本文關(guān)鍵詞：不同槭屬植物幼苗對(duì)水分、光照及氮沉降的生理生態(tài)學(xué)響應(yīng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東大學(xué)》 2014年

不同槭屬植物幼苗對(duì)水分、光照及氮沉降的生理生態(tài)學(xué)響應(yīng)

郭霄  

【摘要】：全球變化,包括局部地區(qū)干旱及氮沉降等,正變得日益嚴(yán)重。全球環(huán)境變化也使得森林光照異質(zhì)性的發(fā)生頻率增加。森林植被正面臨著前所未有的生存壓力,而森林植被將如何采取生理生態(tài)學(xué)措施適應(yīng)變化的環(huán)境,成為生態(tài)學(xué)家研究的熱點(diǎn)。本研究選取了中國(guó)暖溫帶常見的幾種槭屬植物：三角楓(Acer buergerianum Miquel),青榨槭(Acer davidii Franch),元寶槭(Acer truncatum Bunge)及櫟屬的栓皮櫟(Quercus variabilis Blume),研究不同的水分、光照及氮沉降對(duì)其生長(zhǎng)形態(tài)、葉形態(tài)、葉綠素含量及葉綠素?zé)晒馓卣�、氣體交換特征、生物量及其分配格局等生理生態(tài)學(xué)特征的影響。本研究從功能性狀的角度揭示森林植被對(duì)水分、光照及氮沉降的響應(yīng)機(jī)制,將有助于理解及預(yù)測(cè)未來氣候變化對(duì)森林植被的影響,并能夠?yàn)橹脖换謴?fù)、森林管理、制定區(qū)域生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及暖溫帶自然資源的開發(fā)利用等方面提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與理論依據(jù)。 三角楓及青榨槭均為中國(guó)本土種。光照及水分是影響森林植被生存及生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子,關(guān)于干旱及遮蔭相互作用的研究已有許多報(bào)道,但是未有一致的結(jié)論。關(guān)于干旱及遮蔭相互作用的幾種假設(shè)分別認(rèn)為遮蔭能夠減輕(“促進(jìn)理論”)或者加重(“權(quán)衡理論”)干旱的負(fù)面作用,以及遮蔭對(duì)干旱的影響沒有任何作用(“獨(dú)立作用理論”)。本實(shí)驗(yàn)采用正交設(shè)計(jì),共設(shè)置了5個(gè)水分水平(15%、35%、55%、75%與95%的飽和持水量)及2個(gè)光照水平(10%與66%的全光照),對(duì)三角楓及青榨槭進(jìn)行了123天的處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn),干旱及遮蔭不同程度地抑制了三角楓及青榨槭的生長(zhǎng)。遮蔭顯著減少了三角楓的生長(zhǎng)指標(biāo)、生物量指標(biāo)及葉片尺寸,增加了葉綠素含量、葉片水分含量及比葉面積。遮蔭顯著減少了青榨槭的生長(zhǎng)指標(biāo)、生物量指標(biāo),增加了葉綠素含量、葉片水分含量及比葉面積,但是對(duì)葉片大小沒有顯著影響。干旱顯著降低了三角楓及青榨槭的生長(zhǎng)指標(biāo)、生物量指標(biāo)及葉片尺寸。三角楓總體來說具有更高的可塑性。 對(duì)大多數(shù)測(cè)量指標(biāo)而言,光照及水分的交互作用對(duì)兩個(gè)物種的影響達(dá)到了顯著水平,因此本研究不支持“獨(dú)立作用理論”。對(duì)兩物種來說,在高光照條件下,處在較高的水分狀態(tài)下(55%-95%的飽和持水量)幼苗生物量往往是干旱環(huán)境中幼苗的數(shù)倍。而在遮蔭環(huán)境下,處在較高的水分狀態(tài)下(55%-95%的飽和持水量)幼苗生物量?jī)H僅略高于干旱環(huán)境中幼苗。說明遮蔭可以在一定程度上緩解干旱對(duì)兩樹種幼苗的負(fù)面作用,本研究基本支持“促進(jìn)理論”。異速生長(zhǎng)分析發(fā)現(xiàn),光照及水分顯著影響了三角楓的莖生物量比及葉生物量比,以及青榨槭的莖生物量比,但是對(duì)兩物種的根生物量比及根冠比沒有影響。水分對(duì)根冠比的影響不顯著也是“促進(jìn)理論”的特征之一。高于15%飽和持水量的土壤水分含量是保持兩物種幼苗生存生長(zhǎng)的必要條件,對(duì)森林冠幅的常規(guī)修剪可以加速幼苗生長(zhǎng),促進(jìn)植被恢復(fù)及群落演替。 為了揭示林窗形成對(duì)林下不同演替階段喬木幼苗的影響,采用演替中期種元寶槭及演替后期種栓皮櫟作為研究對(duì)象,設(shè)置了為期一個(gè)生長(zhǎng)季的盆栽控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)共有三個(gè)處理：(1)持續(xù)低光照處理,用以模擬林下環(huán)境；(2)持續(xù)高光照處理,用以模擬林窗環(huán)境；(3)先低光照后高光照處理(光照轉(zhuǎn)換處理),用以模擬林窗的形成。實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)整株及葉片水平的的形態(tài)學(xué)及生理學(xué)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量,并對(duì)光照轉(zhuǎn)換完成后的光照轉(zhuǎn)換處理及持續(xù)高光強(qiáng)處理下新長(zhǎng)出的葉性狀(新葉)進(jìn)行了測(cè)量。相對(duì)于持續(xù)弱光的情況,光照轉(zhuǎn)換處理下兩物種的生物量都有所增加,葉片水分含量、比葉面積及葉綠素含量則有所降低。相對(duì)于持續(xù)弱光的情況,光照轉(zhuǎn)換處理增加了元寶槭冠幅,降低了根冠比及葉片尺寸。然而,相對(duì)于持續(xù)弱光的情況,光照轉(zhuǎn)換處理增加了栓皮櫟的基徑、實(shí)際量子產(chǎn)量及光化學(xué)淬滅,減少了最大量子產(chǎn)量。不同的光照處理未能改變栓皮櫟的生物量分配。兩個(gè)物種的最大量子產(chǎn)量在光照轉(zhuǎn)換后均急速下降,之后緩慢上升,且元寶槭幼苗的最大量子產(chǎn)量恢復(fù)速度快于栓皮櫟。持續(xù)低光及持續(xù)高光處理下,兩物種的實(shí)際量子產(chǎn)量隨時(shí)間推移而下降。 元寶槭幼苗在光照轉(zhuǎn)換后光照轉(zhuǎn)換處理下新長(zhǎng)出的葉片要顯著小于持續(xù)高光處理下的新葉。但是元寶槭幼苗在光照轉(zhuǎn)換處理及持續(xù)高光處理下新葉的葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)并無(wú)差異。栓皮櫟幼苗在光照轉(zhuǎn)換處理下的新葉尺寸與持續(xù)高光處理下未見差異,而葉綠素?zé)晒怙@著高于持續(xù)高光處理。元寶槭總體上具有更高的表型可塑性,而栓皮櫟在葉綠素含量及葉綠素?zé)晒夥矫娴目伤苄愿摺煞N落葉喬木對(duì)不同光照的響應(yīng)機(jī)制在光照吸收及利用方面基本相同,但在生物量分配方面有較大差異。 不斷增加的大氣氮沉降極大地影響著森林生態(tài)系統(tǒng)及城市生態(tài)系統(tǒng)。元寶槭廣泛分布在中國(guó)北部、朝鮮半島及日本,且在城市街道、公園及庭院多有種植,具有重要的生態(tài)功能及景觀價(jià)值。在其廣泛分布區(qū)內(nèi),大氣氮沉降也具有較大差異。本實(shí)驗(yàn)設(shè)置了較大跨度的氮沉降速率梯度,從現(xiàn)行的氮沉降速率到未來或能夠達(dá)到的氮沉降速率,對(duì)元寶槭幼苗進(jìn)行了為期一個(gè)生長(zhǎng)季的模擬氮沉降處理,并對(duì)幼苗的生長(zhǎng)、生物量指標(biāo)及分配、葉形態(tài)特征、氣體交換及葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)進(jìn)行了測(cè)量。適度氮沉降促進(jìn)了株高、基徑、總生物量、葉片尺寸、氣體交換參數(shù)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)然而極端重度氮沉降(20gNm-2y-1)下并未表現(xiàn)出這種促進(jìn)作用。葉綠素含量、生物量分配格局、葉延展性、葉片水分含量及比葉面積并未受氮沉降影響。氮沉降臨界值應(yīng)該在一定區(qū)域,一定時(shí)間段內(nèi),針對(duì)某一特定物種的發(fā)育階段進(jìn)行定義。氮沉降臨界值還應(yīng)該考慮土壤緩沖能力。本研究中,暖溫帶種植的一年生元寶槭幼苗中,氮沉降對(duì)幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用的臨界值約為(20gNm-2y-1。 總之,三角楓及青榨槭幼苗對(duì)干旱及遮蔭均具有一定的耐受能力,遮蔭在一定程度上緩解了干旱的負(fù)面效果。林窗的形成促進(jìn)了元寶槭及栓皮櫟幼苗的生長(zhǎng),總體來看元寶槭幼苗比栓皮櫟幼苗具有更高的表型可塑性,而栓皮櫟幼苗在葉綠素?zé)晒夥矫娴目伤苄愿�。適度的氮沉降促進(jìn)了元寶槭幼苗的生長(zhǎng),而過量的氮沉降速率下,促進(jìn)作用消失。本研究將為植被恢復(fù)中的物種選擇提供科學(xué)依據(jù),為育種造林及森林管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S792.35
【目錄】：

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4 張維娜;廖周瑜;;氮沉降增加對(duì)森林植物影響的研究進(jìn)展[J];環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊;2009年03期

5 榮海;洪偉;吳承禎;范海蘭;李鍵;陳燦;;模擬氮沉降對(duì)溫郁金葉叢期葉面積形成的影響[J];福建林學(xué)院學(xué)報(bào);2011年01期

6 劉文飛;樊后保;袁穎紅;沈芳芳;黃榮珍;李燕燕;廖迎春;;杉木人工林凋落物量動(dòng)態(tài)對(duì)氮沉降增加的響應(yīng)[J];中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年04期

7 薛璟花,莫江明,李炯,方運(yùn)霆,李德軍;氮沉降對(duì)外生菌根真菌的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2004年08期

8 方華;莫江明;;氮沉降對(duì)森林凋落物分解的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2006年09期

9 樊后保;黃玉梓;裘秀群;王強(qiáng);陳秋鳳;劉文飛;徐雷;;模擬氮沉降對(duì)杉木人工林凋落物氮素含量及歸還量的影響[J];江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2007年01期

10 雒守華;胡庭興;張健;戴洪忠;涂利華;李仁洪;黃立華;;華西雨屏區(qū)光皮樺林土壤呼吸對(duì)模擬氮沉降的響應(yīng)[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2010年09期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 蘇成國(guó);尹斌;朱兆良;沈其榮;;農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的氨揮發(fā)與大氣濕沉降及其環(huán)境污染研究(摘要)[A];中國(guó)地壤學(xué)會(huì)第十次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨第五屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會(huì)文集（面向農(nóng)業(yè)與環(huán)境的土壤科學(xué)專題篇）[C];2004年

2 李涵茂;胡正華;楊燕萍;李岑子;;模擬氮沉降對(duì)北亞熱帶落葉闊葉林土壤呼吸的影響[A];第二屆中國(guó)林業(yè)學(xué)術(shù)大會(huì)——S10 林業(yè)與氣候變化論文集[C];2009年

3 涂利華;胡庭興;張健;何遠(yuǎn)洋;田祥宇;肖銀龍;景建飛;;模擬氮沉降對(duì)華西雨屏區(qū)慈竹林土壤活性有機(jī)碳庫(kù)和根生物量的影響[A];第二屆中國(guó)林業(yè)學(xué)術(shù)大會(huì)——S10 林業(yè)與氣候變化論文集[C];2009年

4 曹裕松;李志安;傅聲雷;;模擬氮沉降對(duì)華南荷木林土壤呼吸的影響[A];第三屆全國(guó)植物生態(tài)學(xué)前沿論壇第三屆全國(guó)克隆植物生態(tài)學(xué)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2009年

5 劉學(xué)軍;;大氣氮素沉降及其對(duì)我國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分輸入的影響[A];第九屆中國(guó)青年土壤科學(xué)工作者學(xué)術(shù)討論會(huì)暨第四屆中國(guó)青年植物營(yíng)養(yǎng)與肥料科學(xué)工作者學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2004年

6 王杰;馬紅亮;高人;;添加外源氮、單寧酸和酚類化合物對(duì)森林土壤氮素的影響[A];中國(guó)地理學(xué)會(huì)百年慶典學(xué)術(shù)論文摘要集[C];2009年

7 王燕麗;肖化云;劉叢強(qiáng);;法國(guó)梧桐、桂花、樟樹葉片氮同位素對(duì)貴陽(yáng)大氣氮源的示蹤研究[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第13屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

8 肖化云;劉叢強(qiáng);;苔蘚氮同位素估算大氣氮干/濕沉降量的方法探討[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第13屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 本報(bào)記者 童岱;[N];北京科技報(bào);2010年

2 周飛;[N];廣東科技報(bào);2010年

3 洪流 學(xué)紅;[N];中國(guó)綠色時(shí)報(bào);2006年

4 記者 林琳;[N];中國(guó)氣象報(bào);2007年

5 周飛 方運(yùn)霆;[N];廣東科技報(bào);2009年

6 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 副教授 巨曉棠 博士生 寇長(zhǎng)林;[N];農(nóng)資導(dǎo)報(bào);2004年

7 秦亞洲;[N];新華每日電訊;2005年

8 張紅梅;[N];中國(guó)綠色時(shí)報(bào);2004年

9 本報(bào)記者 葉青;[N];廣東科技報(bào);2010年

10 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心教授 侯彥林;[N];中華合作時(shí)報(bào);2003年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 涂利華;模擬氮沉降對(duì)華西雨屏區(qū)苦竹人工林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程和特征的影響[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

2 郭霄;不同槭屬植物幼苗對(duì)水分、光照及氮沉降的生理生態(tài)學(xué)響應(yīng)[D];山東大學(xué);2014年

3 丁文娟;氮沉降對(duì)麻櫟和刺槐的生理生態(tài)特征及種間關(guān)系的影響[D];山東大學(xué);2012年

4 汪金松;模擬氮沉降對(duì)暖溫帶油松林土壤碳循環(huán)過程的影響[D];北京林業(yè)大學(xué);2013年

5 黃玉梓;模擬氮沉降對(duì)杉木人工林碳庫(kù)及其化學(xué)機(jī)理的影響[D];福建農(nóng)林大學(xué);2009年

6 馮明磊;三峽地區(qū)小流域氮循環(huán)及其對(duì)水體氮含量的影響[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

7 鄭偉;植物幼苗生長(zhǎng)對(duì)策研究[D];東北師范大學(xué);2011年

8 張南翼;模擬增溫和氮沉降對(duì)松嫩草原土壤養(yǎng)分狀況的影響[D];東北師范大學(xué);2013年

9 林杉;三峽庫(kù)區(qū)不同土地利用方式下土壤N_2O排放研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

10 張方敏;美國(guó)森林碳源匯分布的模擬研究[D];南京信息工程大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 榮海;模擬氮沉降對(duì)溫郁金生態(tài)系統(tǒng)的影響[D];福建農(nóng)林大學(xué);2010年

2 沈芳芳;模擬氮沉降對(duì)杉木人工林土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響[D];江西農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

3 李凱;模擬氮沉降對(duì)亞熱帶森林演替代表樹種光合生理和光譜反射的影響[D];西南大學(xué);2012年

4 劉勤;模擬增溫和氮沉降對(duì)幾種菊科入侵植物生長(zhǎng)及形態(tài)屬性的影響[D];成都理工大學(xué);2012年

5 蔡玉婷;模擬氮沉降對(duì)人工幼林土壤氮?jiǎng)討B(tài)及溫室氣體排放影響研究[D];華南理工大學(xué);2013年

6 李明月;氮沉降和干旱對(duì)木荷幼苗生理生態(tài)特征的影響[D];福建師范大學(xué);2013年

7 陶欣桐;氮沉降及混合型酸雨脅迫對(duì)亞熱帶典型樹種光合、水分生理特征的影響[D];浙江農(nóng)林大學(xué);2013年

8 謝小贊;亞熱帶典型植物對(duì)酸雨和氮沉降脅迫的高光譜響應(yīng)研究[D];浙江農(nóng)林大學(xué);2010年

9 蔡祖凱;氮沉降對(duì)杉木人工林土壤有機(jī)質(zhì)含量及纖維素酶活性的影響[D];福建農(nóng)林大學(xué);2010年

10 劉仁燕;模擬氮沉降對(duì)三峽庫(kù)區(qū)兩種土壤碳、氮和鹽基離子淋失的影響[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：不同槭屬植物幼苗對(duì)水分、光照及氮沉降的生理生態(tài)學(xué)響應(yīng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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