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模拟酸雨对5种常绿阔叶林树种幼苗的光合生理生态的影响

李万超  
【摘要】: 酸雨污染是当今世界面临的最严重的污染之一,污染面积十分广泛。我国南方地区的许多地方成为世界三大酸雨污染区之一。酸雨以及酸雨带来的酸性物质的沉积对森林发育造成了许多危害。酸雨对木本植物最主要的危害就是影响植物的生长。因此,研究酸雨胁迫下植物的光合作用对于了解酸雨危害区森林群落的演替规律变化以及植被恢复工作具有十分重要的意义。 本实验在在浙江林学院实验基地进行,采用模拟酸雨受控实验的方法,将雨水按照对照(pH5.6)、轻度(pH4.5)、中度(pH3.5)和重度(pH2.5)的浓度配置,按当地月均降雨量确定喷淋量。所用材料为木荷、全缘冬青、乐东拟单性木兰、青冈和石栎5个树种的二年生幼苗,均为浙江地区亚热带阔叶林常见树种,于2006年5月栽种于内径22cm,高27cm的花盆内,使用LI-6400光合测定系统测定了在不同的雨水条件下,植株的光合作用和蒸腾作用,并使用PAM-2100测定了其叶绿素荧光的相关指标。 通过研究模拟酸雨对几种植物的光合生理特性的影响,结果表明:木荷和乐东拟单性木兰的光补偿点和暗呼吸速率在重度的酸雨胁迫下显著升高;全缘冬青和青冈的光补偿点在重度酸雨胁迫下显著升高;而石栎的光合指标在各浓度的酸雨胁迫下均无明显变化。木荷和全缘冬青的日均净光合速率均随雨水pH值的降低而降低;青冈和石栎的日均净光合速率仅在重度酸雨胁迫下出现降低,在其他处理是随雨水pH值的降低而升高;乐东拟单性木兰在轻度酸雨胁迫下的日均净光合速率最高,对照和中度酸雨胁迫下的日均净光合速率较为接近,重度酸雨胁迫下最低。 通过研究模拟酸雨对几种植物的水分生理特性的影响,结果表明:木荷和全缘冬青的日均蒸腾速率均随着雨水pH值的降低而逐渐升高;乐东拟单性木兰在中度和重度酸雨胁迫下的日均蒸腾速率高于对照和轻度酸雨胁迫;青冈日均蒸腾速率的最低值出现在中度酸雨胁迫下,而石栎日均蒸腾速率的最低值出现在重度酸雨胁迫下。从日均水分利用效率来看,木荷和全缘冬青随着雨水pH值的降低而降低,青冈和石栎相对变化不大,而乐东拟单性木兰在中度和重度酸雨胁迫下有所降低。与对照相比,青冈和石栎在酸雨胁迫下的水分利用效率降低幅度要低于木荷和全缘冬青。 通过研究模拟酸雨对几种植物的叶绿素荧光特性的影响,结果表明:与对照相比,三种浓度的酸雨处理均使木荷的电子传递速率显著降低;三种浓度的酸雨使全缘冬青Fv/Fo显著降低,中度和重度的酸雨胁迫使其ETR显著降低,而重度的酸雨胁迫造成Yield的显著降低和qN的升高。与对照相比,轻度和重度的酸雨胁迫使青冈的Fv/Fm和Fv/Fo显著升高,而重度的酸雨胁迫则造成qN的显著升高和ETR的显著降低;中度和重度的酸雨胁迫使石栎的Fv/Fo、Yield以及qN均出现显著增加,重度的酸雨胁迫使ETR显著降低。而乐东拟单性木兰的叶绿素荧光特性在酸雨胁迫下较为稳定,与对照相比,各指标均无显著变化。 通过研究模拟酸雨对几种植物的光合作用季节变化的影响,结果表明:在不同的处理下,各物种的净光合速率季节最高值基本都出现在夏季,即各物种不管在何种雨水条件下,夏季的生长是最旺盛的。而木荷、全缘冬青和乐东拟单性木兰各处理下的季节均值呈现出明显的随雨水pH值的降低而降低的规律,青冈和石栎各处理下的净光合速率均值则较为接近。各物种蒸腾速率的季节变化与光合速率的变化基本一致。各物种幼苗的蒸腾速率最大值均出现在夏季。不同处理下各物种幼苗在夏季的水分利用效率最低,而且各物种的水分利用效率基本上呈现出随雨水pH值的降低而降低的规律。 综上,本论文:(1)通过研究酸雨胁迫下5物种幼苗的光合响应特征,明确了石栎的光合响应特征对酸雨胁迫的适应性要强于其他物种;(2)通过研究酸雨胁迫下5物种幼苗的水分生理特征,明确了青冈和石栎的水分生理对酸雨胁迫的适应性要强于其它物种;(3)通过研究酸雨胁迫下5物种幼苗的叶绿素荧光特性,明确了青冈和石栎的叶绿素荧光特性受酸雨的影响较小,木荷和全缘冬青较大,而乐东拟单性木兰介于二类树种之间;(4)通过研究酸雨胁迫下5物种幼苗的光合作用的季节变化,明确了青冈和石栎光合作用的季节变化受酸雨的影响小于其他物种。青冈和石栎对酸雨较强的适应性能够帮助其在群落演替进程中占据优势地位,而木荷和全缘冬青对酸雨相对较弱的适应性将会使其较早退出演替进程,而对酸雨的适应性介于二者之间的乐东拟单性木兰,在群落演替中的地位和作用不会有较大变化。


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