四种暖季型草坪草光合特性的研究

论文摘要

本实验以山东青岛的中华结缕草（Zoysia sinica）、长沙本地的狗牙根（Cynodon dactylon）、湖南野生假俭草（Eremochloa ophiuroide）、美国的百喜草（Paspalum notatum）为实验材料,研究了暖季型草坪草在湖南地区全光照以及遮荫条件下的光合速率日变化、季节变化、光合速率对光强和CO2浓度的响应以及叶片的解剖结构特征变化,结论如下：1、光照、温度、湿度及CO2浓度等是暖季型草坪草光合作用的重要环境条件,四种暖季型草坪草在湖南地区的光合速率（Pn）日变化类型相似,均属于典型的“双峰型”--上午和下午各有一次高峰,中午有“午休”现象,且产生“午休”的原因不同,导致中华结缕草的“午休”现象的是非气孔限制原因,而其它三种暖季型草坪草的光合“午休”原因主要是气孔限制。2、百喜草光合速率季节变化呈“双峰型”变化趋势,其它三种暖季型草坪草光合速率季节变化呈“单峰型”变化趋势。不同季节草种间光合速率的差异可以反映出不同草种对温度需求的差异。夏季时狗牙根和百喜草的光合速率最高,分别为48.3和50 umol CO2·m-2·s-1说明狗牙根和百喜草比中华结缕草和假俭草要求的温度高,而春秋季则以百喜草的光合速率较高,因而百喜草的生长期比其他三种暖季型草坪草要长。春季中华结缕草、狗牙根和假俭草的光合速率低,分别为18.1、14.6和12.8umolCO2·m-2·s-1,说明它们返青期要求的温度比百喜草高。3、中华结缕草的光饱和点和光补偿点分别为1181.25和46.40μmol·m-2·s-1,狗牙根为1285.71和67.14μmol·m-2·s-1,假俭草为1375和46.25μmol·m-2·s-1,百喜草为1306.25和27.5μmol·m-2·s-1.百喜草的光补偿点最低,说明其对弱光的适应能力最强；假俭草的光饱和点最高,说明其对强光的适应能力最强。百喜草的表观量子效率最高,为0.0257 molCO2mol-1,说明百喜草的光能利用效率最高,对弱光的利用能力最大；而假俭草的表观量子效率最低,为0.0165 molCO2mol-1,说明假俭草光能利用效率低,对弱光利用能力小。光合潜能排序为百喜草>狗牙根>中华结缕草>假俭草。4、暖季型草坪草都有较低的CO2补偿点和较高的CO2饱和点,说明暖季型草坪草对高CO2浓度和低CO2浓度的适应能力较强,对CO2的利用能力较强。四种暖季型草坪草光合作用的CO2补偿点为中华结缕草最高29.44 u 1·L-1,百喜草23.23μl·L-1,假俭草21.91μ1·L-1,狗牙根10.91μl·L-1。四种暖季型草坪草中百喜草CO2饱和点最高,达1870μl·L-1,其次是狗牙根,其CO2饱和点为1810μl·L-1,然后是中华结缕草,其值为1707.14μl·L-1,假俭草最低,为1520μl·L-1。上述结果说明,百喜草其对高浓度的CO2适应能力和利用能力较狗牙根和假俭草强,狗牙根对低浓度的CO2的利用能力较强；不同的暖季型草坪草种对CO2的利用范围不同,百喜草的利用范围最宽,狗牙根次之,然后是中华结缕草,假俭草的利用范围最窄。5、遮荫改变了四种暖季型草坪草的净光合速率日变化规律。四种暖季型草坪草的净光合速率日变化规律呈明显的“单峰型”,且在各种遮荫程度下,四种暖季型草坪草全年的平均光合速率均低于对照水平,但是全年的峰值与对照均出现在9月,说明遮荫会降低暖季型草坪草的生长速率,但不会改变其生长节律。6、chla/chlb可以作为植物耐荫性的指标,在50%遮荫条件下,chla/chlb的值排序为假俭草>百喜草>中华结缕草>狗牙根；在70%的遮荫条件下,狗牙根>假俭草>中华结缕草>百喜草；在90%遮荫条件下,chla/b的值排序为假俭草>狗牙根>中华结缕草>百喜草。结果表明：假俭草在各种程度的遮荫条件下都比较适应；中华结缕草的表现中等；百喜草在较低的遮荫强度下表现较好,但不能适应较高的遮荫强度；狗牙根在低遮荫强度下的表现最差,但在高遮荫强度下的表现较好。7、四种暖季型草坪草的叶片解剖结构都表现出典型的“C4植物”的特征。四种暖季型草坪草的叶片维管束鞘外紧接着一层环状或近于环状排列的叶肉细胞,组成“花环型”结构,这些结构有利于CO2的重复利用,提高光合效率,是C4植物的典型结构。但四种暖季型草坪草的叶片结构在各部分又有较明显的差异。在50%的遮荫条件下,暖季型草坪草的叶片解剖结构没有明显变化；在70%和90%遮荫强度下,四种暖季型草坪草叶片形态都表现为狭长、厚度变薄、细胞壁组织增大、同化组织细胞数目减少,细胞间隙增大,叶片组织结构紧密度（CTR）降低等一系列阴生叶的特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 国内外研究进展
• 1.1 光合速率日变化和季节变化
• 1.2 影响光合作用的外界环境因素
• 1.2.1 光照
• 2浓度'>1.2.2 CO₂浓度
• 1.2.3 温度
• 1.2.4 水分
• 1.3 影响光合作用的内部因素
• 1.3.1 物种与光合作用
• 1.3.2 光合作用的气孔限制与非气孔限制
• 1.3.3 RuBP羧化酶对光合作用的影响
• 1.3.4 光合产物对光合作用的影响
• 1.4 遮荫对光合作用的影响
• 1.5 研究的目的意义
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验地概况
• 2.3 实验内容与方法
• 2.3.1 光合速率的测定
• 2.3.2 响应曲线的测定
• 2.3.3 叶绿素含量的测定
• 2.3.4 叶片解剖结构的观察
• 3 结果与分析
• 3.1 四种暖季型草坪草光合作用日变化
• 3.1.1 净光合速率日变化
• 3.1.2 光合有效辐射日变化
• 3.1.3 二氧化碳浓度日变化
• 3.1.4 温度日变化
• 3.1.5 湿度日变化
• 3.1.6 气孔导度日变化
• 3.1.7 蒸腾速率日变化
• 3.1.8 影响Pn日变化的因子
• 3.1.9 小结
• 3.2 四种暖季型草坪草光合作用季节变化
• 3.2.1 光合速率季节变化
• 3.2.2 蒸腾速率季节变化
• 3.2.3 小结
• 3.3 四种暖季型草坪草对生态因子的响应
• 3.3.1 光合速率对光照强度的响应
• 2的响应'>3.3.2 光合速率CO₂的响应
• 3.3.3 小结
• 3.4 遮荫对四种暖季型草坪草PN的影响
• 3.4.1 遮荫条件下Pn日变化
• 3.4.2 遮荫条件下Pn季节变化
• 3.4.3 不同遮荫条件下光补偿点（LCP）、光饱和点（LSP）和表观量子产额（AQY）的变化
• 3.4.4 不同遮荫条件对叶绿素含量的影响
• 3.4.5 小结
• 3.5 四种暖季型草坪草叶片显微结构比较及遮荫对叶片解剖结构的影响
• 3.5.1 四种暖季型草坪草叶片解剖结构比较
• 3.5.2 遮荫条件下暖季型草坪草叶片解剖结构的变化
• 3.5.3 小结
• 4 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.2 讨论
• 5 创新点
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表论文
• 致谢