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云南松光合特性及受蛀干害虫攻击后光合生理分析

作　者: 梁军生
导　师: 陈晓鸣
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 森林保护
关键词: 云南松光合特性蛀干害虫小蠹虫松墨天牛补充营养
分类号: S763.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文较为系统地研究了健康云南松光合特性,分析了云南松分别受小蠹虫(横坑和纵坑切梢小蠹)蛀梢、蛀干及松墨天牛补充营养取食攻击后光合生理的变化,结果表明:(1)云南松针叶净光合速率(Pn)随光强或CO2浓度的升高而增大均可用非直角双曲线拟合,在CO2饱和下云南松最大净光合速率(Pmax)可达14.768μmol.m-2.s-1,相比光饱和下最大净光合速率Pmax(9.412μmol.m-2.s-1)提高了56.9%,同比华山松光饱和下最大净光合速率提高了132.5%。云南松具有高光效和高CO2利用率等光合特性,属于高光能生产潜力的针叶树种,与华山松及北方几个针叶树相比,云南松具有较高的光饱和点(LSP)、Pmax、RuBP羧化效率(CE)、光呼吸速率(Rp)、CO2饱和点(CSP)以及较低的暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)、CO2补偿点(CCP)。(2)云南松光响应特征存在季节(5月、8月和11月)变化,一年中,随着针叶成熟度的不同,针叶光合作用对光强的响应特征不同。除表观量子利用效率(AQY)外,最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)等主要光响应参数在不同的季节差异显著。在5月、8月和11月Pmax分别为4.244μmol.m-2.s-1、9.412μmol.m-2.s-1和8.160μmol.m-2.s-1,8月份显著高于5月和11月。5月对弱光的利用能力最强,LCP最低,8月对高光强的利用能力最强,LSP最高。8月是云南松光合生长的主要时期,也是树木材积生长的主要阶段。(3)云南松针叶光合作用日动态结果表明,在12月和次年3月,云南松净光合速率(Pn)日变化呈“单峰”型曲线,日间未见有明显的光抑制和“光合午休”现象。12月份Pn峰值出现在上午10:00左右,次年3月份Pn峰值相比12月份有所推迟,出现在下午14:00左右,且峰值比12月份高出36%,次年3月份针叶Pn日积累值也明显高于12月份。蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Cond)日动态变化趋势与Pn相似,且与Pn具有高度正相关关系。胞间CO2浓度(Ci)变化方向则与其相反。光强(PAR)和相对湿度(RH)是影响干季云南松光合作用最为强烈的环境因子。Tr是受环境因子控制最为显著的生理参数。针叶水分利用效率(WUE)日变化在12月和次年3月均为“双峰”型曲线。基于云南松针叶光合日动态的观测资料分析,应用Ball-Berry模型和非直角双曲线关系模型,同时结合蒸腾速率与气孔导度的回归模型,提出了基于Ball-Berry模型与非直角双曲线光合模型组合求解云南松针叶蒸腾的模拟方法,具有一定的指导意义。(4)云南松受小蠹虫蛀梢和蛀干攻击显著影响了针叶同化CO2的能力,净光合速率(Pn)分别下降了31%和65%,气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)等光合指标以及针叶叶绿素含量(chl)显著降低(P<0.05),受蛀梢后叶绿素a/b值显著高于健康或受蛀干云南松。相关性分析表明,在小蠹虫不同的攻击(蛀梢、蛀干)阶段,光合生理生态因子对针叶净光合速率(Pn)的影响不同,相对湿度(RH)对Pn的正效应随着攻击程度的增加而增大。针叶最大荧光(Fm)、最大光量子效率(Fv/Fm)以及Fv/Fo均因小蠹虫蛀梢和蛀干攻击而显著下降。光合日动态分析表明,受蛀梢攻击(蛀梢率50%)的云南松Pn日进程为“单峰”型曲线,日间未见有明显的光抑制和“光合午休”现象,但Pn比健康云南松(14:00)提前了2个小时达峰值,且峰值下降了32%,光强对Pn的正相关关系减弱。针叶日均CO2同化量相比健康云南松显著下降了59%,Cond和Tr也出现了不同程度降低,针叶胞间CO2(Ci)增加。一天中,上午是受蛀梢攻击的云南松光合作用的主要时段。(5)松墨天牛在补充营养期间(第1-13天),对不同枝龄的选择具显著差异,取食当年生枝条显著大于其它多年生枝条,不同的发育阶段取食量也呈显著差异。补充营养对针叶光合作用的影响表明,攻击第1天出现一定的光合补偿,针叶净光合速率(Pn)相比对照上升了20%,随着攻击时间的延长和攻击程度的加剧,Pn呈明显下降趋势。补充营养前3天,气孔限制是针叶Pn下降的主要原因,补充营养3天后,非气孔限制成为Pn下降的主要原因。但在整个补充营养期间,针叶水分利用效率(WUE)均高于对照,并在第6天达到峰值。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-14
第一章绪论  14-26
  1.1 引言  14-15
    1.1.1 研究背景  14
    1.1.2 研究的目的和意义  14-15
    1.1.3 项目来源与经费支持  15
  1.2 国内外研究现状及评述  15-24
    1.2.1 林木健康评价的研究概况  15
    1.2.2 环境胁迫对植物光合作用的影响  15-20
    1.2.3 松墨天牛对寄主攻击规律的研究概况  20-21
    1.2.4 两种小蠹虫对寄主攻击规律的研究概况  21-23
    1.2.5 当前存在的问题及发展趋势  23-24
  1.3 研究目标和主要研究内容  24-25
    1.3.1 研究目标  24
    1.3.2 主要研究内容  24-25
  1.4 研究的技术路线  25-26
第二章云南松光合特性研究  26-59
  2.1 样地概况与研究方法  27-30
    2.1.1 样地概况  27
    2.1.2 研究方法  27-30
  2.2 结果与分析  30-54
    2.2.1 云南松与华山松人工混交林针叶光合速率对光及CO_2 浓度的响应特征  30-34
    2.2.2 云南松光合日变化及其与环境因子的关系  34-41
    2.2.3 云南松针叶光响应特征的季节变化  41-51
    2.2.4 云南松蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Cond）的模拟  51-54
  2.3 小结与讨论  54-59
    2.3.1 云南松与华山松人工混交林针叶光合速率对光及CO_2 浓度的响应特征  54-56
    2.3.2 云南松光合日变化及其与环境因子的关系  56
    2.3.3 云南松针叶光响应特征的季节变化  56-57
    2.3.4 云南松蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Cond）的模拟  57-59
第三章云南松受蛀干害虫攻击后光合生理分析  59-77
  3.1 样地概况与研究方法  59-62
    3.1.1 样地概况  59
    3.1.2 研究方法  59-62
  3.2 结果与分析  62-74
    3.2.1 不同健康状况云南松光合日动态及其与环境因子的关系  62-66
    3.2.2 云南松受小蠹虫攻击的不同阶段光合生理分析  66-71
    3.2.3 云南松受松墨天牛补充营养期间光合生理分析  71-74
  3.3 小论与讨论  74-77
    3.3.1 云南松受小蠹虫蛀梢攻击光合日动态分析  74-75
    3.3.2 云南松受小蠹虫攻击的不同阶段光合生理分析  75-76
    3.3.3 云南松受松墨天牛补充营养攻击期间光合生理变化分析  76-77
第四章结论与讨论  77-82
  4.1 结论  77-78
    4.1.1 云南松光合特性  77-78
    4.1.2 云南松受蛀干害虫攻击后光合生理变化  78
  4.2 讨论  78-82
    4.2.1 云南松光合特性及其区域生态适应性探讨  78-80
    4.2.2 云南松受蛀干害虫攻击后光合生理变化与光合损失  80
    4.2.3 用光合生理指标评价云南松健康状况  80-82
参考文献  82-93
在读期间的学术研究  93-94
致谢  94

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