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珙桐苗木光合特性对干旱、光照强度和二氧化碳浓度的响应

作　者: 王宁宁
导　师: 沈应柏
学　校: 北京林业大学
专　业: 植物学
关键词: 珙桐干旱光照强度二氧化碳浓度光合特性
分类号: Q945.78
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

珙桐(Davidia involucrata Baill)是我国一级保护植物,研究琪桐光合特性对干旱、遮荫和二氧化碳浓度的响应机理,对揭示珙桐濒危机制,预测珙桐对环境变化的适应性具有重要意义。本研究以两年生珙桐幼苗为试验材料,采用控制土壤田间持水量、控制光照强度和升高二氧化碳浓度三种处理,利用CIRAS-2光合作用测定仪和叶绿素荧光测定仪(PAM-2100)测定了珙桐幼苗的生物量、叶绿素含量、光合和荧光日变化及光合光响应参数、光合二氧化碳响应曲线,利用石蜡切片技术观察了叶片结构,研究了土壤含水量降低,光照强度变化和二氧化碳浓度升高对珙桐光合特性的影响。得到如下主要结论：1.土壤水分亏缺的条件下,珙桐幼苗的生物量降低,叶面积减小,光合面积减小；同时,光合速率和光饱和点降低,同化能力减弱；荧光参数显示,干旱胁迫破坏了珙桐的光反应系统,降低光能利用效率,增加光合日变化中热耗散；干旱胁迫下珙桐幼苗的暗呼吸速率减弱,不能充分补给维持生命活动所需的能量；同时,水分亏缺条件下珙桐的水分利用效率降低。干旱胁迫对珙桐单位面积的叶绿素含量没有显著影响。2.珙桐幼苗对光照强度要求比较严格,光照强度过高或过低都会影响珙桐的生长。光照强度过高时,珙桐幼苗的叶绿素含量降低,但叶绿素a／叶绿素b的值升高；光补偿点升高,饱和点降低,暗呼吸速率增大,降低了珙桐的净光合速率；同时,在高光强下,珙桐的热耗散增强,蒸腾速率增大,抑制了珙桐光合有机物的积累,影响了珙桐的生长。光照强度过低时,珙桐的光饱和点和光能利用效率降低,同时,珙桐幼苗的总叶绿素含量、叶绿素a及叶绿素b含量升高,但叶绿素a／叶绿素b的值降低；根冠比降低,比叶重减小,而且总叶面积增大不明显,有机物积累较少。3.高浓度二氧化碳处理的珙桐叶片厚度虽然没有显著改变,但是海绵组织比较紧密,气室较小,栅栏组织在叶片中所占的比例增大；高浓度二氧化碳使珙桐幼苗总叶绿素含量、叶绿素a及叶绿素b的含量降低,但是叶绿素a／叶绿素b的值升高；同时,高浓度二氧化碳处理的珙桐幼苗的光补偿点、光饱和点、二氧化碳补偿点、二氧化碳饱和点升高,但是羧化效率降低,最大光量子产量降低。本研究以珍稀濒危植物珙桐为试验材料,从光合特性入手,研究了珙桐对环境因子的适应能力,首次系统的研究了二氧化碳浓度升高对珙桐光合特性的影响,对解释珙桐的濒危机制及预测珙桐对未来环境条件变化的适应能力有重要意义。

全文目录

缩写词  3-4
摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 引言  11-23
  1.1 全球变化对环境的影响  11-14
    1.1.1 气候变化对水利资源的影响  11-12
    1.1.2 气候变化对陆地植被的影响  12-14
  1.2 环境变化对植物光合生理生态的影响  14-17
    1.2.1 干旱胁迫对植物光合生理生态的影响  14-15
    1.2.2 光照强度对植物光合生理生态的影响  15-16
    1.2.3 二氧化碳浓度对植物光合生理生态的影响  16-17
  1.3 珙桐生理生态研究进展  17-23
    1.3.1 天然分布及生物学特性  17-18
      1.3.1.1 珙桐天然分布  17-18
      1.3.1.2 珙桐生物学特性  18
    1.3.2 珙桐群落特征  18-19
    1.3.3 珙桐遗传多样性研究  19
    1.3.4 珙桐生理生化研究  19-21
    1.3.5 珙桐对环境变化的响应  21
    1.3.6 展望  21-23
2 试验设计及创新点  23-24
3 试验材料和处理  24-27
  3.1 试验材料  24
  3.2 试验处理  24-25
    3.2.1 干旱处理  24
    3.2.2 遮荫处理  24-25
    3.2.3 二氧化碳浓度处理  25
  3.3 测定方法  25-26
    3.3.1 苗木生长量  25
      3.3.1.1 地径株高测定  25
      3.3.1.2 叶面积测量  25
      3.3.1.3 含水量和根冠比  25
    3.3.2 光合特性  25-26
      3.3.2.1 叶绿素含量的测定  25
      3.3.2.2 光合参数测定  25-26
      3.3.2.3 荧光参数的测量  26
      3.3.2.4 光合响应曲线测量  26
    3.3.3 叶片形态结构观察  26
  3.4 数据处理  26-27
4 干旱胁迫对珙桐苗木光合特性的影响  27-44
  4.1 结果与分析  27-40
    4.1.1 干旱对珙桐苗木生物量的影响  27-28
    4.1.2 干旱对珙桐苗木光合特性的影响  28-40
      4.1.2.1 干旱不同时间珙桐幼苗光合特性的变化  28-32
      4.1.2.2 干旱条件下珙桐幼苗光合特性日变化参数  32-38
      4.1.2.3 干旱对珙桐苗木光响应参数的影响  38-40
  4.2 讨论  40-43
    4.2.1 干旱对珙桐苗木生物量的影响  40
    4.2.2 干旱胁迫对珙桐苗木光合特性的影响  40-42
      4.2.2.1 干旱胁迫对珙桐苗木叶绿素含量的影响  40-41
      4.2.2.2 干旱胁迫对珙桐苗木光合荧光参数的影响  41-42
    4.2.3 干旱胁迫对珙桐苗木水分利用效率的影响  42-43
  4.3 小结  43-44
    4.3.1 干旱胁迫抑制珙桐生物量的积累  43
    4.3.2 干旱胁迫抑制了珙桐光合作用  43
    4.3.3 干旱胁迫降低珙桐苗木水分利用效率  43
    4.3.4 珙桐幼苗生活环境中土壤含水量不能低于60%  43-44
5 不同光照强度对珙桐幼苗光合特性的影响  44-56
  5.1 结果与分析  44-53
    5.1.1 不同光照强度对珙桐苗木生长状况的影响  44-45
    5.1.2 不同光照强度对珙桐苗木光合特性的影响  45-53
  5.2 讨论  53-54
    5.2.1 不同光照强度对珙桐幼苗生长的影响  53
    5.2.2 不同光照强度对珙桐幼苗光合特性的影响  53-54
    5.2.3 不同光照强度对珙桐幼苗水分利用效率的影响  54
  5.3 小结  54-56
    5.3.1 光照强度过高降低珙桐幼苗的光合能力  54-55
    5.3.2 光照强度过低抑制珙桐生长  55
    5.3.3 珙桐最适宜的生长环境光照强度为400-800μmol.s-1.m-2  55-56
6 不同二氧化碳浓度对珙桐苗木光合特性的影响  56-66
  6.1 结果与分析  56-63
    6.1.1 不同二氧化碳浓度对珙桐苗木生长的影响  56-58
    6.1.2 不同二氧化碳浓度对共同苗木叶片结构的影响  58
    6.1.3 不同二氧化碳浓度对珙桐苗木光合特性的影响  58-63
  6.2 讨论  63-64
    6.2.1 高浓度二氧化碳对珙桐生长的影响  63-64
    6.2.2 高浓度二氧化碳对珙桐光合特性的影响  64
  6.3. 小结  64-66
    6.3.1 高浓度二氧化碳改变了珙桐叶片结构  64-65
    6.3.2 高浓度二氧化碳增加了珙桐的需光性  65
    6.3.3 二氧化碳浓度升高将影响琪桐的分布  65-66
7 结论  66-68
  7.1 珙桐生长环境的土壤含水量不能低于田间持水量的60%  66
  7.2 珙桐幼苗生长需要适宜的光照环境  66
  7.3 高浓度二氧化碳将增加珙桐对强光和干旱的耐性  66
  7.4 全球二氧化碳浓度升高将会增加珙桐的分布范围  66-68
参考文献  68-74
个人简介  74
硕士学位在读期间获得成果目录清单  74-75
导师简介  75-76
致谢  76-77
图版  77-82

珙桐苗木光合特性对干旱、光照强度和二氧化碳浓度的响应

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