临安岳山毛竹碳吸收动态及影响因素研究

论文摘要

陆地生态系统碳吸收能力是全球气候变化研究的热点问题之一。毛竹（Phyllostachys pubescens）林是我国亚热带地区的主要植被类型之一,在对毛竹的初步研究发现,除了可以取得巨大的经济效益,毛竹特有的生长特性及人工经营方式使其具有很强的碳汇能力。进一步研究在集约经营下毛竹碳吸收的季节动态,并根据毛竹碳吸收动态原理适当改革创新传统的生产经营习惯,可以使毛竹林的碳吸收量最大化。本研究在浙江临安市岳山山脚集约经营的毛竹林中搭建简易观测塔,运用LI-6400光合测定仪,每月测定1a生、3a生、5a生毛竹叶片光合作用的光响应曲线,计算Pmax值表示季节变化动态,同时测定每月叶绿素相对含量。在气候较为稳定的秋季,分别测定CO2浓度倍增下、不同温度、不同湿度梯度下的光响应曲线和CO2响应曲线以模拟CO2浓度升高、全球变暖情况下的光合速率变化。最后用SPSS13.0和Excel软件进行数据分析。研究发现:1.毛竹光响应曲线的拟合用非直角双曲线模型拟合度较高,用指数模型计算的LCP及LSP值较为准确;2.毛竹叶片的碳吸收能力存在明显的季节差异。一年中有两个碳吸收高峰期,即5-6月和10-11月,出现两个碳吸收低峰期,即夏季7-8月的高温期和春、冬季节的低温期与换叶期;3.在高峰期,5a生毛竹碳吸收能力显著高于3a生和1a生毛竹;而在低谷期,固碳能力在不同年龄毛竹间差异不显著;4.影响毛竹碳吸收能力的主要生态因子为PAR、Tl和RH,与毛竹Pn相关度较高的生理因子有Gs、Ci、Tr、WUE和Ls;5.随着CO2浓度的短期增长,毛竹的净光合速率有所增加,温度的短期增加或减小,毛竹的净光合速率均减小,大气湿度的短期减小使毛竹的气孔导度大幅度增加,净光合速率增加,但幅度远远小于蒸腾速率。在毛竹林经营中,通常在9-11月钩梢和砍伐。9-11月正处于毛竹碳吸收高峰期,延期作业无疑可以增加毛竹林的碳汇。因此,建议在毛竹碳汇林经营中,钩梢宜在降雪前的12月进行,砍伐宜在12-3月进行。虽然CO2浓度的升高有利于毛竹光合作用速率的提高,但全球变暖、温度增加导致了水分损耗增加,然而生活在亚热带湿润条件下的毛竹并不具有对干旱的适应性调节机制。因此,CO2浓度的升高对毛竹甚至是所有生活在亚热带地区的植物光合作用的影响可能是不利的,至少不会像曾经估计的那么显著增高。本文的主要创新点在于用Pmax作为指标表示季节变化动态,排除了一天中变化最大的光照强度的影响,数据更加准确。另外增加了毛竹对温度和大气湿度短期响应的研究,使在考虑全球变化时,不仅仅停留在CO2浓度的影响方面。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1. 植物的光合作用研究进展
• 1.1 植物的光合作用动态
• 1.1.1 光合作用的日变化
• 1.1.2 光合作用的季节变化
• 1.2 影响植物光合特性的内在因素
• 1.2.1 遗传特性与光合作用
• 1.2.2 不同树龄植物的光合特性差异
• 1.3 影响植物光合特性的环境因素
• 1.3.1 光照强度对光合作用的影响
• 1.3.2 温度对光合作用的影响
• 1.3.3 水分对光合作用的影响
• 2浓度对光合作用的影响'>1.3.4.C0₂浓度对光合作用的影响
• 2. 毛竹光合特性的研究进展
• 2.1 毛竹光合作用的动态研究
• 2.2 影响毛竹光合作用的内在因素
• 2.3 影响毛竹光合的外部生态因子
• 3. 主要研究内容和手段
• 4. 毛竹光合作用的研究展望
• 第二章 材料与方法
• 1. 实验材料与试验地概况
• 2. 实验内容与方法
• 2.1 光响应曲线的测定
• 2.1.1 毛竹光合作用的季节动态
• 2.1.2 温度响应的测定
• 2.1.3 湿度响应的测定
• 2浓度曲线的测定'>2.2.C0₂浓度曲线的测定
• 2.3 相对叶绿素含量的测定
• 3. 数据整理与分析
• 3.1 生理指标的计算
• 3.2 使用的相关模型
• 3.2.1 光合响应模型
• 2响应模型'>3.2.2.C0₂响应模型
• 3.3 数据处理软件
• 第三章 毛竹光合相关生理指标对光照强度的响应
• 1. 毛竹光响应曲线模型探究
• 1.1 各拟合参数值的分析
• max 值结果分析'>1.1.1. 拟合 P_max值结果分析
• 1.1.2. 拟合 a 值结果分析
• 1.1.3 拟合Rd 值结果分析
• 1.1.4 拟合LCP 与LSP 值结果分析
• 1.1.5 曲度和拟合度在不同月份及不同竹龄毛竹中的分析
• 1.2 小结
• 2. 毛竹气孔导度对光照强度的响应
• 3. 毛竹光能利用率对光照强度的响应
• 4. 毛竹羧化效率对光照强度的响应
• 第四章 不同竹龄毛竹碳吸收动态
• 1. 主要生态因子的动态
• 1.1 水分因子
• 1.2 温度因子
• 1.3 光照因子
• 2. 毛竹固碳的季节动态变化规律
• 2.1 毛竹碳吸收能力的季节变化
• 2.2 毛竹光响应指标的季节变化
• 2.3 毛竹其他光合指标的季节变化
• 3. 不同竹龄毛竹碳吸收能力的比较
• 4. 小结
• 第五章 毛竹碳吸收能力对气候变化的生态响应研究
• 1. 毛竹光合能力与各生理生态因子的相关性
• 1.1 毛竹光合能力与生态因子的相关性
• 1.2 毛竹光合能力对各生理因子的相关性
• 1.3 小结
• 2. 毛竹光合速率对生态因子的短期响应模拟
• 2浓度短期升高的响应模拟'>2.1 毛竹光合作用对C0₂浓度短期升高的响应模拟
• 2浓度的响应'>2.1.1 毛竹净光合速率对CO₂浓度的响应
• 2浓度倍增下毛竹光合水分生理指标的响应'>2.1.2 在C0₂浓度倍增下毛竹光合水分生理指标的响应
• 2.2 毛竹光合作用对温度短期变化的响应模拟
• 2.3 毛竹光合水分生理指标对大气湿度短期变化的响应模拟
• 2.4 小结
• 第六章 结论与讨论
• 1. 结论
• 2. 讨论
• 附录
• 参考文献
• 个人简介及主要学术成果
• 致谢