松嫩草地优势禾草生理生态的适应特性及其对模拟气候变化的响应

论文摘要

松嫩草地作为干、湿气候与生态系统的过渡区,是对全球气候变化最为敏感的地带之一。本试验选取该地区优势禾草为研究对象,在对自然条件下植物生理生态的适应特性研究的基础上,进一步探讨了植物对模拟气候变化（CO2浓度、水分和温度变化）的响应规律。研究涉及构件、个体、种群到群落各个不同等级水平,以期于小尺度范围内初步揭示区域植被与气候变化之间的相互关系,获得识别区域植被对全球气候变化早期信号,从而提高人类对未来全球变化的预测能力。1.对不同类型优势禾草碳同化速率（PN）的研究结果表明:（1）自然条件下植物个体与群落的日动态曲线普遍呈双峰规律。产生“午休”现象的原因为非气孔因素,午间强光导致的温度升高和大气相对湿度降低是主要的环境因素。植物光合特征曲线在数值上的差异主要与光合类型有关,特征上的差异主要与生境类型有关。相对于个体而言,群体光合日动态变化较为平缓,对于环境变化具有缓冲作用。（2）不同植物以及同种植物的不同构件具有相似的饱和指数形式的光响应规律,强光下PN下降由非气孔因素引起。C4植物的PN和光能利用范围高于C3植物。不同类型植物的PN具有强可塑性,处于相似环境中的植物在资源利用特征与效率方面会产生趋同适应。（3）CO2倍增不仅可以显著提高植物的PN,还能通过扩大光源利用范围来促进光合作用。C3植物PN受CO2倍增促进强度高于C4植物,光合类型植物间的差异大于水分类型之间。（4）CO2倍增对光合的促进与干旱胁迫的抑制之间交互效应显著（P<0.05）。干旱将会削弱CO2的施肥效果,而CO2升高能够在一定程度内（0-7.5%PEG）弥补干旱胁迫对植物PN的抑制。（5）无干旱胁迫条件下,CO2倍增将提高植物的最适温度。干旱胁迫条件下,CO2浓度升高反而会降低植物的最适温度,加剧干旱和高温带来的胁迫作用。2.对不同类型优势禾草碳释放速率的研究结果表明:（1）自然条件下,不同构件之间的暗呼吸速率（Rd）为营养分株〉生殖分株基部叶片〉旗叶;不同光合类型植物之间C4植物的Rd高于C3植物;不同水分生态类型植物中,中生植物的呼吸作用最为微弱。（2）环境CO2浓度的升高,不同水分生态类型植物Rd对CO2的响应差异小于不同光合类型植物之间。C4植物Rd下降明显,C3环境可塑性高,变化多样。CO2补偿点的变化不是简单地取决于光呼吸速率（Rl）的变化,而是Rl和光合速率两者比值变化。（3）轻度干旱胁迫能够诱导贝加尔针茅叶片呼吸加强,超过4.84±1.00%PEG浓度的干旱胁迫则倾向于抑制呼吸。高CO2浓度加剧了干旱对植物的胁迫作用。环境干旱程度增加,Rl消耗PN比例的加大导致植物对维持生长原料需求的增加。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 引言
• 第一章、自然概况及研究方法
• 1.1 试验样地自然概况
• 1.1.1 地理位置及地形外貌
• 1.1.2 气候特点
• 1.1.3 土壤概况
• 1.1.4 植被概况
• 1.2 试验材料
• 1.3 野外试验设计
• 1.3.1 个体种群野外试验
• 1.3.2 群体种群野外试验
• 1.4 模拟试验设计
• 1.4.1 模拟光辐射强度的研究方法
• 2浓度倍增的研究方法'>1.4.2 模拟CO₂浓度倍增的研究方法
• 1.4.3 模拟温度梯度的研究方法
• 1.4.4 模拟干旱胁迫的研究方法
• 第二章、天然优势禾草种群生理生态的适应特性
• 2.1 四种优势禾草个体种群生理活动的日动态
• 2.1.1 环境因子的日动态
• 2.1.2 碳交换速率日动态及其与环境因子的关系
• 2.1.3 水交换速率日动态及其与环境因子的关系
• 2.1.4 气孔变化日动态及其与环境因子的关系
• 2.1.5 碳水资源利用对策的生理调节机理
• 2.2 贝加尔针茅群体种群生理活动的日动态
• 2.2.1 环境因子的日动态
• 2.2.2 碳交换速率日动态及其与环境因子的关系
• 2.2.3 水交换速率日动态及其与环境因子的关系
• 2.3 贝加尔针茅群体种群生理活动的季节动态
• 2.3.1 环境因子的季节动态
• 2.3.2 环境因子之间的相互关系
• 2.3.3 碳水交换速率的季节动态
• 2.4 结论与讨论
• 第三章、天然优势禾草种群对模拟光辐射强度的响应
• 3.1 贝加尔针茅不同叶种群的响应
• 3.1.1 建筑学结构及微环境条件
• 3.1.2 碳交换过程的响应
• 3.1.3 水交换过程的响应
• 3.1.4 气孔运动及其调节机理
• 3.2 不同光合类型根茎地下芽植物的响应
• 3.2.1 碳交换过程的响应
• 3.2.2 水交换过程的响应
• 3.2.3 气孔运动及其调节机理
• 3.3 不同水分生态类型植物的响应
• 3.3.1 微生境条件比较
• 3.3.2 碳交换过程的响应
• 3.3.3 水交换过程的响应
• 3.3.4 气孔运动及其调节机理
• 3.4 结论与讨论
• 第四章、天然优势禾草种群对模拟C02浓度倍增的响应
• 4.1 贝加尔针茅不同叶种群的响应
• 4.1.1 碳交换速率的响应
• 4.1.2 水交换速率的响应及其气孔调节
• 4.2 不同光合类型根茎地下芽植物的响应
• 4.2.1 碳交换速率的响应
• 4.2.2 水交换速率的响应
• 4.2.3 气孔运动及其调节途径
• 4.3 不同水分生态类型植物的响应
• 4.3.1 碳交换速率的响应
• 4.3.2 水交换速率的响应
• 4.3.3 气孔运动及其调节途径
• 4.4 结论与讨论
• 第五章、贝加尔针茅试验种群对模拟干旱胁迫的响应
• 5.1 植物体水分含量的响应
• 5.2 碳交换过程的响应
• 5.2.1 碳交换速率
• 5.2.2 碳交换特征
• 5.2.3 光合能力降低的原因
• 5.3 水交换过程的响应
• 5.3.1 叶片水分散失及气孔调节
• 5.3.2 水分利用效率
• 5.4 抗逆生理调节机制
• 5.4.1 叶绿素调节
• 5.4.2 生物膜调节
• 5.4.3 渗透调节
• 5.5 结论与讨论
• 2浓度倍增的响应'>第六章、贝加尔针茅试验种群对模拟干旱和CO₂浓度倍增的响应
• 6.1 碳交换过程的响应
• 6.1.1 双因素方差分析
• 2浓度的响应'>6.1.2 对CO₂浓度的响应
• 6.1.3 对干旱胁迫的响应
• 6.2 水分交换过程的响应
• 6.2.1 双因素方差分析
• 2浓度的响应'>6.2.2 对CO₂浓度的响应
• 6.2.3 对干旱胁迫的响应
• 6.3 气孔运动及其调节机理
• 6.3.1 双因素方差分析
• 2浓度的响应'>6.3.2 对CO₂浓度的响应
• 6.3.3 对干旱胁迫的响应
• 6.4 结论与讨论
• 2浓度倍增和温度升高的响应'>第七章、贝加尔针茅试验种群对模拟干旱、CO₂浓度倍增和温度升高的响应
• 7.1 碳交换过程的响应
• 7.1.1 碳同化速率的响应
• 7.1.2 碳释放速率的响应
• 7.2 水分交换过程的响应
• 7.2.1 水分散失速率的响应
• 7.2.2 水分利用效率的响应
• 7.3 气孔运动及其调节机理
• 7.3.1 气孔导度的响应
• 2浓度的响应'>7.3.2 胞间CO₂浓度的响应
• 7.3.3 叶面饱和水汽压力亏缺的响应
• 7.3.4 气孔运动的调节
• 7.4 结论与讨论
• 第八章、主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作