高山生态系统苔藓植物对升温和氮沉降的生理响应

摘要

近年来由升温和氮沉降引起的全球气候变化对陆地生态系统的结构和功能造成极大影响，全球气候的变化会对森林生态系统的结构、物种、生产力以及森林类型分布等产生影响。苔藓植物结构简单、无角质层可以直接从空气进行水分和营养物质的交换，因此对环境变化的反应比其它植物敏感，对环境因子变化的敏感度约是其它种子植物的10倍。是一种很好的环境监测植物。目前国内外通过测定苔藓植物生理生化指标来揭示气候变化有待更深入的研究。
　　本实验的研究区域是位于贡嘎山海拔3000米左右的暗针叶林，贡嘎山是研究青藏高原东缘山地生态环境及对气候变化响应的重要基地，也是最适于评估和预测生态系统对未来气候变化的响应的区域之一，暗针叶林是青藏高原东缘山地森林植被的主体，在维持长江上游水源涵养及全球碳平衡中起着重要作用。贡嘎山亚高山生态系统暗针叶林中，苔藓植物常常成片分布，因此本实验选择该区域苔藓植物的两种优势种毛灯藓（Rhizomnium）和赤茎藓(Pleurozium schreberi(brid.)Mitt)为对象，模拟升温和氮沉降，研究这两种苔藓植物对升温和氮沉降的生理响应特征，以期为了解气候变化下高山森林生态系统的响应机制提供科学依据。
　　本课题主要研究高山苔藓植物对增温和N沉降的生理响应，研究内容如下:
　　1.毛灯藓体内多种生理生化指标与模拟N沉降的响应关系。分对照组(0gNm-2yr-1)和模拟N沉降组(5gNm-2yr-1)，结果显示，N浓度增对毛灯藓体内丙二醛和脯氨酸含量影响显著。初步说明毛灯藓对环境N浓度具有生理响应。
　　2.赤茎藓体内多种生理生化指标与模拟N沉降的响应关系。分对照组(0gNm-2yr-1)和模拟N沉降组(5 g N m-2yr-1)与对照组相比，实验组赤茎藓体内过氧化氢酶、可溶性糖和过氧化物酶含量增高显著。说明赤茎藓对环境N浓度变化发生生理响应。
　　3.毛灯藓体内多种生理生化指标与增温的生理响应关系。分自然温度组和增温组。和自然温度组相比，结果显示增温处理后，毛灯藓体内多种生理生化指标含量都有提高，其中抗坏血酸氧化酶、可溶性糖和脯氨酸增高变化显著。
　　4.赤茎藓体内多种生理生化指标与增温的生理响应关系。同样分自然温度组和增温组。结果显示，增温后赤茎藓多种生理生化指标含量都不同程度提高，其中过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、丙二醛、过氧化物酶和脯氨酸增长幅度较大。
　　本实验说明，毛灯藓和赤茎藓与环境温度和N浓度的变化有一定的生理联系，可以作为一种环境监测植物，通过体内各种指标的变化监测环境温度和N浓度的变化。

目录

声明

摘要

第一部分 文献综述

1 全球气候变化对陆地生态系统影响的概况

1．1 全球变化对森林生态系统的影响

1．2 全球气候变化对草原生态系统的影响

1．3 全球气候变化对农业系统的影响

2．植物对全球变化的生理响应

2．1 叶绿素

2．2 丙二醛(MDA)的响应

2．3 多糖、淀粉的响应

2．4 活性氧自由基

2．5 脯氨酸(PRO)

2．6 抗氧化酶(SOD／POD／CAT／PPO等)

3．苔藓植物

3．1 苔藓植物结构

3．2 苔藓植物的分类和繁殖

3．3 贡嘎山的主要苔藓植物种类及分布

3．4 苔藓植物的主要作用

4 苔藓植物在全球气候变化研究中的优势

4．1 苔藓植物独特的生理生态特征

4．2 苔藓植物对全球气候变化的敏感性

5 升温和N沉降对苔藓植物的影响

5．1 升温和N沉降对苔藓植物组成和分布的影响

5．2 升温对苔藓植物生理生态的影响

5．3 N沉降对苔藓植物生理生态的影响

6 国内外研究现状及主要研究成果

6．1 苔藓植物的生理学研究

6．2 苔藓植物的生态学研究

6．3 苔藓植物对N沉降的研究

6．4 苔藓植物抗逆基因与环境关系的研究

7．目前气候变化对苔藓植物影响研究的不足

第二部分 实验研究

1．实验材料和方法

1．1 研究地概况

1．2 样地设置及处理

1．3 气象因子的测定

1．4 样品采集及预处理

1．5 生理生化指标的测定

1．6 统计学分析

2 实验结果与分析

2．1 毛灯藓和赤茎藓叶绿素生理响应实验

2．2 毛灯藓和赤茎藓MDA生理响应实验

2．3 毛灯藓和赤茎藓蛋白质生理响应实验

2．4 毛灯藓和赤茎藓可溶性糖生理响应实验

2．5 毛灯藓和赤茎藓淀粉生理响应实验

2．6 毛灯藓和赤茎藓过氧化氢生理响应实验

2．7 毛灯藓和赤茎藓脯氨酸生理响应实验

2．8 毛灯藓和赤茎藓SOD生理响应实验

2．9 毛灯藓和赤茎藓POD生理响应实验

2．10 毛灯藓和赤茎藓CAT生理响应实验

2．11 毛灯藓和赤茎藓APX生理响应实验

2．12 毛灯藓和赤茎藓PPO生理响应实验

3．结果讨论

3．1 毛灯藓和赤茎藓叶绿素对升温和N沉降的响应

3．2 毛灯藓和赤茎藓MDA对升温和N沉降的响应

3．3 毛灯藓和赤茎藓SOD对升温和N沉降的响应

3．4 毛灯藓和赤茎藓POD对升温和N沉降的响应

3．5 毛灯藓和赤茎藓CAT对升温和N沉降的响应

3．6 毛灯藓和赤茎藓APX对升温和N沉降的响应

3．7 毛灯藓和赤茎藓蛋白质对升温和N沉降的响应

3．8 毛灯藓和赤茎藓脯氨酸对升温和N沉降的响应

3．9 毛灯藓和赤茎藓PPO对升温和N沉降的响应

3．10 毛灯藓和赤茎藓可溶性糖对升温和N沉降的响应

3．11 毛灯藓和赤茎藓淀粉对升温和N沉降的响应

3．12 毛灯藓和赤茎藓过氧化氢对升温和N沉降的响应

4．结论

4．1 模拟N沉降对苔藓植物植物的生理影响

4．2 模拟升温对苔藓植物植物的生理影响

5．展望

参考文献

附录：主要实验溶液配制

致谢