荒漠植物白刺光合生理对人工模拟增雨的响应研究

论文摘要

在乌兰布和沙漠东缘,利用Li-6400xt便携式光合测定系统分析仪测定了不同增雨处理（4个增雨处理即分别增雨当地年降水量的25%、50%、75%和100%）条件下典型荒漠植物白刺的光合生理对人工模拟增雨的响应,探讨白刺光合生理对人工增雨的响应过程与机制。主要研究结论如下:（1）增雨处理使白刺的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、最大净光合速率（Amax）、表观量子效率（AQY）和暗呼吸速率（Rd）升高,使水分利用效率（WUE）降低。增雨处理在增加白刺光合速率以及光能利用效率的同时,增加了呼吸作用对光合产物的消耗,降低了其对水分的利用效率。增雨处理对光合生产能力提高的幅度远大于损失的幅度,因此在Pn、Rd升高以及WUE下降的情况下,光合生产能力仍然是上升的。（2）白刺的Pn、Tr、Gs的日变化均为明显的单峰型曲线,上午8:00达到峰值。不同处理间净光合速率及其它气体交换指标的差异主要表现在8:00-16:00之间。结果表明75%和100%处理的光合生产能力和水分代谢过程显著强于其他处理。WUE在清晨6:00达到一天的最高值,各处理的WUE并没有表现出显著的差异性。胞间CO2浓度日动态变化曲线是明显的反抛物线型,气孔限制值的日变化规律与胞间CO2浓度的变化趋势恰好相反。（3）从整个生长季来看,6月的Pn最高,9月次之,5月最低;6月的Tr最高,其次为7月,9月最低;9月因为具有相对较高的Pn以及较低的Tr,WUE显著高于其他月。白刺的WUE变动不大,除了9月显著高于其他各月外,5-8月并没有显著差别,维持在2.96-3.74mmol·mol-1之间。5月白刺刚开始萌发生长,叶片面积很小,叶绿素含量很低,光合能力不强,因此5月的Pn最低并且各处理之间没有显著差异。（4）增雨后土壤逐渐干旱的过程中Pn呈先上升后下降的趋势,随着增雨处理时间的延长Pn逐渐升高,在处理后第7天达到峰值,之后开始下降。在净光合速率上升过程中,75%和100%处理增加的幅度较大,分别上升了34.5%、30.0%。25%和50%处理增加的幅度相对较小,从增雨后的第1天到第7天分别上升了28.8%和16.2%。对照的变化幅度最小,几乎没有变化。在Pn下降过程中,75%和100%处理下降的幅度较小,而其他处理下降幅度较大。从增雨后第1天到第7天75%和100%处理Pn增加的幅度最大,并且随着处理时间的延长,仍能保持较高的水平,说明增雨处理能够提高白刺的光合能力,75%和100%处理的增雨量对白刺光合作用影响时间更长、更显著。总之,白刺的光合作用能够根据环境状况适时进行自我调节,维持较高的光合生产能力,积累光合产物,保证自身生长和生存的需要。增雨处理在不同程度上改变了白刺的光合生理特性,这种改变是白刺对环境条件变化的适应,是沿着有利于光合作用方向发展的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 表目录
• 图目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 国内外研究现状和发展趋势
• 1.2 研究目标及主要研究内容
• 1.2.1 目的和意义
• 1.2.2 主要研究内容
• 1.2.3 拟解决的科学问题
• 1.3 技术路线图
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 研究区概况
• 2.1.2 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 增雨处理
• 2.2.2 光合作用-光响应曲线的测定
• 2.2.3 叶片气体交换参数日变化的测定
• 2.2.4 白刺光合特征参数对人工增雨响应过程的测定
• 2.2.5 数据的处理与分析方法
• 第三章 结果与分析
• 3.1 不同增雨条件下白刺叶片的光响应特性
• 3.1.1 光合作用-光响应特征参数
• 3.1.2 白刺叶片净光合速率的光响应
• 3.1.3 蒸腾速率和气孔导度的光响应
• 3.1.4 水分利用效率的光响应
• 2 浓度和气孔限制值的光响应'>3.1.5 胞间C0₂浓度和气孔限制值的光响应
• 3.1.6 白刺Pn、Tr、WUE 和Gs 与光照和水分条件的关系
• 3.2 白刺光合生理参数的日动态
• 3.2.1 不同增雨条件下白刺光合生理参数的日动态
• 3.2.2 增雨前后白刺光合生理参数日动态的变化
• 3.2.3 白刺光合生理参数日动态的季节变化
• 3.3 不同增雨条件下白刺光合生理的季节动态
• 3.3.1 大气温度和天然降雨的季节变化
• 3.3.2 净光合速率的季节动态
• 3.3.3 蒸腾速率的季节动态
• 3.3.4 水分利用效率的季节动态
• 3.3.5 增雨处理对白刺生长季Pn、Tr、WUE 的影响
• 3.3.6 不同月净光合速率、蒸腾速率与环境因子之间的关系
• 3.4 不同增雨处理对白刺光合作用进程的影响
• 3.4.1 增雨后土壤逐渐干旱过程中Pn 的变化
• 3.4.2 增雨前后Pn 日均值的变化
• 3.5 不同增雨条件下白刺的Pn 和Tr 与环境因子之间的关系
• 第四章 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.1.1 不同增雨条件下白刺叶片气体交换参数对光强的响应
• 4.1.2 不同增雨处理条件下白刺叶片气体交换参数的日动态
• 4.1.3 不同增雨处理条件下白刺叶片气体交换参数的季节变化
• 4.1.4 增雨前后白刺叶片净光合速率的变化
• 4.2 讨论
• 4.2.1 白刺叶片气体交换参数对增雨和光强的响应
• 4.2.2 白刺叶片气体交换参数日动态对增雨的响应
• 4.2.3 白刺叶片气体交换参数的季节变化
• 4.2.4 白刺叶片光合速率进程对增雨的响应
• 4.2.5 环境因子对白刺光合、蒸腾的影响
• 4.3 展望
• 参考文献
• 在读期间的学术研究
• 致谢
• 摘要