崇明东滩围垦芦苇生长和繁殖对大气温度升高的响应

论文摘要

全球气候变化已经成为不容置疑的事实。根据IPCC（2007）第四次评估报告预测,从现在开始到2100年,全球平均气温将升高1.4-4.0℃。湿地是由水陆相互作用形成,具有独特的物理、化学和生物学结构和功能,对气候变暖的响应必定有别于其他系统,因此温度升高对湿地植物的影响必定也与其他环境中的植物不同。本研究采用开顶式生长室（OTCs）模拟增温的方法,研究了温度升高条件下上海市崇明岛东滩围垦区湿地植物芦苇生长,繁殖和重要生理特征的变化趋势和规律,对于预测未来气候变化条件下湿地植物的生长状况,群落结构和植被生产力变化具有重要参考价值。研究结果表明：1)温度升高条件下,3月5日和3月20日芦苇发芽数、芽高、芽生物量与对照相比均显著增加,这说明升温促进了芽的生长。对株高的动态研究发现,温度升高使4至9月的株高显著增加。对基径的动态研究发现,除5月份以外,升温时基径的变化不明显。升温时株高增加,基径变化不明显,这会使芦苇植株易倒伏,对芦苇的生长是不利的。升温显著增加了RGR,这说明,温度升高加快了芦苇的生长速率。对Rb的研究表明,从萌发开始,芦苇的生长对温度升高的响应程度呈现出逐渐减少的趋势,响应的最大值出现在萌发期。2)温度升高对叶片数量和叶间距影响不显著,使底叶高度显著增加,这表明升温时株高增加的方式为：在叶片数量和叶间距不变的情况下,包括底叶在内所有叶片的高度整体增加。温度升高时,叶长和叶宽与对照相比,分别显著增加了8.7%,8.6%；底叶面积变化不明显,顶叶面积显著增加了43.6%。对叶面积的动态研究发现,温度升高使4至9月的叶面积显著增加。进一步研究发现,升温对叶质比（LMR）的影响并不明显,对比叶面积（SLA）和叶面积比率（LAR）有显著的影响,表现为SLA和LAR值随温度升高而明显降低。3)温度升高使地上部分生物量显著增加,地上部分以60cm为一层,0-60cm,60-120cm,120-180cm,>180cm分别比对照显著增加了27.9%、36.6%、38.2%、41.4%。地下部分20cm为一层,温度升高时,上层（0-20cm）显著增加了35.9%,中层（20-40cm）显著减少了23.0%,下层（40-60cm）变化不明显。温度升高对不同器官生物量的影响并不相同,根、茎、叶的生物量显著增加,花的生物量显著减少。研究还发现,在温度升高时,根和花生物量占总生物量的比例显著下降,茎和叶生物量所占比例显著增加。4)温度升高时,开花个体数和开花率分别显著减少了37.5%,83.4%。温度升高改变了花序的形状,除了花序轮数以外,花序高、花颈长、轮距、小枝数、小枝长、穗数、穗长、花数/轮、花数/小枝,花数/株在温度升高时均显著减少。此外,还发现温度升高显著减少了种子数量和种子总数,减少幅度分别为25.0%,48.9%。由此可见,温度升高对芦苇繁殖的抑制作用既体现在开花和种子数量上,又体现在花序的形状和大小上。5)不同生理特征对温度升高的响应不同。在Pn-PAR曲线中,温度升高显著增加了芦苇净光合速率,使芦苇光补偿点和光饱和点显著提高。升温对气孔导度的影响与PAR有关,当PAR<900μmol.m-2.s-1时,气孔导度增加；当PAR>900μmol.m-2.s-1时,气孔导度降低。还发现,升温显著提高了蒸腾作用,降低了水分利用效率,对土壤呼吸速率的提高具有一定的促进作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的
• 1.3 研究内容
• 1.4 研究意义
• 第二章 国内外研究进展
• 2.1 大气温度升高对植物生长的影响
• 2.2 大气温度升高对植物生物量的影响
• 2.3 大气温度升高对植物形态结构的影响
• 2.4 大气温度升高对植物繁殖的影响
• 2.5 大气温度升高对植物生理特征的影响
• 2.5.1 大气温度升高对植物光合作用的影响
• 2.5.2 大气温度升高对植物土壤呼吸的影响
• 2.5.3 大气温度升高对植物其他生理特征的影响
• 2.6 大气温度升高对植物物候的影响
• 2.7 大气温度升高对芦苇的影响
• 第三章 材料与方法
• 3.1 研究区域概况
• 3.1.1 上海市崇明岛地理概况
• 3.1.2 上海市崇明岛东滩湿地概况
• 3.1.3 上海市崇明岛东滩芦苇群落概况
• 3.2 研究对象与研究方法
• 3.2.1 研究对象介绍
• 3.2.2 开顶式生长室及升温作用
• 3.2.3 实验设计和土壤条件
• 3.2.4 植物样品采集及参数测定
• 3.3 数据计算与统计分析
• 3.4 技术路线
• 第四章 研究结果与分析
• 4.1 大气温度升高对芦苇生长的影响
• 4.1.1 大气温度升高对芦苇单株生长的影响
• 4.1.2 大气温度升高对芦苇单叶生长的影响
• 4.1.3 大气温度升高对芦苇生物量分配的影响
• 4.1.4 大气温度升高对芦苇群落生长的影响
• 4.2 大气温度升高对芦苇繁殖的影响
• 4.2.1 大气温度升高对芦苇开花率的影响
• 4.2.2 大气温度升高对芦苇花序结构的影响
• 4.2.3 大气温度升高对芦苇种子数量的影响
• 4.3 大气温度升高对芦苇部分生理特征的影响
• 4.3.1 大气温度升高对芦苇净光合速率的影响
• 4.3.2 大气温度升高对芦苇气孔导度与蒸腾速率的影响
• 4.3.3 大气温度升高对芦苇水分利用效率的影响
• 4.3.4 大气温度升高对芦苇土壤呼吸的影响
• 第五章 结论、讨论与展望
• 5.1 结论与讨论
• 5.1.1 生长
• 5.1.2 繁殖
• 5.1.3 生理特征
• 5.2 研究不足与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢