亚高山林线复合群落优势植物的光合特性以及对模拟升温的响应

论文摘要

全球气候变化已经成为不容置疑的事实,而高山林线是气候变化反映最敏感的地区之一,因其所处的特殊地理位置,被认为是研究植被与气候变化关系的理想场所。本文研究了川西亚高山林线复合群落优势植物的光合特性,采用类似国际冻原计划（ITEX）,建立开顶式生长室（Open-Top Chamber,OTC）的研究方法,探索高山林线植物的生理生态对模拟增温（2.9±0.5）℃的响应,并揭示亚高山林线优势植物的光合特性、叶氮含量和比叶重对温度升高的适应。结果表明:（1）在自然条件下的亚高山林线植物光合能力较低,但有较高的光合潜力。当达到CO2浓度和光照饱和条件时,植物表现出较高的光合能力;受低温、低气压等不利环境因素影响,加之强辐射下植物出现光合作用光抑制现象,植物的光量子产量（AQY）偏低。（2）随着光合有效辐射（PAR）增加,植物的净光合速率（Pn）先迅速增加再缓慢降低,气孔导度（Cond）和水汽压亏缺（VPD）增大,水分利用效率（WUE）先增大再降低;随着CO2浓度增加,Pn缓慢增加,Cond和气孔限制值（Ls）降低,WUE增大。（3）植物的羧化速率（CE）和暗呼吸速率（Rd）均较低,叶片中活化的Rubisco酶数量较少,叶肉细胞光合活性低;在饱和光强下,CO2浓度增加导致植物净光合速率减缓主要是由非气孔因素引起的。（4）植物叶片含氮量(Nmass)和最大净光合能力(Pmass)之间存在显著的线性相关关系,但由于物种间的差别,植物的光合氮利用效率（PNUE）差异显著,且草本植物的PNUE比乔灌木高。（5）温度升高情况下,植物普遍表现为光合能力（Pn）增强,光照过强导致糙皮桦产生光抑制,同时植物AQY、Rd和光呼吸速率（Rp）均随温度升高而增大,φi减小;温度升高,植物的Cond降低,Ls增大,Tr降低,WUE增大。（6）温度升高使叶Nmass平均提高了9.6%,PNUE升高;相同环境植物的Nmass具有相似性;升温使植物的比叶重（LMA）平均增加8.9%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 1.1 气候变暖导致全球气温升高
• 1.2 气候变暖对我国生态与环境的影响
• 1.3 温度对植物光合作用的影响
• 1.3.1 温度上升对植物生长的影响
• 1.3.2 温度上升对森林生态系统的影响
• 1.3.3 温度上升对陆地生态系统的影响
• 1.3.4 高温对植物光合作用的影响
• 1.4 光合特性研究方法简述
• 1.5 N素营养的生理研究
• 1.6 高山林线复合群落的研究概况
• 1.6.1 高山林线的界定及其重要性
• 1.6.2 高山林线研究概述
• 1.6.3 国内高山林线研究现状
• 2 存在的问题以及研究思路
• 3 研究的目的和意义
• 4 研究区概况
• 5 研究内容和研究方法
• 5.1 研究内容
• 5.2 研究方法
• 5.2.1 环境因子的测定
• 5.2.2 OTC增温及试验设计
• n-PAR、Cond-PAR、Tr-PAR、WUE-PAR向应曲线测定'>5.2.3 P_n-PAR、Cond-PAR、Tr-PAR、WUE-PAR向应曲线测定
• n-C_i、Cond-C_i、Tr-C_i、WUE-C_i响应曲线测定'>5.2.4 P_n-C_i、Cond-C_i、Tr-C_i、WUE-C_i响应曲线测定
• 5.2.5 叶比叶重测定
• 5.2.6 叶片氮的测定
• 5.2.7 数据统计和分析
• 6 结果与分析
• 6.1 光合作用的光响应特性
• n）对光合有效辐射（PAR）响应'>6.1.1 净光合速率（P_n）对光合有效辐射（PAR）响应
• 6.1.2 气孔导度（Cond）对光合有效辐射（PAR）的响应
• 6.1.3 水分利用效率（WUE）、蒸腾速率（Tr）对光合有效辐射（PAR）的响应
• 2浓度响应特性'>6.2 光合作用的CO₂浓度响应特性
• 2浓度（C_i）响应'>6.2.1 气孔导度（Cond）对胞间CO₂浓度（C_i）响应
• n）对胞间CO₂浓度（C_i）响应'>6.2.2 净光合速率（P_n）对胞间CO₂浓度（C_i）响应
• 2浓度（C_i）的响应'>6.2.3 水分利用效率（WUE）、蒸腾速率（Tr）对胞间CO₂浓度（C_i）的响应
• MAX与氮含量(N_MASS)和比叶重（LMA）的关系'>6.3 光合能力(P_MAX与氮含量(N_MASS)和比叶重（LMA）的关系
• 6.4 光合作用对模拟升温的响应
• 6.4.1 光响应过程对温度升高的响应
• 2响应过程对温度升高的响应'>6.4.2 CO₂响应过程对温度升高的响应
• 6.5 比叶重（LMA）对温度升高的适应
• 6.6 氮元素（N）对温度升高的适应
• mass)对温度升高的适应'>6.6.1 叶氮含量(N_mass)对温度升高的适应
• area)对温度升高的适应'>6.6.2 单位叶氮含量(N_area)对温度升高的适应
• 6.6.3 氮利用效率（PNUE）对温度升高的适应
• 7 结论与讨论
• 7.1 光合作用光响应过程
• 2响应过程'>7.2 光合作用CO₂响应过程
• 7.3 水分利用效率、蒸腾速率和气孔导度
• 7.4 叶片氮含量和单位叶面积
• 8 研究展望
• 参考文献
• 发表论文与参与项目
• 致谢