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土壤水分胁迫对黄土丘陵区3个树种叶片气体交换的影响

作　者: 范素芳
导　师: 张光灿
学　校: 山东农业大学
专　业: 水土保持与荒漠化防治
关键词: 黄土丘陵区 土壤水分胁迫 叶片气孔导度 光合生理 叶绿素荧光
分类号: S718.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


半干旱黄土丘陵区是我国典型的生态脆弱地区,而水分是制约植被恢复与重建的主要因素。本文针对半干旱黄土丘陵区干旱缺水的主要特征,在山西省方山县峪口镇,以山杏（Prunus armeniaca）、沙棘（Hippophae rhamnoides）和油松（Pinus tabulaeformis）3个树种为试验材料,进行盆栽试验设计,运用气体交换和叶绿素荧光监测技术与分析理论,阐明不同树种光合速率、蒸腾速率、水分利用效率等气体交换参数及叶绿素荧光参数在土壤饱和湿度至凋萎湿度内的连续变化过程;揭示不同树种光合特征参数发生显著变化的土壤水分临界点及其变化机制;确定维持不同树种较高光合速率和水分利用效率的土壤水分范围。研究成果对丰富和发展树木光合生理与水分生理研究具有理论价值,对科学指导黄土丘陵区合理树种选择、立地配置和适地适树具有实践价值。主要研究成果如下:（1）植物叶片气体交换参数对土壤水分和光照强度有明显的阈值响应根据光合速率、蒸腾速率、水分利用效率等气体交换参数与土壤水分关系的分析结果,初步确定了3个树种以提高光合生产力与水分利用效率为核心的适宜土壤水分条件、植物水分最大亏缺及适宜的光强范围。①山杏、沙棘和油松生长适宜的土壤水分范围分别为:36.39%～80.90%、38.49%～82.86%、35.72%～80.83%;土壤水分最大亏缺分别为:28.33%、30.00%、27.61%;光照强度范围分别为:600～1400μmol·m-2·s-1、500～1600μmol·m-2·s-1、400～1600μmol·m-2·s-1。3个树种在轻度水分胁迫下能获得较高的光合速率和水分利用效率,有较高的光合生产力。②3个树种的AQY、Rd和LCP对土壤水分具有明显的阈值响应。植物对弱光的利用能力由高到低的顺序为:山杏、沙棘、油松;对光合产物的消耗由多到少的顺序为:沙棘、山杏、油松;耐荫性由高到低的顺序为:沙棘、油松、山杏。（2）CO2浓度和土壤水分胁迫对植物叶片气体交换参数的影响①研究在不同水分条件下植物叶片气体交换参数对CO2浓度水平的响应,有助于阐明植物对CO2浓度和水分条件的响应特性。各CO2浓度下,Pn在RWC为65.71%左右时维持较高值,高于或低于此值,Pn逐渐降低。在各水分条件下,随着CO2浓度的升高,Pn没有出现下降的现象。重度水分胁迫时,随着CO2的增加,Pn、Tr和Gs没有发生明显的变化,均维持在很低的水平,说明严重的水分胁迫使植物气孔基本已经关闭,严重影响了植物的正常生理活动。②3个树种的CE、Γ和Rp对土壤水分的变化具有明显的阈值响应。山杏和沙棘在重度水分胁迫下, CE和Rp均达到最小值,随着水分胁迫的缓解,其值逐渐增大。Г对土壤水分的响应过程与CE呈现相反的规律,轻度水分胁迫下达到最低值,土壤水分增加或减少都会使Г增加。（3）叶绿素荧光参数对土壤水分胁迫的影响在土壤干旱胁迫下,3个树种的叶绿素荧光参数表现为Fo上升,Fm、Fv/Fm等值下降。而各树种的qP和NPQ则表出现不同的变化规律。山杏的qP随着土壤水分胁迫程度的加剧,呈逐渐增大的趋势,而沙棘则表现出与山杏相反的趋势;山杏和油松的NPQ在轻度水分胁迫下最大,其后有所减小。而沙棘的NPQ则在CK时最大,在轻度水分胁迫时达到最小值,其后随着水分胁迫的加剧又逐渐增大。

全文目录


附录  4-8
中文摘要  8-10
ABSTRACT  10-13
1 引言  13-24
  1.1 研究目的与意义  13-15
  1.2 研究进展与现状  15-24
    1.2.1 植物光合生理生态研究进展  15-17
    1.2.2 环境因子对植物光合生理生态特征的影响  17-21
    1.2.3 叶绿素荧光动力学机制研究进展  21-24
2 材料与方法  24-29
  2.1 试验地概况  24-25
  2.2 试验材料  25-26
  2.3 试验方法  26-29
    2.3.1 试验布设与土壤水分梯度控制  26
    2.3.2 光合作用－光响应曲线测定  26-27
    2.3.3 光合作用－CO_2 响应曲线测定  27-28
    2.3.4 叶绿素荧光参数的测定  28-29
3 结果与分析  29-55
  3.1 不同水分条件下3 个树种气体交换参数的光响应  29-41
    3.1.1 光合速率的光响应  29-32
    3.1.2 光合速率的光响应参数  32-36
    3.1.3 蒸腾速率和气孔导度的光响应  36-38
    3.1.4 水分利用效率的光响应  38-41
  3.2 不同水分条件下3 个树种气体交换参数的CO_2 响应  41-50
    3.2.1 光合速率的CO_2 响应  41-43
    3.2.2 光合作用－CO_2 响应参数  43-46
    3.2.3 蒸腾速率及气孔导度的CO_2 响应  46-48
    3.2.4 水分利用效率的CO_2 响应  48-50
  3.3 植物叶片叶绿素荧光参数的动态  50-55
    3.3.1 土壤干旱胁迫对3 个树种F_0 与F_m 的影响  51-53
    3.3.2 土壤干旱胁迫对3 个树种F_v/_Fm 的影响  53
    3.3.3 土壤干旱胁迫对3 个树种φPSⅡ的影响  53-54
    3.3.4 土壤干旱胁迫对3 个树种qP 和NPQ 的影响  54-55
4 结论  55-58
  4.1 植物叶片气体交换参数对土壤水分和光强具有明显的阈值响应.  55-56
  4.2 土壤水分影响植物叶片气体交换参数对CO_2 浓度的响应过程  56-57
  4.3 叶绿素荧光参数对土壤水分胁迫的影响  57-58
5 讨论  58-64
  5.1 植物叶片气体交换参数对土壤水分和光照强度的响应  58-60
  5.2 不同水分下植物叶片气体交换参数对CO_2 浓度的响应  60-62
  5.3 不同水分胁迫对植物叶片叶绿素荧光参数的影响  62-64
参考文献  64-76
致谢  76-77
攻读学位期间发表论文情况  77

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 林业基础科学 > 森林生物学 > 树木学
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