本文關(guān)鍵詞：中國云杉屬植物地理分布的水力限制與增溫中文響應(yīng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：云杉屬植物是我國北方溫帶地區(qū)和西部高山地區(qū)主要的森林建群樹種,其分布沿經(jīng)緯度呈明顯的地理替代現(xiàn)象,且大量研究證實(shí)我國云杉屬各類群間親緣關(guān)系較近,存在很強(qiáng)的基因流和基因漸滲。這些親緣關(guān)系較近的云杉屬類群為我們研究限制植物分布的生理機(jī)制及其環(huán)境適應(yīng)性提供了理想的材料。此外,雖然云杉林作為寒溫帶和高山帶的主要植被類型對全球氣候變暖極其敏感,但不同地理分布的云杉類群碳代謝過程對增溫響應(yīng)的差異及機(jī)制并不清楚�；诖�,本論文通過野外同質(zhì)園(common garden)和室內(nèi)控制實(shí)驗(yàn)對我國廣布的主要云杉屬植物進(jìn)行了以下兩方面的研究：首先通過分析我國云杉屬不同植物類群地理分布的氣候因子特點(diǎn)及其水分生理生態(tài)特性,以期從植物水力限制的角度揭示我國云杉屬植物類群地理替代分布現(xiàn)象的成因；其次,通過人工增溫處理旨在探討增溫對不同海拔分布的云杉屬植物生長的影響及其碳代謝(光合作用和呼吸作用)響應(yīng)機(jī)制。研究結(jié)果如下：(1)通過分析我國云杉屬具有明顯地理替代分布現(xiàn)象的10個類群分布樣點(diǎn)的氣候因子信息和同質(zhì)園中枝(葉)水力特征、細(xì)胞耐脫水特性、葉片光合能力等13項(xiàng)水分相關(guān)的生理生態(tài)指標(biāo),發(fā)現(xiàn)：1)5個關(guān)鍵氣候因子在不同云杉類群的地理分布范圍間存在顯著差異。其中,最暖季降水量(PWQ)和最冷月最低溫(MTCM)在類群間的變異系數(shù)顯著高于類群內(nèi)的變異系數(shù),且各類群內(nèi)的變異系數(shù)較小。同時,PWQ和MTCM在主成分分析中的第一主成分中具有最高的載荷,表明PWQ和MTCM是導(dǎo)致云杉屬各類群植物呈地理替代分布的主要驅(qū)動因子。此外,除月平均晝夜溫差(MDTR)外,其余4個氣候因子與其分布點(diǎn)的經(jīng)緯度均成極顯著的相關(guān)關(guān)系。2)云杉屬各類群的枝(葉)木質(zhì)部抗氣穴化能力和細(xì)胞抗膨壓喪失能力主要受其原生境PWQ的影響,而細(xì)胞機(jī)械支撐能力(細(xì)胞壁彈性模數(shù),￡)和細(xì)胞儲水能力(單位干重飽和水含量,SWC)主要受其原生境MTCM的影響。即：低MTCM和PWQ地區(qū)分布的云杉屬類群具有高的木質(zhì)部抗氣穴化能力(低的Ps0 branch和P50 leaf)、細(xì)胞抗膨壓喪失能力(低的πtlp)和機(jī)械支撐能力以及低的細(xì)胞儲水能力；而分布于高M(jìn)TCM和PWQ地區(qū)的云杉屬類群則相反。同時,具有高木質(zhì)部抗氣穴化能力和細(xì)胞抗膨壓喪失能力的云杉屬類群具有高的木材密度(WD)、單位面積葉干重(LMA),以及低的水分傳導(dǎo)能力(Kmax leaf和Kmax branch)和光合能力(Pn)。綜上,云杉屬植物木質(zhì)部和細(xì)胞水平的水力特征限制云杉屬各類群的地理分布,使我國云杉屬植物呈現(xiàn)出現(xiàn)今的地理分布格局。(2)通過分析生長季增溫處理下高低海拔分布的云杉屬4個類群的4年生幼樹生長和碳代謝響應(yīng)過程,發(fā)現(xiàn)：1)增溫使云杉屬4個類群幼樹的生長量(△D2H)顯著降低,這是由于高海拔類群光合速率顯著下降和低海拔類群呼吸速率顯著升高所導(dǎo)致的結(jié)果。2)增溫下高海拔類群△D2H降幅顯著高于低海拔類群,低海拔類群的LMA和光合氮利用效率(PNUE)變化較小,而單位面積葉片氮含量(Narea)明顯升高,同時呼吸馴化能力顯著降低,表明低海拔類群通過增加Narea來保持相對穩(wěn)定的PNUE和增加呼吸速率來維持其較高的光合熱穩(wěn)定性。因此,長期的增溫處理會抑制云杉幼苗的生長,且對高海拔類群的影響更為顯著�？傊�,本文全面分析了我國云杉屬各類群氣候因子和水分生理相關(guān)性狀沿地理梯度的分異特征,發(fā)現(xiàn)云杉屬各類群的地理分布格局主要是由PWQ和MTCM驅(qū)動的,且云杉屬植物木質(zhì)部和細(xì)胞水平的水力特征限制云杉屬各類群的地理分布。此外,云杉屬高海拔類群對增溫響應(yīng)更為敏感。上述結(jié)論對深化認(rèn)識云杉屬植物地理分布的生理限制機(jī)理和精確預(yù)測未來氣候變暖對不同海拔云杉屬植物的影響具有重要的科學(xué)意義。
【關(guān)鍵詞】：云杉屬 地理分布 同質(zhì)園 氣候因子 水力限制 碳代謝 增溫
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q948.2
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-8
• 縮寫 Abbreviation8-12
• 第一章 前言12-22
• 1.1 云杉屬的重要性12-13
• 1.2 環(huán)境與植物物種分布13
• 1.3 植物功能性狀與植物物種分布13-19
• 1.3.1 植物體水分生理與物種分布14-17
• 1.3.1.1 水力結(jié)構(gòu)性狀與物種分布14-16
• 1.3.1.2 細(xì)胞飽和膨壓喪失點(diǎn)水勢與物種分布16-17
• 1.3.2 光合和呼吸作用與物種分布17-19
• 1.4 科學(xué)問題與研究內(nèi)容19-21
• 1.5 研究路線21-22
• 第二章 我國云杉屬植物類群地理分布與氣候因子間關(guān)系的研究22-33
• 2.1 前言22
• 2.2 材料和方法22-25
• 2.2.1 云杉屬各類群分布區(qū)樣點(diǎn)的收集22-23
• 2.2.2 氣候數(shù)據(jù)提取23
• 2.2.3 數(shù)據(jù)分析23-25
• 2.3 結(jié)果25-31
• 2.3.1 我國云杉屬類群地理分布區(qū)的氣候特點(diǎn)25
• 2.3.2 影響我國云杉屬類群分布的主要?dú)夂蛞蜃?/span>25-30
• 2.3.3 云杉屬各類群地理分布與氣候因子間的相關(guān)性30-31
• 2.4 討論31-33
• 第三章 我國云杉屬類群水力結(jié)構(gòu)、水分關(guān)系和光合能力的研究33-61
• 3.1 前言33-34
• 3.2 材料與方法34-40
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和種植方案34-35
• 3.2.2 材料選擇35
• 3.2.3 一年生枝條最大導(dǎo)水率的測定方法35-36
• 3.2.4 一年生枝條木質(zhì)部脆弱性曲線的測定方法36-37
• 3.2.5 當(dāng)年生枝(葉)壓力-體積(P-V)曲線的測定方法37-38
• 3.2.6 當(dāng)年生枝(葉)脆弱性曲線的測定38-39
• 3.2.7 最大凈光合能力的測定39-40
• 3.2.8 邊材密度和單位面積葉干重的測定40
• 3.2.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析40
• 3.3 結(jié)果40-56
• 3.3.1 云杉屬各類群當(dāng)年生枝(葉)壓力-體積曲線相關(guān)性狀40
• 3.3.2 云杉屬植物當(dāng)年生枝(葉)水力結(jié)構(gòu)性狀40-44
• 3.3.3 云杉屬植物一年生枝木質(zhì)部水力結(jié)構(gòu)性狀44-45
• 3.3.4 云杉屬植物當(dāng)年生葉片最大凈光合速率45-46
• 3.3.5 云杉屬各類群當(dāng)年生葉和一年生枝形態(tài)性狀46-50
• 3.3.6 功能性狀與原生境環(huán)境間的關(guān)系50
• 3.3.7 當(dāng)生年枝(葉)和一年生枝功能性狀間的相關(guān)關(guān)系50-56
• 3.4 討論56-59
• 3.4.1 云杉屬各類群細(xì)胞抗脫水能力與地理分布56-57
• 3.4.2 云杉屬植物木質(zhì)部抗氣穴化能力與地理分布57-59
• 3.4.3 木質(zhì)部抗氣穴化能力與細(xì)胞抗脫水脅迫能力間的協(xié)同性59
• 3.5 結(jié)論59-61
• 第四章 云杉屬不同海拔類群對增溫處理的響應(yīng)差異研究61-77
• 4.1 前言61-62
• 4.2 材料與方法62-67
• 4.2.1 材料來源62-63
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計63
• 4.2.3 生長情況的測定63
• 4.2.4 葉片氣體交換參數(shù)的測定63-64
• 4.2.5 葉片性狀指標(biāo)的測定64
• 4.2.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析64-67
• 4.2.6.1 光合-溫度曲線的擬合方法64-65
• 4.2.6.2 呼吸-溫度曲線的擬合方法65
• 4.2.6.3 光合和呼吸溫度馴化程度的評估方法65
• 4.2.6.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析65-67
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果67-71
• 4.3.1 生長溫度對云杉屬幼樹氣體交換參數(shù)和生長情況的影響67-68
• 4.3.2 增溫處理對光合-和呼吸-溫度響應(yīng)曲線的調(diào)節(jié)68-70
• 4.3.3 增溫處理對云杉屬植物葉構(gòu)建的影響70-71
• 4.4 討論71-75
• 4.4.1 增溫處理對云杉屬植物光合馴化能力的影響72-73
• 4.4.2 增溫處理對云杉屬植物呼吸馴化能力的影響73-74
• 4.4.3 云杉屬植物光合和呼吸的溫度馴化與分布海拔74-75
• 4.4.4 增溫處理抑制云杉屬植物的生長75
• 4.5 結(jié)論75-76
• 4.6 附表76-77
• 第五章 結(jié)論77-79
• 5.1 主要結(jié)論77
• 5.2 研究展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-92
• 在學(xué)期間的研究成果92-94
• 致謝94-95

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王建;;中國寒溫性暗針葉林分布界限溫度的統(tǒng)計分析[J];地理科學(xué);1990年02期

2 劉增力,樸世龍,方精云;中國冷杉、云杉和落葉松屬植物的地理分布[J];地理學(xué)報;2002年05期

3 曹玉芳，，許方，姚敦義;松杉類植物雌雄配子體的發(fā)育與胚胎發(fā)生[J];萊陽農(nóng)學(xué)院學(xué)報;1995年03期

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本文編號：368219