荒漠植物白刺光合生理对人工模拟增雨的响应研究

摘要

在乌兰布和沙漠东缘，利用Li-6400xt便携式光合测定系统分析仪测定了不同增雨处理（4个增雨处理即分别增雨当地年降水量的25％、50%、75%和100%）条件下典型荒漠植物白刺的光合生理对人工模拟增雨的响应，探讨白刺光合生理对人工增雨的响应过程与机制。主要研究结论如下：
　　（1）增雨处理使白刺的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、最大净光合速率（Amax）、表观量子效率(AQY)和暗呼吸速率(Rd)升高，使水分利用效率（WUE）降低。增雨处理在增加白刺光合速率以及光能利用效率的同时，增加了呼吸作用对光合产物的消耗，降低了其对水分的利用效率。增雨处理对光合生产能力提高的幅度远大于损失的幅度，因此在Pn、Rd升高以及WUE下降的情况下，光合生产能力仍然是上升的。
　　（2）白刺的Pn、Tr、Gs的日变化均为明显的单峰型曲线，上午8:00达到峰值。不同处理间净光合速率及其它气体交换指标的差异主要表现在8:00-16:00之间。结果表明75%和100%处理的光合生产能力和水分代谢过程显著强于其他处理。WUE在清晨6:00达到一天的最高值，各处理的WUE并没有表现出显著的差异性。胞间 CO2浓度日动态变化曲线是明显的反抛物线型，气孔限制值的日变化规律与胞间 CO2浓度的变化趋势恰好相反。
　　（3）从整个生长季来看，6月的Pn最高，9月次之，5月最低；6月的Tr最高，其次为7月，9月最低；9月因为具有相对较高的Pn以及较低的Tr，WUE显著高于其他月。白刺的WUE变动不大，除了9月显著高于其他各月外，5-8月并没有显著差别，维持在2.96-3.74mmol·mol-1之间。5月白刺刚开始萌发生长，叶片面积很小，叶绿素含量很低，光合能力不强，因此5月的Pn最低并且各处理之间没有显著差异。
　　（4）增雨后土壤逐渐干旱的过程中Pn呈先上升后下降的趋势，随着增雨处理时间的延长Pn逐渐升高，在处理后第7天达到峰值，之后开始下降。在净光合速率上升过程中，75%和100%处理增加的幅度较大，分别上升了34.5%、30.0%。25%和50%处理增加的幅度相对较小，从增雨后的第1天到第7天分别上升了28.8%和16.2%。对照的变化幅度最小，几乎没有变化。在 Pn下降过程中，75%和100%处理下降的幅度较小，而其他处理下降幅度较大。从增雨后第1天到第7天75%和100%处理Pn增加的幅度最大，并且随着处理时间的延长，仍能保持较高的水平，说明增雨处理能够提高白刺的光合能力，75%和100%处理的增雨量对白刺光合作用影响时间更长、更显著。
　　总之，白刺的光合作用能够根据环境状况适时进行自我调节，维持较高的光合生产能力，积累光合产物，保证自身生长和生存的需要。增雨处理在不同程度上改变了白刺的光合生理特性，这种改变是白刺对环境条件变化的适应，是沿着有利于光合作用方向发展的结果。

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表目录

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第一章 绪论

1.1 引言

1.1.1 研究背景

1.1.2 国内外研究现状和发展趋势

1.2 研究目标及主要研究内容

1.2.1 目的和意义

1.2.2 主要研究内容

1.2.3 拟解决的科学问题

1.3 技术路线图

第二章 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 研究区概况

2.1.2 实验材料

2.2 实验方法

2.2.1 增雨处理

2.2.2 光合作用-光响应曲线的测定

2.2.3 叶片气体交换参数日变化的测定

2.2.4 白刺光合特征参数对人工增雨响应过程的测定

2.2.5 数据的处理与分析方法

第三章 结果与分析

3.1不同增雨条件下白刺叶片的光响应特性

3.1.1 光合作用-光响应特征参数

3.1.2 白刺叶片净光合速率的光响应

3.1.3 蒸腾速率和气孔导度的光响应

3.1.4 水分利用效率的光响应

3.1.5 胞间CO2浓度和气孔限制值的光响应

3.1.5 白刺Pn、Tr、WUE和Gs与光照和水分条件的关系

3.2 白刺光合生理参数的日动态

3.2.1 不同增雨条件下白刺光合生理参数的日动态

3.2.2 增雨前后白刺光合生理参数日动态的变化

3.2.3 白刺光合生理参数日动态的季节变化

3.3 不同增雨条件下白刺光合生理的季节动态

3.3.1 大气温度和天然降雨的季节变化

3.3.2 净光合速率的季节动态

3.3.3 蒸腾速率的季节动态

3.3.4 水分利用效率的季节动态

3.3.5 增雨处理对白刺生长季Pn、Tr、WUE的影响

3.3.6 不同月净光合速率、蒸腾速率与环境因子之间的关系

3.4 不同增雨处理对白刺光合作用进程的影响

3.4.1 增雨后土壤逐渐干旱过程中Pn的变化

3.4.2 增雨前后Pn日均值的变化

3.5 不同增雨条件下白刺的Pn和Tr与环境因子之间的关系

第四章 结论与讨论

4.1 结论

4.1.1 不同增雨条件下白刺叶片气体交换参数对光强的响应

4.1.2 不同增雨条件下白刺叶片气体交换参数的日动态

4.1.3 不同增雨条件下白刺叶片气体交换参数的季节变化

4.1.4 增雨前后白刺叶片净光合速率的变化

4.2 讨论

4.2.1 白刺叶片气体交换参数对增雨和光强的响应

4.2.2 白刺叶片气体交换参数日动态对增雨的响应

4.2.3 白刺叶片气体交换参数的季节变化

4.2.4 白刺叶片光合速率进程对增雨的响应

4.2.5 环境因子对白刺光合、蒸腾的影响

4.3 展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢