降低了土壤含水量（30-40cm）与土庄绣线菊叶含水量、δ13C、Ci/Ca、气孔导度的相关系数,增强了WUE与土壤含水量的相关性,这也许是由于UV-B辐射增强了WUE对土壤水分变化的敏感性。本研究的结果表明UV-B辐射对土庄绣线菊的形态和生长有显著的影响,但对主要水分生理指标影响不显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 UV-B 辐射对植物影响的研究进展
• 1. 为什么研究UV-B 辐射对植物的影响
• 2. 与UV-B 辐射相关的基本概念
• 2.1 紫外线的生物有效性
• 2.2 辐射放大因子
• 3. 国内外UV-B 研究进展及存在的问题
• 3.1 研究进展
• 3.2 UV-B 研究中尚未解决的一些问题
• 4. 本研究要解决的科学问题
• 第二章 实验设计及研究地点概况
• 1. 研究区的自然概况
• 1.1 地理位置
• 1.2 气候因子
• 1.3 森林植被类型
• 2. 研究材料
• 3. 实验设计
• 4. 取样时间
• 5. 统计分析
• 第三章 增强 UV-B 辐射对土庄绣线菊形态特征的影响
• 1. 引言
• 2. 实验方法
• 2.1 活体叶叶面积
• 2.2 活体叶叶片厚度
• 2.3 其他可见伤害
• 3. 结果与分析
• 3.1 活体叶叶面积
• 3.2 活体叶叶片厚度
• 3.3 植株的其他方面
• 4. 讨论
• 第四章 增强 UV-B 辐射对土庄绣线菊水分利用效率的影响
• 1. 引言
• 1.1 气孔导度
• 1.2 水分利用效率
• 2. 测定方法
• 2.1 气孔导度
• 2.2 水分利用效率及相关指标
• 2.3 叶片Ci/Ca
• 2.4 叶片含水量
• 2.5 样地土壤含水量
• 3. 结果与分析
• 3.1 气孔导度
• 3.2 水分利用效率
• 3.3 叶片Ci/Ca
• 3.4 叶片水分含量
• 3.5 样地土壤含水量
• 4. 讨论
• 第五章 增强 UV-B 辐射对土庄绣线菊氮素吸收的影响
• 1. 引言
• 2. 测定方法
• 2.1 生长旺盛季节叶片含氮量
• 2.2 叶氮再吸收
• 3. 结果与分析
• 3.1 生长旺盛季节叶片含氮量
• 3.2 叶氮再吸收
• 4. 讨论
• 第六章 结论和今后工作的建议
• 1 主要结论
• 2 今后工作的几点建议
• 参考文献
• 硕士期间发表和待发表文章目录
• 致谢