库布齐沙地常见灌木不同水分条件下水分利用效率及光响应研究
【摘要】：
本文针对干旱半干旱地区植被建设中植被与水资源关系不协调的问题,以土壤-植物--大气连续系统(SPAC)理论为基础,选择几种主要的水土保持灌木柽柳(Tamarixramosissma Ledeb.)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和杨柴(Hedysarummongolicum Turcz)作为研究对象。在2006年的生长季期间,利用Li-6400便携式光合仪等仪器,分析不同水分环境条件和光照条件与林木生长的关系,系统地研究该地区几种主要灌木光合生理生态学特征,其结果不仅有助于干旱半干旱地区植被建设中生态用水定额的确定,而且也将对今后该地区植被建设中物种选择和合理林分密度设计起到科学的指导作用。
本文主要开展了以下几方面的研究:
1土壤水分对林木光合特性和水分利用效率的影响;
2光辐射强度对林木光合特性和水分利用效率的影响;
3不同水分条件下林木光合生理参数的日过程;经研究,结果表明:
●柽柳、小叶锦鸡儿和杨柴的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)的日变化,与土壤水分条件密切相关,并且有明显的阈值响应。三种灌木的凋萎湿度分别为1.09%、0.71%、0.68%。
●对库布齐沙地几种主要灌木柽柳、小叶锦鸡儿和杨柴的光合速率、蒸腾速率、水分利用效率与土壤含水量的关系进行研究,初步了解了适宜这三种植物生长的土壤含水量。柽柳、小叶锦鸡儿和杨柴最适宜生长的土壤含水量范围分别为7.2%～10.1%、6.2%～11.0%和7.3%～9.9%。
●光辐射强度的变化对柽柳、小叶锦鸡儿和杨柴的光合速率、蒸腾速率和水分利用效率都有显著影响。柽柳既具有较高的光能利用效率又具有较高的水分利用效率的光强范围在980-1500μmol·m-2·s-1;小叶锦鸡儿既具有较高的光能利用效率又具有较高的水分利用效率的光强范围在800～1800μmol·m-2·s-1;杨柴既具有较高的光能利用效率又具有较高的水分利用效率的光强范围在800～1500μmol·m-2·s-1。
【关键词】：净光合速率 水分利用效率 光响应 适宜水分条件 【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S718.5
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-8
- 1 引言8-18
- 1.1 林木光合作用的测定方法8
- 1.2 环境因子对林木光合作用影响8-12
- 1.2.1 大气CO_2浓度对林木光合作用影响9
- 1.2.2 光照强度对林木光合作用的影响9-10
- 1.2.2.1 稳态光响应特性9-10
- 1.2.2.2 净光合速率对碎发性连续强光照的动态响应10
- 1.2.3 土壤水分对林木光合作用的影响10-12
- 1.2.4 光合作用日进程12
- 1.3 林木光合作用研究展望12
- 1.4 植物蒸腾作用与影响因子相互关系的研究12-14
- 1.4.1 气孔调节的影响13
- 1.4.2 非气孔调控的影响13-14
- 1.5 林木水分利用效率的研究进展14-18
- 1.5.1 林木水分利用效率的研究内涵与研究尺度15
- 1.5.2 林木水分利用效率的研究方法15-16
- 1.5.3 林木水分利用效率的影响因子16
- 1.5.4 林木水分利用效率研究展望16-18
- 2 研究目的和内容18-20
- 2.1 研究目的和意义18
- 2.2 研究内容18
- 2.3 关键技术18-20
- 3 研究区概况20-25
- 3.1 地理位置和自然概况20-22
- 3.2 试验地布设和选择22-23
- 3.3 研究物种背景23-25
- 4 研究方法25-30
- 4.1 试验观测方法25-28
- 4.1.1 气象要素25
- 4.1.2 苗木水分生理生态25-27
- 4.1.2.1 盆栽试验设计25
- 4.1.2.2 林木蒸腾速率25-26
- 4.1.2.3 苗木光合速率26-27
- 4.1.2.4 盆栽苗木土壤含水量27
- 4.1.3 林地土壤水分条件27
- 4.1.3.1 林地土壤水分27
- 4.1.3.2 林地土壤蒸发27
- 4.1.4 土壤物理性质27-28
- 4.1.4.1 土壤容重27-28
- 4.1.4.2 土壤孔隙度28
- 4.2 数据统计处理28
- 4.3 技术路线28-30
- 5 研究区的降水与光照特征30-33
- 5.1 大气降水30-31
- 5.2 大气干旱的季节变化31
- 5.3 光照31-32
- 5.4 小结32-33
- 6 土壤水分对林木光合特性和水分利用效率的影响33-47
- 6.1 光合作用与土壤水分的关系34-37
- 6.2 羧化速率与土壤水分的关系37-38
- 6.3 蒸腾作用与土壤水分的关系38-40
- 6.4 水分利用效率与土壤含水量的关系40-41
- 6.5 苗木叶水势与土壤含水量的关系41-42
- 6.6 主要造林树种适宜土壤水分条件42-43
- 6.7 林地水分有效性评价43-45
- 6.8 小结45-47
- 7 光辐射强度对林木光合特性和水分利用效率的影响47-57
- 7.1 光辐射强度对净光合速率的影响47-50
- 7.2 光辐射强度对蒸腾速率的影响50-53
- 7.3 光辐射强度对气孔导度和胞间CO_2浓度的影响53-54
- 7.4 光辐射强度对水分利用效率的影响54-55
- 7.5 小结55-57
- 8 不同水分条件下林木光合生理参数的日过程57-64
- 8.1 净光合速率的日过程57-58
- 8.2 气孔限制值和胞间CO_2浓度的日变化58-60
- 8.3 蒸腾速率的日变化60
- 8.4 水分利用效率的日变化60-61
- 8.5 林木的凋萎湿度61-62
- 8.6 小结62-64
- 9 结论64-66
- 9.1 在库布齐沙地三种灌木大部分时间处于水分胁迫之下64
- 9.2 三种灌木在受到水分胁迫时更易受到强光胁迫64-65
- 9.3 三种灌木的高产高效水出现在七、八月份65
- 9.4 讨论65-66
- 参考文献66-70
- 附录70-71
- 个人简介71-72
- 导师简介72-74
- 致谢74
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