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增强UV-B辐射对C_3、C_4植物碳氮资源分配的影响

作　者: 田向军
导　师: 岳明
学　校: 西北大学
专　业: 生态学
关键词: UV-B辐射 C3植物 C4植物资源分配
分类号: Q945.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

由于人类活动对臭氧层的破坏，使得到达地表的紫外B（UV-B，280-315nm）辐射增强，使其成为影响植物生长发育过程中的一个重要因子。而植株资源分配对于UV-B辐射增强的响应与种群的生存和进化有密切联系，因此揭示增强UV-B辐射对植株资源分配的影响非常重要。本文采用盆栽试验，通过分析增强UV-B辐射条件下，小麦、谷子各器官碳、氮、建成代价、生物量分配的变化，考察了增强UV-B辐射对C₃、C₄植物资源分配模式的影响，这在全球变化理论和农业实践上都有一定的意义。结果如下：1．通过温室盆栽试验，初步研究了UV-B辐射对灌浆期小麦叶片黄酮类化合物含量日变化的影响。结果发现，UV-B胁迫条件下，黄酮类化合物含量明显上升，而胁迫解除后，其含量下降，与对照组间差异逐渐减小。合成黄酮类化合物的关键性酶—苯丙氨酸解氨酶活性的变化也表现出大致相同的趋势。同时，UV-B辐射对小麦叶片净光合速率没有影响，但使其夜间呼吸速率显著加强。这些结果暗示，小麦在UV-B胁迫解除前后黄酮类化合物的持续波动可能是植物在UV-B辐射条件下光合能力未受影响，而生物量明显下降的一个重要原因。2．温室、大田条件下，增强UV-B辐射改变小麦、谷子植物的C、N资源分配模式，其中植株各器官N含量在增强UV-B辐射处理下均有下降趋势，而各器官中C含量在大田与温室条件下表现不同，大田条件下增强UV-B辐射对两物种各器官C含量没有影响（P＞0.05），而温室条件下，增强UV-B辐射使小麦茎和谷子茎、叶中C含量明显下降（P＜0.05）。3．大田条件下，UV-B辐射增强使小麦、谷子叶片建成代价显著增加（P＜0.05）。温室条件下，UV-B辐射增强处理组中小麦叶片建成代价显著增加（P＜0.05）。4．温室、大田条件下，增强UV-B辐射改变C₃、C₄植物的生物量分配（P＜0.05），其中增强UV-B辐射使小麦根部生物量比例增加，而谷子根重、穗重比例均增加。5．温室、大田条件下，通过对小麦与谷子种群在增强的UV-B辐射强度下个体大小与异速生长变化模式的研究，初步得出以下结论：①UV-B辐射处理组与对照组相比株高和生物量极显著下降（P＜0.01），并且其株高和生物量的频率分布均向左偏移。②增强的UV-B辐射使小麦、谷子株高和各部位生物量的Gini系数极显著增大（P＜0.001）。③在增强UV-B辐射下，小麦和谷子株高-生物量之间仍表现为“简单异速生长关系”（P＜0.05），但株高-生物量之间这种关系发生较大的偏离。结果表明增强UV-B辐射对植物个体影响不均一。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-11
一、前言  11-23
  1.增强UV-B辐射对植物的影响  12-18
    1.1 增强UV-B辐射对植物生理代谢的影响  13-14
    1.2 增强UV-B辐射植物生物量及其分配的影响  14-15
    1.3 增强UV-B辐射对植物种群、群落和生态系统的影响  15-16
    1.4 植物对增强UV-B辐射的响应  16-17
    1.5 增强UV-B辐射对植物影响的研究方法  17-18
  2.资源分配及建成代价研究的重要性  18-19
  3.增强UV-B辐射对植物资源分配影响的研究现状  19-21
  4.本文研究内容及目的  21-23
二、材料与方法  23-28
  1.试验材料与UV-B辐射处理  23-24
    1.1 试验材料  23
    1.2 材料培养  23
    1.3 UV-B辐射处理  23-24
  2.增强UV-B辐射对植物生理生化影响的测试项目  24
    2.1 叶绿素含量的测定  24
    2.2 可溶性蛋白含量的测定  24
    2.3 硝酸还原酶活性的测定  24
  3.增强UV-B辐射对小麦叶片黄酮类化合物日变化的影响测定项目  24-25
    3.1 净光合速率、夜间呼吸速率的测定  24-25
    3.2 黄酮类化合物含量的测定  25
    3.3 苯丙氨酸解氨酶活性的测定  25
  4.增强UV-B辐射对植物株高及生物量影响的测定项目  25-26
    4.1 株高及生物量的测定  25-26
    4.2 植株个体大小不等性计算  26
  5.增强UV-B辐射对植株不同器官建成代价影响的测试项目  26-27
    5.1 不同部位碳、氮含量的测定  26
    5.2 不同部位热值的测定  26
    5.3 不同部位灰分含量的测定  26
    5.4 不同部位组织建成代价的计算  26-27
  6.统计分析  27-28
三、结果分析  28-46
  1.增强UV-B辐射对植物生理生化指标的影响  28-31
    1.1 增强UV-B辐射对小麦叶绿素含量的影响  28-29
    1.2 增强UV-B辐射对可溶性蛋白含量的影响  29-30
    1.3 增强UV-B辐射对硝酸还原酶活性的影响  30
    1.4 增强UV-B辐射对比叶重(SLW)的影响  30-31
  2.增强UV-B辐射对小麦叶片黄酮类化合物日变化的影响  31-35
    2.1 增强UV-B辐射条件下小麦叶片净光合速率、夜间呼吸速率的日变化  31-32
    2.2 增强UV-B辐射条件下小麦叶片黄酮类化合物含量的日变化  32-34
    2.3 增强UV-B辐射条件下小麦叶片苯丙氨酸解氨酶活性的日变化  34
    2.4 增强UV-B辐射对中期小麦不同部位生物量的影响  34-35
    2.5 增强UV-B辐射条件下小麦各器官黄酮类化合物分配的最终变化  35
  3.增强UV-B辐射对植株各器官C、N含量及建成代价的影响  35-39
    3.1 大田条件下增强UV-B辐射对各器官C、N含量及建成代价的影响  35-37
    3.2 温室条件下增强UV-B辐射对各器官C、N含量及建成代价的影响  37-38
    3.3 大田条件下增强UV-B辐射对植株各器官能量分配的影响  38-39
  4.增强UV-B辐射对植株生物量分配的影响  39-42
    4.1 增强UV-B辐射对植株各器官生物量的影响  39-40
    4.2 增强UV-B辐射对植株各器官生物量分配的影响  40-42
  5.增强UV-B辐射对植株异速生长的影响  42-46
    5.1 增强UV-B辐射对小麦、谷子株高、生物量大小不等性的影响  42-43
    5.2 增强UV-B辐射对小麦、谷子异速生长模式的影响  43-44
    5.3 增强UV-B辐射对小麦、谷子株高、生物量频率分布的影响  44-46
四、讨论  46-57
  1.增强UV-B辐射对植株生理生化指标的影响  46-48
    1.1 增强UV-B辐射对叶绿素的影响  46
    1.2 增强UV-B辐射对硝酸还原酶活性的影响  46-47
    1.3 增强UV-B辐射对可溶性蛋白含量的影响  47-48
    1.4 增强UV-B辐射对比叶重(SLW)的影响  48
  2.增强UV-B辐射对小麦叶片黄酮类化合物日变化的影响  48-50
    2.1 增强UV-B辐射对小麦叶片黄酮类化合物含量的影响  48-49
    2.2 增强UV-B辐射条件下小麦叶片黄酮类化合物种类的影响  49
    2.3 增强UV-B辐射对中期小麦生物量的影响  49-50
    2.4 增强UV-B辐射条件下小麦各器官黄酮类化合物分配的最终变化  50
  3.增强UV-B辐射对植株各器官C、N含量及建成代价的影响  50-52
    3.1 大田条件下增强UV-B辐射对各器官C、N含量及建成代价的影响  50-51
    3.2 温室条件下增强UV-B辐射对各器官C、N含量及建成代价的影响  51-52
    3.3 大田条件下增强UV-B辐射对植株各器官能量分配的影响  52
  4.增强UV-B辐射对植株生物量分配的影响  52-54
    4.1 增强UV-B辐射对植株各器官生物量的影响  52-53
    4.2 增强UV-B辐射对植株各器官生物量分配的影响  53-54
  5.增强UV-B辐射对植株异速生长的影响  54-57
    5.1 增强UV-B辐射对小麦、谷子大小不等性的影响  54-55
    5.2 增强UV-B辐射对小麦、谷子异速生长模式的影响  55-57
五、结论  57-60
  1.本文主要结论  57-58
  2.本研究的特色和创新之处  58
  3.本研究值得改进之处  58
  4.未来研究方向及对策  58-60
参考文献  60-74
致谢  74-75
攻读硕士学位期间主要发表论文  75

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