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《山东农业大学》 2010年
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土壤水分胁迫对黄土丘陵区3个树种叶片气体交换的影响

范素芳  
【摘要】: 半干旱黄土丘陵区是我国典型的生态脆弱地区,而水分是制约植被恢复与重建的主要因素。本文针对半干旱黄土丘陵区干旱缺水的主要特征,在山西省方山县峪口镇,以山杏(Prunus armeniaca)、沙棘(Hippophae rhamnoides)和油松(Pinus tabulaeformis)3个树种为试验材料,进行盆栽试验设计,运用气体交换和叶绿素荧光监测技术与分析理论,阐明不同树种光合速率、蒸腾速率、水分利用效率等气体交换参数及叶绿素荧光参数在土壤饱和湿度至凋萎湿度内的连续变化过程;揭示不同树种光合特征参数发生显著变化的土壤水分临界点及其变化机制;确定维持不同树种较高光合速率和水分利用效率的土壤水分范围。研究成果对丰富和发展树木光合生理与水分生理研究具有理论价值,对科学指导黄土丘陵区合理树种选择、立地配置和适地适树具有实践价值。主要研究成果如下: (1)植物叶片气体交换参数对土壤水分和光照强度有明显的阈值响应 根据光合速率、蒸腾速率、水分利用效率等气体交换参数与土壤水分关系的分析结果,初步确定了3个树种以提高光合生产力与水分利用效率为核心的适宜土壤水分条件、植物水分最大亏缺及适宜的光强范围。 ①山杏、沙棘和油松生长适宜的土壤水分范围分别为:36.39%~80.90%、38.49%~82.86%、35.72%~80.83%;土壤水分最大亏缺分别为:28.33%、30.00%、27.61%;光照强度范围分别为:600~1400μmol·m~(-2)·s~(-1)、500~1600μmol·m~(-2)·s~(-1)、400~1600μmol·m~(-2)·s~(-1)。3个树种在轻度水分胁迫下能获得较高的光合速率和水分利用效率,有较高的光合生产力。 ②3个树种的AQY、Rd和LCP对土壤水分具有明显的阈值响应。植物对弱光的利用能力由高到低的顺序为:山杏、沙棘、油松;对光合产物的消耗由多到少的顺序为:沙棘、山杏、油松;耐荫性由高到低的顺序为:沙棘、油松、山杏。 (2)CO_2浓度和土壤水分胁迫对植物叶片气体交换参数的影响 ①研究在不同水分条件下植物叶片气体交换参数对CO_2浓度水平的响应,有助于阐明植物对CO_2浓度和水分条件的响应特性。各CO_2浓度下,P_n在RWC为65.71%左右时维持较高值,高于或低于此值,P_n逐渐降低。在各水分条件下,随着CO_2浓度的升高,P_n没有出现下降的现象。重度水分胁迫时,随着CO_2的增加,P_n、T_r和G_s没有发生明显的变化,均维持在很低的水平,说明严重的水分胁迫使植物气孔基本已经关闭,严重影响了植物的正常生理活动。 ②3个树种的CE、Γ和R_p对土壤水分的变化具有明显的阈值响应。山杏和沙棘在重度水分胁迫下, CE和R_p均达到最小值,随着水分胁迫的缓解,其值逐渐增大。Г对土壤水分的响应过程与CE呈现相反的规律,轻度水分胁迫下达到最低值,土壤水分增加或减少都会使Г增加。 (3)叶绿素荧光参数对土壤水分胁迫的影响 在土壤干旱胁迫下,3个树种的叶绿素荧光参数表现为F_o上升,F_m、F_v/F_m等值下降。而各树种的qP和NPQ则表出现不同的变化规律。山杏的qP随着土壤水分胁迫程度的加剧,呈逐渐增大的趋势,而沙棘则表现出与山杏相反的趋势;山杏和油松的NPQ在轻度水分胁迫下最大,其后有所减小。而沙棘的NPQ则在CK时最大,在轻度水分胁迫时达到最小值,其后随着水分胁迫的加剧又逐渐增大。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S718.4

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