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丝栗栲和苦槠幼苗生长状况和气体交换特征对增温和施氮的响应

作　者: 喻志强
导　师: 赵广东
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 生态学
关键词: 丝栗栲苦槠气体交换增温施氮
分类号: S792.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

常绿阔叶林是亚热带地区的地带性植被，其重要物种对全球变化的作用与响应是常绿阔叶林植被动态研究的重要内容之一。丝栗栲（Castanopsis fargesii）和苦槠（Castanopsissclerophylla）是中亚热带典型常绿阔叶林的主要优势树种。本论文首先测定了苦槠、青冈栎和细叶青冈盆栽幼苗的光合生理指标以及丝栗栲和苦槠当年生叶片的光合日动态特征，然后以中亚热带典型常绿阔叶林主要优势种丝栗栲和苦槠幼苗为研究对象，以实验学手段为主，利用MSR-2420红外辐射增温装置，通过人工定期向土壤施加NH4NO3，实现丝栗栲和苦槠自然生长环境条件中的增温和施氮设置，采用植物生理生态学、生物化学、野外数据获取与室内模拟分析相结合的方法，利用LI-6400R便携式光合仪、OS-30P便携式荧光仪多个国际先进仪器，应用Farquhar光合作用生物化学机理模型，研究了丝栗栲和苦槠幼苗叶片气体交换相关指标对增温和施氮的响应差异及其机理。结果表明，增温、施氮及其交互作用对丝栗栲和苦槠生长状况和气体交换指标的影响程度不同。通过综合分析各项生理指标，苦槠幼苗对增温、施氮及其交互作用的适应能力更强。本研究结果可为认识未来气候变化情景下亚热带常绿阔叶林碳循环特征及其碳汇/源变化提供叶片水平的科学依据。主要结果如下：（1）总体上，在不同的光照强度下，光合能力强弱顺序为苦槠＞青冈栎＞细叶青冈。CO2浓度的增加对三个树种光合作用具有明显的促进作用，净光合速率、水分利用率提高，光补偿点、气孔导度、蒸腾速率下降，叶片对CO2增长的这种反应对其生长是有利的，苦槠光合促进作用最明显，其次是青冈栎和细叶青冈。（2）丝栗栲当年生叶片的光合能力显著高于苦槠栲叶片。无论是丝栗栲叶片还是苦槠栲叶片，空气相对湿度（RH）低、叶片与空气之间的水蒸气压差（VPD）大时，气孔导度（Gs）减小，气孔限制值（Ls）增大，胞间CO2浓度（Ci）降低，净光合速率（Pn）下降；中午光合有效辐射（PAR）最大，水蒸气压差（VPD）、气孔限制值（Ls）达到最大值，空气相对湿度（RH）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）达到最小值出现光合午休现象。（3）随着施氮量的增加丝栗栲叶片和苦槠栲叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）、气孔导度（Gs）、表观量子效率（AQY）、表观CO2羧化效率（CCE）均有显著升高，但施氮量的增加并未显著影响叶片的水分利用率（WUE），而且同一施氮量丝栗栲叶片和苦槠栲叶片的水分利用率（WUE）之间无显著差别。随着施氮量的增加，丝栗栲叶片还是苦槠栲叶片的叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）、Chl a+Chl b均显著提高，这表明两种植物均对外源氮肥有一定的自我适应机制。（4）与对照相比较，施低氮、施高氮、增温、增温和施低氮、增温和施高氮均显著提高了丝栗栲和苦槠的地径和树高。同一测量时间、同一处理条件下，苦槠的地径和树高均显著高于丝栗栲（P＜0.01），无论对照、增温、施氮与增温和施氮处理。与对照相比较，增温、施氮、增温和施氮均显著提高了苦槠总生物量、地上部分生物量和地下部分生物量。然而，与对照相比较，只有施氮引起了苦槠地上部分生物量与地下部分生物量比值的显著提高；而增温、增温和施氮与对照之间并无显著差别。（5）较对照，增温、施氮、增温和施氮均显著提高了丝栗栲和苦槠的最大净光合速率和表观量子效率。相同处理条件下，最大净光合速率和表观量子效率均表现为苦槠＞丝栗栲，无论对照、增温、施氮、增温和施氮，丝栗栲和苦槠的暗呼吸速率并未表现出明显的大小顺序。较对照，增温、施氮、增温和施氮均显著提高了丝栗栲和苦槠的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量。在相同处理条件下，叶绿素a含量、叶绿素b含量和叶绿素总含量均表现为苦槠＞丝栗栲。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-15
第一章绪论  15-26
  1.1 引言  15-16
    1.1.1 研究背景  15
    1.1.2 研究目的和意义  15-16
    1.1.3 项目来源和经费支持  16
  1.2 国内外研究现状和评述  16-23
    1.2.1 温度与生长的关系  16-18
    1.2.2 光合作用与生长的关系  18-20
    1.2.3 叶绿素荧光特征与生长的关系  20-21
    1.2.4 氮素与生长的关系  21-22
    1.2.5 研究评述  22-23
  1.3 研究目标和主要研究内容  23-25
    1.3.1 研究目标  23
    1.3.2 主要研究内容  23-25
  1.4 研究技术路线  25-26
第二章材料与方法  26-30
  2.1 研究区域概况  26
  2.2 样地设置  26-27
  2.3 研究材料  27
  2.4 研究方法  27-30
    2.4.1 生长测定  27
    2.4.2 气体交换指标的测定  27-28
    2.4.3 施氮对丝栗栲和苦槠幼苗影响指标的测定  28-29
    2.4.4 叶绿素荧光指标的测定  29
    2.4.5 数据处理  29-30
第三章苦槠、青冈栎和细叶青冈盆栽幼苗光合生理指标  30-41
  3.1 三个树种幼苗光合作用的光响应  30-35
  3.2 光合作用的 CO_2响应  35-39
  3.3 结果与分析  39-41
    3.3.1 不同光照条件下三个树种幼苗的光合特征  39-40
    3.3.2 不同 CO_2浓度下三个树种幼苗光合生理特征  40-41
第四章丝栗栲和苦槠幼苗当年生叶片的光合日动态特征  41-46
  4.1 净光合速率  41-42
  4.2 光合有效辐射  42
  4.3 气孔导度和胞间 CO_2浓度  42-43
  4.4 相对湿度和叶片温度的日变化  43
  4.5 气孔限制值和水蒸气压差的日变化  43-44
  4.6 结果与分析  44-46
第五章施氮对盆栽丝栗栲和苦槠幼苗光合生理指标影响  46-50
  5.1 光合生理生态特征  46-48
  5.2 叶绿素含量  48
  5.3 结果与分析  48-50
第六章丝栗栲和苦槠生长状况对增温和施氮的响应  50-54
  6.1 MSR-2420 对气象因子的影响  50-51
  6.2 胸径和树高  51-53
  6.3 苦槠单株生物量  53-54
第七章丝栗栲和苦槠气体交换指标、荧光特征对增温和施氮的响应  54-62
  7.1 光响应曲线  54-55
  7.2 CO_2响应曲线  55-58
  7.3 丝栗栲和苦槠叶片叶绿素含量与比值对增温和施氮的响应  58-60
  7.4 暗适应的荧光特征  60-62
第八章结论与讨论  62-66
  8.1 结论  62-63
    8.1.1 不同光照和 CO_2浓度下三个树种的光合生理特征  62
    8.1.2 丝栗栲和苦槠幼苗当年生叶片的光合日动态特征  62
    8.1.3 施氮对丝栗栲和苦槠幼苗光合生理指标的影响  62
    8.1.4 丝栗栲和苦槠生长状况对增温和施氮的响应  62-63
    8.1.5 丝栗栲和苦槠气体交换指标对增温和施氮的响应  63
  8.2 讨论  63-66
    8.2.1 大量更深入的实验工作亟待展开  63
    8.2.2 气体交换与叶绿素荧光技术结合是未来研究的主要技术  63-64
    8.2.3 生理生化方面的研究将成为未来研究的热点之一  64
    8.2.4 亚热带常绿阔叶林的群落演替理论需要进一步拓展  64-66
参考文献  66-70
在读期间学术研究  70-71
致谢  71

丝栗栲和苦槠幼苗生长状况和气体交换特征对增温和施氮的响应

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