中国西北主要常绿树种生理生态特性研究

论文摘要

稳定碳同位素技术是当前植物生理生态学研究的热点,尤其广泛应用在全球变化中的植物生态学研究中,从一定程度上能反映植物的生理生态特性。本文以我国西北地区主要的常绿木本植物祁连圆柏、青海云杉和油松为材料,运用稳定碳同位素技术,结合植物的环境因子和生理生化方法,研究了其叶片稳定碳同位素特性及其与环境因子、生理指标之间的关系,旨在为我国西北地区脆弱生态环境的修复和筛选适宜树种提供理论依据。主要研究结果如下:1.祁连圆柏（Sabina przewalskii）叶片δ13C值的变化范围为-28.58‰～-24.03‰,平均值为-25.73‰。青海云杉（Picea crassifolia）叶片δ13C的变化范围在-28.22‰～-24.35‰,平均值为-26.80‰。油松（Pinus tabulaeformis）叶片δ13C的变化范围在-28.68‰～-25.02‰,平均值为-27.09‰。所采三个树种样品共37个,δ13C值的变化范围在-28.68‰～-24.03‰之间,它们均在C3植物的变化范围。2.同一树种在不同地区的δ13C值的大小有明显的差别,这种差别并不是某一单一因素影响的结果,而是自身遗传性状和环境因素共同综合作用的结果。3.西北主要常绿树种叶片δ13C值受生态环境因子的影响,而温度和降水量是决定其对13C分馏能力差别的主要原因,表明植物可利用水分和温度是影响树种生长的主要因子。4.西北主要常绿树种叶片δ13C值的空间分异特征分析表明,叶片δ13C值与海拔高度之间有稳定的正相关关系,与经度之间也有较好的负相关关系,与纬度没有稳定的相关性。这也从另一个侧面说明了这些树种叶片δ13C值的主要影响因子是温度和水分。5.祁连圆柏、青海云杉和油松有很强的抗逆境能力,而这种能力主要是靠渗透调节系统来实现的。由脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱和甘露醇平均含量分析认为,同一树种在不同地区的含量变化趋势是不同的,表明在一定的胁迫条件下,各种渗透调节物质在植物体内的积累不是协同变化的,各树种对逆境表现出不同的抗逆对策。在遭受逆境胁迫的条件下,植物体内往往积累各种不同类型的渗透调节物质,来提高细胞质浓度,维持细胞的渗透压平衡。6.祁连圆柏叶片元素含量的高低顺序为:Cl<Mg<Al<Fe<S<O<P<Si<K<Ca,Ca含量最高,占59.72%,Cl含量最低,占0.91%。青海云杉叶片元素含量的高低顺序为:Fe<Al<Cl<Mg<S<O<P<Si<K<Ca,Ca含量最高,占43.14%,Fe含量最低,占0.54%。油松叶片元素含量的高低顺序为:Al<Cl<Fe<O<Mg<S<Si<P<Ca<K,K含量最高,占43.53%,Al含量最低,占1.07%。说明不同树种营养代谢响应环境变化的能力是不同的。7.祁连圆柏、青海云杉和油松的δ13C值与可溶性糖、碳含量、氮含量之间没有一致、稳定的相关关系。祁连圆柏和青海云杉的δ13C值与脯氨酸、甘露醇含量呈显著的正相关关系。三个树种的δ13C值都与甜菜碱含量呈微弱的负相关。油松的δ13C值与叶片相对含水量呈极显著正相关,祁连圆柏和青海云杉的δ13C值与叶片相对含水量呈微弱的正相关。灰分与树种的δ13C值都具有相关性,其中祁连圆柏和油松的δ13C值与灰分呈正相关关系,而青海云杉的δ13C值与灰分成极显著负相关,表明树种对各种元素的吸收具有遗传性状的选择性。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 植物稳定碳同位素技术的基本原理
• 1.2 稳定碳同位素技术国内外研究进展
• 1.3 稳定碳同位素的主要受控因子
• 1.4 利用稳定碳同位素技术揭示植物的光合作用途径
• 1.5 利用稳定碳同位素研究植物水分利用效率
• 1.6 植物响应逆境的生理机制——渗透调节物质
• 1.6.1 有机渗透调节保护物
• 1.6.2 灰分及无机渗透调节保护物
• 第二章 研究的主要内容、思路及方法
• 2.1 研究的主要内容
• 2.2 研究的思路
• 2.3 研究区概况及材料
• 2.3.1 采样区概况
• 2.3.2 供试材料
• 2.3.3 采样地点和采样时间
• 2.3.4 采样方法
• 2.4 主要的测定指标与方法
• 2.4.1 叶片相对含水量及组成的测定
• 2.4.2 脯氨酸含量的测定
• 2.4.3 可溶性糖含量的测定
• 2.4.4 甘露醇含量的测定
• 2.4.5 甜菜碱含量的测定
• 2.4.6 叶片灰分含量的测定
• 2.4.7 叶片元素含量的测定
• 2.4.8 植物叶片总氮含量的测定
• 2.4.9 植物叶片总碳含量的测定
• 13C)的测试方法'>2.4.10 植物稳定碳同位素(δ¹³C)的测试方法
• 2.5 数据统计方法
• 第三章 结果与分析
• 13C)值的特点'>3.1 西北地区不同常绿树种叶片稳定碳同位素(δ¹³C)值的特点
• 3.1.1 祁连圆柏叶片稳定碳同位素值的特点
• 3.1.2 青海云杉叶片稳定碳同位素值的特点
• 3.1.3 油松叶片稳定碳同位素值的特点
• 3.1.4 不同树种叶片稳定碳同位素值比较分析
• 3.2 不同树种叶片稳定碳同位素和生态环境因子的相关性分析
• 3.2.1 祁连圆柏叶片稳定碳同位素与生态环境因子之间的关系
• 3.2.2 青海云杉叶片稳定碳同位素值与生态环境因子之间的关系
• 3.2.3 油松叶片稳定碳同位素值与生态环境因子之间的关系
• 3.2.4 不同树种稳定碳同位素与环境因子的相关性综合比较分析
• 3.3 西北不同地区树种叶片渗透调节物质分析
• 3.3.1 各地区树种间有机渗透调节物质含量（可溶性糖、脯氨酸、甘露醇和甜菜碱）
• 3.3.2 不同树种无机渗透调节物质含量（元素含量）
• 3.4 西北地区不同树种叶片稳定碳同位素和生理指标之间的相关性
• 3.4.1 祁连圆柏叶片稳定碳同位素值与生理指标之间的关系
• 3.4.2 青海云杉叶片稳定碳同位素组成与生理代谢指标之间的关系
• 3.4.3 油松叶片稳定碳同位素值与生理代谢指标之间的关系
• 3.5 不同树种叶片稳定碳同位素值与各矿质元素含量之间的相关性比较分析
• 第四章 结论与讨论
• 4.1 主要结论
• 4.2 讨论
• 13C 值的基本特征'>4.2.1 祁连圆柏、青海云杉和油松叶片δ¹³C 值的基本特征
• 13C 值与生态环境因子关系分析'>4.2.2 不同树种δ¹³C 值与生态环境因子关系分析
• 4.2.3 西北不同地区树种叶片渗透调节物质分析
• 4.2.4 不同树种稳定碳同位素与生理指标关系分析
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 导师简介