模拟酸雨对浙江省3种重要树种幼苗生长与光合生理的影响

摘要

浙江省地处我国的亚热带季风区，是我国的经济大省，其内分布有山核桃、杨梅等重要的经济植物，同时浙江又是全国木业大省，但70％以上的木材原料依赖于省外市场，2008年6月正式出台的《浙江省珍贵树种资源发展规划纲要》，将刨花楠作为大力发展的珍贵树种。然而，近年来随着经济的发展，工业污染加重，浙江省出现了以杭州为中心的酸雨区，且酸雨强度、频率和范围都呈上升趋势，酸雨对当地生态系统以及经济发展的影响将是一个不可忽视的问题，浙江省现存的经济树种和将要大力发展的珍贵树种能否在酸雨污染严重的地区生长是非常值得探讨的问题。
　　 本实验以浙江省重要的经济树种山核桃、杨梅和即将大力引种的珍贵树种刨花楠的2年生的盆栽幼苗为实验材料，以淋喷实验来模拟酸雨，探讨了不同酸雨梯度(pH5.6(对照)，pH4.0，pH2.5)对植物生长和光合生理的影响、不同生长季节(春、夏、秋)下的植物对不同梯度的酸雨胁迫的反应、以及不同酸雨处理时间(2007年7月，2008年7月，2009年7月)对植物生长和光合生理的影响。
　　 在酸雨处理2年后，通过对不同酸雨梯度下3种植物生长和光合生理的研究，结果表明：不同的酸雨处理对3种植物的叶绿素含量均无显著影响。pH4.0和pH2.5的酸雨胁迫使山核桃的气孔导度、净光合速率和最大净光合速率显著升高，暗呼吸速率降低，株高和地径显著增加；pH4.0的酸雨处理对杨梅的净光合速率、胞间CO2浓度和气孔导度无显著影响，而显著降低了蒸腾速率、暗呼吸速率和光补偿点，抑制了高生长，pH2.5的酸雨处理使杨梅的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率，最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点显著低于对照，而促进了杨梅的高生长；pH4.0的酸雨胁迫对刨花楠株高、地径、叶绿素含量、光合参数均无明显影响，而pH为2.5的酸雨处理明显提高了刨花楠的胞间CO2浓度、蒸腾速率、暗呼吸速率以及光补偿点，增加了气孔导度，使净光合速率、最大净光合速率、表观量子效率和株高显著降低。
　　 通过对山核桃、杨梅和刨花楠经过3年的酸雨处理后其光合日变化的研究，结果表明：山核桃、杨梅和刨花楠的净光合速率在一天中的变化趋势均为“双峰”曲线，有光合午休现象，此时3种植物的气孔导度、水分利用效率也处于较低水平状态；回归分析表明，在pH5.6和pH4.0的酸雨梯度下，对植物影响的因素主要为气孔导度和二氧化碳的浓度，在pH2.5的酸雨梯度下，对杨梅和刨花楠净光合速率的影响中，消除了气孔导度的影响。
　　 通过研究酸雨对不同生长季节下3种植物光合生理的影响，结果表明：酸雨对山核桃的光饱和点、表观量子效率的影响较小，而对光补偿点的影响较大，在春季和夏季均使光补偿点显著高于对照，净光合速率、水分利用效率、叶绿素含量显著低于对照；酸雨对杨梅的光饱和点、光补偿点、表观量子效率、净光合速率、叶绿素含量在不同的季节均无显著影响，而使水分利用效率显著降低，使夏秋季节的气孔导度、蒸腾速率显著升高；酸雨对刨花楠在不同季节的影响不尽相同，春季和秋季较夏季敏感，酸雨使春季的光饱和点、光补偿点显著高于对照，表观量子效率显著低于对照，pH2.5的酸雨使春季和秋季的光合速率显著下降，而在夏季无显著影响。
　　 分析了酸雨处理1年、2年和3年时3种植物的生长和光合生理特性，结果表明：3种植物对酸雨的反应模式因不同的处理时间而不相同。山核桃在酸雨处理的第1年，净光合速率显著降低，第2年，气孔导度增大，暗呼吸速率降低，净光合速率增大，到第3年，气孔导度降低，暗呼吸速率和蒸腾速率增加，净光合速率降低，通过3年的酸雨处理，pH4.0的酸雨由抑制山核桃生长到促进其生长，而pH2.5的酸雨的作用由不明显到促进再到不明显；酸雨对杨梅的影响表现为，第1年使净光合速率显著升高，而对其株高和地径均无显著影响，第2、3年对净光合速率无显著影响，而pH4.0的酸雨在第2年使株高和地径显著低于对照，第3年又无显著影响，pH2.5的酸雨在第2、3年均使株高显著高于对照；酸雨对刨花楠净光合速率在第1年无显著影响，其后pH2.5的酸雨对其有显著的抑制作用，到第3年时这种抑制作用有所缓解，但是对其株高和地径的影响与光合方面不尽一致，第1年表现为促进作用，第2年和第3年时均表现为抑制作用。
　　 综合来看，通过3年的模拟酸雨实验，本论文表明：(1)虽然酸雨对山核桃的光合作用产生了一定的抑制作用，但酸雨对其株高和地径产生了促进作用，可能山核桃通过一些其它的途径来抵抗酸雨对其产生的消极影响，表明山核桃具有一定的抵抗酸雨的能力。(2)虽然pH4.0的酸雨胁迫在酸雨处理的第2年抑制了杨梅株高和地径的生长，但其仍然保持较高的净光合速率，并且pH2.5的酸雨在第2、3年均使株高显著高于对照，说明杨梅具有较强的抗酸雨的特性。(3)酸雨对刨花楠的影响表现为开始对其光合速率无显著影响，其后pH2.5的酸雨对其有显著的抑制作用，到第3年时这种抑制作用有所缓解，对株高和地径的影响与光合方面不尽一致，第1年表现为促进作用，第2年和第3年时均表现为抑制作用，鉴于浙江省目前的酸雨情况，可以考虑进行大力引种，但在哪些区域引种最为合适需要做进一步的研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1植物的光合作用以及环境胁迫对植物光合特征影响的研究

1.2酸雨的概况

1.3酸雨对陆地生态系统的影响

1.3.1酸雨对植物形态与生长的影响

1.3.2酸雨对植物光合生理的影响

1.3.3酸雨对植物叶绿素的影响

1.3.4酸雨对土壤的影响

1.3.5酸雨对森林生态系统的影响

1.3.6经济树种和珍贵树种

1.4研究目的和意义

1.5研究内容和技术路线

第二章实验设计与实验材料

2.1浙江省的概况

2.2实验材料

2.3实验设计

第三章模拟酸雨对3种植物幼苗生长与光合生理的影响

3.1研究方法

3.1.1测定方法

3.1.2数据处理

3.2结果与分析

3.2.1不同酸雨梯度对植物株高和地径的影响

3.2.2不同酸雨梯度对叶绿素含量的影响

3.2.3不同酸雨梯度对气体交换参数光响应曲线的影响

3.2.4不同酸雨梯度对光响应曲线部分参数的影响

3.3本章小结

第四章模拟酸雨对3种植物幼苗光合日变化的影响

4.1研究方法

4.1.1测定方法

4.1.2数据处理

4.2结果与分析

4.2.1环境因子的日变化规律

4.2.2净光合速率的日变化

4.2.3蒸腾速率的日变化规律

4.2.4水分利用效率的日变化规律

4.2.5气孔导度的日变化规律

4.2.6胞间二氧化碳浓度的日变化规律

4.2.7气孔限制值的日变化

4.2.8不同酸雨梯度下，净光合速率日变化与各影响因子之间的相关性分析

4.3本章小结

第五章模拟酸雨对3种植物幼苗不同季节下光合生理的影响

5.1研究方法

5.1.1测定方法

5.1.2数据处理

5.2结果与分析

5.2.1酸雨对不同季节下植物气体交换参数的影响

5.2.2酸雨对不同季节下植物的光利用能力的影响

5.2.3酸雨对不同季节下叶绿素含量的影响

5.3本章小结

第六章不同酸雨处理时间对3种植物幼苗生长和光合生理的影响

6.1研究方法

6.1.1测定方法

6.1.2数据处理

6.2结果与讨论

6.2.1不同酸雨梯度对植物株高和地径的影响

6.2.2不同酸雨梯度对叶绿素含量的影响

6.2.3不同酸雨梯度对气体交换参数的影响

6.3本章小结

第七章结论与讨论

7.1酸雨对植物生长量的影响

7.2酸雨对植物叶绿素含量的影响

7.3酸雨对植物光合作用的影响

7.4本研究的不足以及未来的研究重点

参考文献

致谢

硕士期间发表的科研论文和参加的科研项目