發(fā)布時(shí)間：2018-02-27 01:34

  本文關(guān)鍵詞： CO_2濃度升高 夏季夜間增溫 氮沉降 降雨量 降雨頻次 羊草 生物量 光合能力 無(wú)性繁殖　出處：《東北師范大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著工業(yè)氣體的排放、溫室效應(yīng)的加劇以及人類活動(dòng)等原因,以CO2濃度升高、溫度增加、氮沉降和降雨格局變化為特征的全球變化已成為毋庸置疑的事實(shí)。羊草(Leymus chinensis),作為一種多年生根莖型禾草,具有較強(qiáng)的抗旱和耐鹽堿能力,同時(shí)它因較好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及良好的適口性成為一種重要的牧草。然而,隨著氣候變化以及草地管理不當(dāng)?shù)仍虿莸孛娣e現(xiàn)已逐年減少,草地生產(chǎn)力也隨之降低。在未來氣候變化的背景下,羊草生長(zhǎng)發(fā)育及生產(chǎn)力是如何響應(yīng)這種變化以及產(chǎn)生變化的成因是什么尚不清楚,為此,本文通過模擬CO2濃度升高(380±20μmol mol"1,760±20μmol mol-1),夏季夜間增溫(+4℃),氮沉降(+10g m-2),降雨量(降雨量±40%)和降雨頻次的變化,從羊草個(gè)體和種群的角度探討羊草生物量、光合能力及無(wú)性繁殖是如何響應(yīng)氣候變化的,并闡述羊草的適應(yīng)對(duì)策。一方面挖掘羊草生產(chǎn)力響應(yīng)氣候變化的原因和適應(yīng)機(jī)理,另一方面為日后草地管理保證羊草產(chǎn)量提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果和結(jié)論如下： (1)CO2濃度升高主要促進(jìn)羊草母株生物量而對(duì)子株生物量影響不顯著,在低氮時(shí)CO2對(duì)地上生物量的促進(jìn)作用不顯著,而在氮沉降的作用下CO2的促進(jìn)作用明顯增強(qiáng),這暗示CO2濃度升高對(duì)羊草生物量的影響可能受氮素調(diào)控；CO2濃度升高在低降雨量時(shí)增加根系生物量,而在正常和高降雨量,尤其是高降雨量時(shí)減少根系生物量,且隨著降雨量的增加對(duì)地上生物量的促進(jìn)作用減弱,這表明CO2濃度升高在低降雨量時(shí)對(duì)羊草生物量的促進(jìn)作用要強(qiáng)于在水分適宜的條件。夏季夜間增溫在低降雨量時(shí)減少羊草母株、子株生物量,隨著降雨量的增加對(duì)羊草的生物量累積的促進(jìn)作用增強(qiáng),這也暗示夜間增溫對(duì)羊草的影響受到水分的限制。氮沉降在低降雨量時(shí)對(duì)羊草地上生物量幾乎沒有作用,隨著降雨量的增加氮沉降的作用逐漸加強(qiáng),暗示氮沉降對(duì)羊草的影響也受到水分的限制。所以,CO2和夜間增溫分別受氮素和水分的限制,在未來CO2濃度和夏季夜間溫度共同升高的環(huán)境下羊草生產(chǎn)力的變化仍主要取決于降雨量和氮素水平。 (2)CO2濃度升高雖然使羊草發(fā)生“光合適應(yīng)”現(xiàn)象,但由于較高的底物濃度(CO2),胞間CO2濃度(Ci)較高,羊草的光合速率仍能維持在高于目前CO2的水平,但呼吸速率降低。和母株生物量的變化一致,CO2對(duì)羊草光合速率的促進(jìn)作用也是隨著降雨量的增加而逐漸減弱,在氮沉降的作用下逐漸加強(qiáng)。夏季夜間增溫通過增加呼吸速率拉動(dòng)庫(kù)需進(jìn)而增加次日的光合吸收,同時(shí)增加Jmax,這暗示羊草的光合能力得到提高,但在低降雨量時(shí)并沒有促進(jìn)作用。這也導(dǎo)致夜間增溫和CO2濃度升高對(duì)羊草凈光合速率的影響主要依靠降雨量。在低降雨量的條件下,施氮對(duì)羊草的凈光合速率沒有促進(jìn)作用,施氮和低降雨量導(dǎo)致的干旱對(duì)羊草凈光合速率有拮抗作用。所以在CO：倍增、夜間增溫、氮沉降且高降雨量處理下的凈光合速率最高,而所有低降雨量處理下的凈光合速率都降低,這表明水分是最主要限制因子。所以CO：濃度升高和夜間增溫以及氮沉降在降雨量適宜的條件下都可以通過促進(jìn)羊草的C吸收而累積生物量,但在低降雨量時(shí)只有CO2促進(jìn)羊草的光合吸收。 (3)CO2濃度升高在正常和高降雨量時(shí)沒有顯著促進(jìn)子株的輸出以及根莖的延展,這也是CO2濃度升高沒有顯著增加子株生物量的主要原因,但在氮沉降的作用下,CO2濃度升高顯著增加羊草的子株數(shù)和根莖的數(shù)量及長(zhǎng)度。這說明CO2濃度升高對(duì)羊草生物量的貢獻(xiàn)主要源于個(gè)體C吸收而非無(wú)性繁殖能力的增強(qiáng),但在氮沉降的作用下使羊草無(wú)性繁殖能力增強(qiáng)。夜間增溫對(duì)羊草無(wú)性繁殖能力的影響主要取決于水分,當(dāng)降雨量低于目前水平時(shí),夜間增溫輕微的減少子株的數(shù)量和生物量,而在降雨量增加時(shí)增加子株的數(shù)量和生物量,所以夜間增溫在水分適宜的條件下不僅可以通過個(gè)體C吸收還可以通過促進(jìn)羊草的無(wú)性繁殖能力來促進(jìn)生物量的累積。這也導(dǎo)致CO2濃度和夏季夜間溫度共同升高在氮沉降和降雨量增加時(shí)對(duì)羊草無(wú)性繁殖能力的促進(jìn)作用也得到增強(qiáng),而在降雨量減少時(shí)基本能維持在目前水平也可能產(chǎn)生抑制作用,這與降雨量的減少量有關(guān)。此外,氮沉降在夜間增溫的作用下對(duì)子株的促進(jìn)作用得到加強(qiáng),而氮沉降和低降雨量導(dǎo)致的干旱對(duì)羊草的無(wú)性繁殖能力有拮抗作用。 (4)羊草生物量和光合速率隨著降雨量的增加而增加,但當(dāng)總降雨量不變而降雨間隔時(shí)間增長(zhǎng)時(shí),羊草的氣孔導(dǎo)度降低,凈光合速率輕微的下降,地上生物量也略微減少,但并沒有達(dá)到顯著水平。根系生物量也并沒有隨著降雨頻次的改變發(fā)生顯著變化。所以,夏季降雨量對(duì)羊草生物量產(chǎn)量的影響要強(qiáng)于降雨頻次的改變。 綜上所述,在未來氣候變化(CO2濃度升高、夏季夜間溫度增加、氮沉降、降雨量變化)的背景下,降雨量仍是最關(guān)鍵的因子。在降雨量增加或保持不變的條件下,羊草的光合和無(wú)性繁殖能力增強(qiáng),羊草的生產(chǎn)力會(huì)得到提高；在夏季降雨量減少低于40%時(shí),羊草的光合和無(wú)性繁殖基本可以維持；而降雨量繼續(xù)減少會(huì)嚴(yán)重影響羊草的生長(zhǎng)發(fā)育。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S162.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1540580