增強(qiáng)UV-B輻射對暖溫帶落葉闊葉林下土莊繡線菊水分生理和氮素利用及形態(tài)特性的影響

【摘要】：在中國北方大部分地區(qū),水分始終是影響植物生長和分布的最主要限制性因子之一,植物在其生長期經(jīng)常遭受水分脅迫。不僅如此,隨著大氣同溫層中臭氧濃度的減少,過量的有害紫外輻射(主要是UV-B,280nm-320nm)將穿透大氣層達(dá)到地球表面。隨著全球變化的加劇,這些地區(qū)的植物將不可避免地受UV-B和水分脅迫的共同作用。 本實(shí)驗(yàn)是在北京東靈山暖溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)中,選擇常見灌叢土莊繡線菊(Spiraea pubescens),建立UV-B控制實(shí)驗(yàn)。連續(xù)三個(gè)生長季每天增補(bǔ)9.4kJ?m-2的輻射劑量,模擬臭氧衰減17%時(shí)近地表面UV-B輻射的增強(qiáng)。本實(shí)驗(yàn)的目的是觀測在野外環(huán)境下,長時(shí)間人工增強(qiáng)UV-B輻射對土莊繡線菊水分生理、氮素利用以及形態(tài)特征的影響。具體對以下指標(biāo)進(jìn)行測定:葉片的氣孔導(dǎo)度、碳同位素比率(δ~(13) C)、葉含水量、葉面積、水分利用效率(WUE)、葉全氮含量、葉氮素再吸收率。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,增強(qiáng)UV-B輻射顯著減少了土莊繡線菊的葉面積(50.1%),提高了葉片全氮含量(102%),處理植株的氮素再吸收率比對照植株高出50.9%。同時(shí),UV-B輻射還在一定程度上(盡管統(tǒng)計(jì)顯示不顯著)降低了氣孔導(dǎo)度(16.1%)、胞間CO2濃度與大氣CO2濃度之比(Ci/Ca) (4.0%)、提高了碳同位素比率(δ~(13) C)(20.5‰)、葉含水量(3.1%)及比葉重(SLW)(5.2%),從而導(dǎo)致水分利用效率(WUE)的增加(4.1%),植物的抗旱能力增強(qiáng)。值得注意的是,深層土壤(30-40cm)含水量變化會影響氣孔導(dǎo)度、δ~(13) C、WUE對紫外輻射的響應(yīng)程度:在土壤干旱的季節(jié)(6月和9月),氣孔導(dǎo)度、δ~(13)C、WUE這些指標(biāo)處理和對照的差異很小,但是當(dāng)土壤水分充足時(shí)(7月和8月),處理和對照的差異就較為顯著。另外,隨著實(shí)驗(yàn)處理時(shí)間的延長UV-B的效應(yīng)變得不顯著。相關(guān)分析表明,UV-B輻射降低了土壤含水量(30-40cm)與土莊繡線菊葉含水量、δ~(13) C、Ci/Ca、氣孔導(dǎo)度的相關(guān)系數(shù),增強(qiáng)了WUE與土壤含水量的相關(guān)性,這也許是由于UV-B輻射增強(qiáng)了WUE對土壤水分變化的敏感性。本研究的結(jié)果表明UV-B輻射對土莊繡線菊的形態(tài)和生長有顯著的影響,但對主要水分生理指標(biāo)影響不顯著。 【關(guān)鍵詞】：暖溫帶落葉闊葉林 土莊繡線菊 UV-B輻射 碳同位素分差 水分利用效率 營養(yǎng)再吸收
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（植物研究所）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：Q945.78
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 UV-B 輻射對植物影響的研究進(jìn)展9-17
• 1. 為什么研究UV-B 輻射對植物的影響9-10
• 2. 與UV-B 輻射相關(guān)的基本概念10-12
• 2.1 紫外線的生物有效性10
• 2.2 輻射放大因子10-12
• 3. 國內(nèi)外UV-B 研究進(jìn)展及存在的問題12-15
• 3.1 研究進(jìn)展12-14
• 3.2 UV-B 研究中尚未解決的一些問題14-15
• 4. 本研究要解決的科學(xué)問題15-17
• 第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及研究地點(diǎn)概況17-22
• 1. 研究區(qū)的自然概況17-20
• 1.1 地理位置17
• 1.2 氣候因子17
• 1.3 森林植被類型17-20
• 2. 研究材料20
• 3. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)20-21
• 4. 取樣時(shí)間21
• 5. 統(tǒng)計(jì)分析21-22
• 第三章 增強(qiáng) UV-B 輻射對土莊繡線菊形態(tài)特征的影響22-27
• 1. 引言22
• 2. 實(shí)驗(yàn)方法22-23
• 2.1 活體葉葉面積22-23
• 2.2 活體葉葉片厚度23
• 2.3 其他可見傷害23
• 3. 結(jié)果與分析23-25
• 3.1 活體葉葉面積23-24
• 3.2 活體葉葉片厚度24
• 3.3 植株的其他方面24-25
• 4. 討論25-27
• 第四章 增強(qiáng) UV-B 輻射對土莊繡線菊水分利用效率的影響27-40
• 1. 引言27-30
• 1.1 氣孔導(dǎo)度27
• 1.2 水分利用效率27-30
• 2. 測定方法30-31
• 2.1 氣孔導(dǎo)度30
• 2.2 水分利用效率及相關(guān)指標(biāo)30-31
• 2.3 葉片Ci/Ca31
• 2.4 葉片含水量31
• 2.5 樣地土壤含水量31
• 3. 結(jié)果與分析31-38
• 3.1 氣孔導(dǎo)度31-34
• 3.2 水分利用效率34-35
• 3.3 葉片Ci/Ca35-36
• 3.4 葉片水分含量36-37
• 3.5 樣地土壤含水量37-38
• 4. 討論38-40
• 第五章 增強(qiáng) UV-B 輻射對土莊繡線菊氮素吸收的影響40-46
• 1. 引言40-41
• 2. 測定方法41
• 2.1 生長旺盛季節(jié)葉片含氮量41
• 2.2 葉氮再吸收41
• 3. 結(jié)果與分析41-44
• 3.1 生長旺盛季節(jié)葉片含氮量41-43
• 3.2 葉氮再吸收43-44
• 4. 討論44-46
• 第六章 結(jié)論和今后工作的建議46-49
• 1 主要結(jié)論46-47
• 2 今后工作的幾點(diǎn)建議47-49
• 參考文獻(xiàn)49-59
• 碩士期間發(fā)表和待發(fā)表文章目錄59-60
• 致謝60

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