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《东北师范大学》 2003年
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松嫩草原贝加尔针茅群落土壤呼吸与个体水分生理生态研究

孙伟  
【摘要】: 温带的半干旱、半湿润区草甸草原属于过渡气候影响下形成的植被类型,对环境气候条件变化十分敏感,为了揭示半干旱、半湿润区草甸草原生态系统土壤碳素释放规律及其对主要环境因子的响应,本研究采用动态室红外气体吸收法测定松嫩草甸草原典型群落——贝加尔针茅群落土壤呼吸速率,分析了土壤呼吸速率日变化规律及表层土壤温度和含水量对土壤呼吸速率日变化的影响,比较了土壤呼吸速率的昼夜差异,探讨了地上生物量和地下生物量与土壤呼吸速率之间的相关关系。结果表明:(1)贝加尔针茅群落生长季土壤呼吸速率为1.05-5.86gC·m~(-2)d~(-1),平均值为4.16±1.08gC·m~(-2)d~(-1),土壤呼吸速率日变化呈明显单峰曲线,最大值一般出现在上午10-13时,最小值出现在凌晨3-5时;(2)土壤呼吸速率日变化与呼吸室内空气温度及大气温度的相关性大于土壤温度(10cm);(3)呼吸室内水蒸气浓度可以表征温度与表层土壤含水量的互作效应,呼吸室内水蒸气浓度与土壤呼吸速率日变化存在较好的相关性;(4)昼夜土壤呼吸速率存在明显差异,随昼夜温差增大而增大,白天比夜晚平均大35.3%;(5)地上及地下生物量是土壤呼吸空间差异的主要影响因素。 CO_2浓度升高、光辐射强度变化和温度升高显著影响植物的光合及蒸腾生理生态特性,不同光合途径植物或同一光合途径下生理功能不同的植株对全球气候变化的响应存在明显差异,为了阐明C_3光合途径植物——贝加尔针茅及其不同生理功能类型植株对气候变化的响应,本实验设置了一系列CO_2浓度和光辐射强度变化,测量光合及蒸腾特性对CO_2浓度和光辐射强度变化的响应,同时测量并分析了气温日变化对光合及蒸腾生理特性的影响。结果如下:随着模拟CO_2浓度的升高,贝加尔针茅营养枝和生殖枝蒸腾速率均呈小幅增加趋势,营养枝蒸腾速率大于生殖枝,前者约为后者的1.77倍;两种植株叶片光合速率均随CO_2浓度的升高而呈显著增加趋势,二者光合速率对CO_2浓度升高的响应方程均为对数曲线,营养枝光合速率均值为生殖枝的1.72倍;贝加尔针茅两种不同功能类型植株水分利用效率均随CO_2浓 度的升高而呈线性增加趋势,即大气COZ浓度升高能够显著提高C3 光合途径植物的水分利用效率。生殖枝与营养枝光合速率均随模拟光 辐射强度的增强而增大,营养校与生殖校分别在光辐射强度为 1200-1400 u mol·m士s-‘及 1000-1200 u mol·m毛s1时达到光合速率的最大 值,营养枝光合速率均值为生殖枝的1.35倍;二者蒸腾速率则随着模 拟光辐射强度的增强而增大,营养枝蒸腾速率均值为生殖枝的1.29倍; 模拟光辐射强度从 0增至 800 u mol·m-Zs”过程中,两种类型植株水分 利用效率均呈骤增趋势,模拟光辐射强度超过 800 n mol·m”毛’‘后,水 分利用效率增幅不大,甚至有所下降。由此可见,大气污染、烟雾和 气溶胶导致的有效光辐射的减小对贝加尔针茅的光合积累影响较小, 而水分利用效率则能有所提高。两种类型植株蒸腾速率日变化趋势基 本一致,在9-10时达到最大值,随着气温和叶温的升高,气孔导度的 降低,水分供应的减少,蒸腾速率逐渐减小。温度主要通过影响与光 合作用相关酶活性及叶面饱和蒸气压亏缺而影响叶片的光合和蒸腾作 用,无论是全球气候变化导致的极端温度变化还是平均温度升高,均 会影响C3光合途径植物的分布范围。本研究认为,CO。浓度升高能够 促进C3光合途径植物贝加尔针茅的初级生产,显著提高水分利用效率, 增强其生存竞争能力。有效光辐射的减小不会降低贝加尔针茅的光合 积累,在一定程度上提高了水分利用效率。植物分布区域的大小及其 是否获得最终竞争优势受COZ浓度、温度、辐射强度、降水等环境条 件综合作用影响,决非一种因素所能决定。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:Q945

【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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