气候变化背景下内蒙古典型草原优势植物光合生理特征研究

论文摘要

全球气候变化已是不争的事实。光合作用是对环境变化最敏感的生理过程之一。增温、降雨量增加、氮沉降增加将对这一过程产生影响。研究植物光合生理特征对气候变化的响应,对于揭示植物对气候变化的适应性机制有重要意义。本研究基于我国内蒙古多伦县典型温带草原的一套野外控制实验所取得的结果,系统地探讨了增温、增雨、施氮对植物光合生理特征的影响。本研究内容主要包含两个部分：第一部分探讨了增温(全天增温)、增雨、施氮对内蒙古典型草原优势植物克氏针茅、冷蒿关键的光合生理参数的影响；第二部分探讨了增温(全天增温、白天增温、夜间增温)、增雨、施氮对冷蒿中主要的营养元素的影响。主要结论如下：(1)增雨对内蒙古典型草原优势植物光合的影响大于增温、施氮。克氏针茅和冷蒿对增温的响应不明显,对施氮的响应受水分条件的限制,对增雨积极响应。且增温与施氮,增温与增雨的交互作用不明显。增雨对克氏针茅和冷蒿的影响大于增温、施氮。各处理间RuBP羧化速率、再生速率的活化能差异不明显,但呈现与土壤温度正相关,与土壤湿度负相关关系。(2)增温对内蒙古典型草原优势植物光合有一定的抑制作用。增温降低了克氏针茅和冷蒿的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、单位叶面积生物量,增大了暗呼吸速率,水分利用效率变化不明显；对RuBP羧化速率的抑制作用大于对RuBP再生速率的抑制作用；叶片光合潜能、对弱光的利用能力降低,CO2扩散能力增大。(3)施氮受水分条件的限制,及氮素积累的影响,对内蒙古典型草原优势植物光合的促进作用受到限制。施氮显著提高了单位叶面积氮含量,但受水分条件限制,对克氏针茅和冷蒿光合生理特征的促进作用受到限制。施氮降低了克氏针茅和冷蒿的净光合速率、蒸腾速率气孔导度、暗呼吸速率、单位叶面积生物量,提高了水分利用效率；对RuBP羧化速率的抑制作用大于对RuBP再生速率的抑制作用；叶片光合潜能、对弱光的利用能力降低,CO2扩散能力增大。(4)增雨对内蒙古典型草原优势植物光合有明显的促进作用。增雨增大了克氏针茅和冷蒿的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、暗呼吸速率,降低了水分利用效率、单位叶面积生物量；对RuBP羧化速率的促进作用小于对RuBP再生速率的促进作用；叶片光合潜能、对弱光的利用能力增大,CO2扩散能力降低。(5)增温、施氮、增雨对冷蒿生殖枝和营养枝营养元素含量的影响相似,且负效应大于正效应。增温降低了冷蒿地上部分氮、铝、铁、锰、镍等含量,增加了碳含量；施氮降低了冷蒿地上部分磷、铝、铁、钙、铜、镍、锌、氮等含量,增加了锰含量；增雨降低了铁、镁、锰、氮、镍等含量。(6)夜间增温对冷蒿营养元素含量的负效应大于白天增温,且夜间增温与白天增温存在交互作用。白天增温对冷蒿地上部分营养元素的影响不明显,夜间增温明显降低铝、铁、锰等含量；白天增温、夜间增温对营养元素的影响存在交互作用,在对铝、铜、铁、钾、锰、镍、锌的影响中表现明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩写词注释表
• 第一章 引言
• 第一节 研究背景
• 一、 全球气候变化
• 二、 中国气候变化
• 三、 内蒙古气候变化
• 第二节 生态因子对植物光合生理特征的影响
• 一、 温度对光合生理特征的影响
• 二、 水分对光合生理特征的影响
• 三、 氮素对光合生理特征的影响
• 四、 光合生理特征的季节性变化
• 五、 生态因子对植物品质特征的影响
• 第三节 研究目标、内容与意义
• 第二章 材料与方法
• 第一节 研究地区概况
• 一、 地理概况
• 二、 气候特征
• 三、 土壤状况
• 四、 植被状况
• 第二节 实验设计与实验方法
• 一、 实验设计
• 二、 生态因子测定
• 三、 光合生理参数测定
• 四、 样品分析
• 五、 光合模型参数拟合
• 第三节 统计分析
• 第三章 增温、施氮、增雨对植物光合生理特征的影响
• 第一节 结果与分析
• 一、 增温与施氮对植物光合生理特征的影响
• 二、 增温与增雨对植物光合生理特征的影响
• 第二节 讨论
• 一、 植物光合生理特征的季节性变化
• 二、 增温对植物光合生理特征的影响
• 三、 施氮对植物光合生理特征的影响
• 四、 增雨对植物光合生理特征的影响
• 第四章 增温、施氮、增雨对冷蒿营养元素含量的影响
• 第一节 结果与分析
• 一、 增温与施氮对冷蒿营养元素含量的影响
• 二、 白天与夜间增温对冷蒿营养元素含量的影响
• 三、 增温与增雨对冷蒿营养元素含量的影响
• 第二节 讨论
• 一、 增温对营养元素含量的影响
• 二、 施氮对营养元素含量的影响
• 三、 增雨对营养元素含量的影响
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录