增强UV-B辐射对暖温带落叶阔叶林下土庄绣线菊水分生理和氮素利用及形态特性的影响

【摘要】：在中国北方大部分地区,水分始终是影响植物生长和分布的最主要限制性因子之一,植物在其生长期经常遭受水分胁迫。不仅如此,随着大气同温层中臭氧浓度的减少,过量的有害紫外辐射(主要是UV-B,280nm-320nm)将穿透大气层达到地球表面。随着全球变化的加剧,这些地区的植物将不可避免地受UV-B和水分胁迫的共同作用。 本实验是在北京东灵山暖温带森林生态系统中,选择常见灌丛土庄绣线菊(Spiraea pubescens),建立UV-B控制实验。连续三个生长季每天增补9.4kJ?m-2的辐射剂量,模拟臭氧衰减17%时近地表面UV-B辐射的增强。本实验的目的是观测在野外环境下,长时间人工增强UV-B辐射对土庄绣线菊水分生理、氮素利用以及形态特征的影响。具体对以下指标进行测定:叶片的气孔导度、碳同位素比率(δ~(13) C)、叶含水量、叶面积、水分利用效率(WUE)、叶全氮含量、叶氮素再吸收率。 实验结果表明,增强UV-B辐射显著减少了土庄绣线菊的叶面积(50.1%),提高了叶片全氮含量(102%),处理植株的氮素再吸收率比对照植株高出50.9%。同时,UV-B辐射还在一定程度上(尽管统计显示不显著)降低了气孔导度(16.1%)、胞间CO2浓度与大气CO2浓度之比(Ci/Ca) (4.0%)、提高了碳同位素比率(δ~(13) C)(20.5‰)、叶含水量(3.1%)及比叶重(SLW)(5.2%),从而导致水分利用效率(WUE)的增加(4.1%),植物的抗旱能力增强。值得注意的是,深层土壤(30-40cm)含水量变化会影响气孔导度、δ~(13) C、WUE对紫外辐射的响应程度:在土壤干旱的季节(6月和9月),气孔导度、δ~(13)C、WUE这些指标处理和对照的差异很小,但是当土壤水分充足时(7月和8月),处理和对照的差异就较为显著。另外,随着实验处理时间的延长UV-B的效应变得不显著。相关分析表明,UV-B辐射降低了土壤含水量(30-40cm)与土庄绣线菊叶含水量、δ~(13) C、Ci/Ca、气孔导度的相关系数,增强了WUE与土壤含水量的相关性,这也许是由于UV-B辐射增强了WUE对土壤水分变化的敏感性。本研究的结果表明UV-B辐射对土庄绣线菊的形态和生长有显著的影响,但对主要水分生理指标影响不显著。 【关键词】：暖温带落叶阔叶林 土庄绣线菊 UV-B辐射 碳同位素分差 水分利用效率 营养再吸收
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（植物研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：Q945.78
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 UV-B 辐射对植物影响的研究进展9-17
• 1. 为什么研究UV-B 辐射对植物的影响9-10
• 2. 与UV-B 辐射相关的基本概念10-12
• 2.1 紫外线的生物有效性10
• 2.2 辐射放大因子10-12
• 3. 国内外UV-B 研究进展及存在的问题12-15
• 3.1 研究进展12-14
• 3.2 UV-B 研究中尚未解决的一些问题14-15
• 4. 本研究要解决的科学问题15-17
• 第二章 实验设计及研究地点概况17-22
• 1. 研究区的自然概况17-20
• 1.1 地理位置17
• 1.2 气候因子17
• 1.3 森林植被类型17-20
• 2. 研究材料20
• 3. 实验设计20-21
• 4. 取样时间21
• 5. 统计分析21-22
• 第三章 增强 UV-B 辐射对土庄绣线菊形态特征的影响22-27
• 1. 引言22
• 2. 实验方法22-23
• 2.1 活体叶叶面积22-23
• 2.2 活体叶叶片厚度23
• 2.3 其他可见伤害23
• 3. 结果与分析23-25
• 3.1 活体叶叶面积23-24
• 3.2 活体叶叶片厚度24
• 3.3 植株的其他方面24-25
• 4. 讨论25-27
• 第四章 增强 UV-B 辐射对土庄绣线菊水分利用效率的影响27-40
• 1. 引言27-30
• 1.1 气孔导度27
• 1.2 水分利用效率27-30
• 2. 测定方法30-31
• 2.1 气孔导度30
• 2.2 水分利用效率及相关指标30-31
• 2.3 叶片Ci/Ca31
• 2.4 叶片含水量31
• 2.5 样地土壤含水量31
• 3. 结果与分析31-38
• 3.1 气孔导度31-34
• 3.2 水分利用效率34-35
• 3.3 叶片Ci/Ca35-36
• 3.4 叶片水分含量36-37
• 3.5 样地土壤含水量37-38
• 4. 讨论38-40
• 第五章 增强 UV-B 辐射对土庄绣线菊氮素吸收的影响40-46
• 1. 引言40-41
• 2. 测定方法41
• 2.1 生长旺盛季节叶片含氮量41
• 2.2 叶氮再吸收41
• 3. 结果与分析41-44
• 3.1 生长旺盛季节叶片含氮量41-43
• 3.2 叶氮再吸收43-44
• 4. 讨论44-46
• 第六章 结论和今后工作的建议46-49
• 1 主要结论46-47
• 2 今后工作的几点建议47-49
• 参考文献49-59
• 硕士期间发表和待发表文章目录59-60
• 致谢60

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