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南亚热带季风常绿阔叶林优势树种叶片功能性状对增温的响应认领

被引量： 6

作者：

李旭

学位授予单位：

安徽农业大学

摘要：

全球变暖已成为不争的事实,受南亚热带季风气候的影响,我国华南地区的常绿阔叶林植物对全球变暖尤其敏感。研究南亚热带季风林优势树种在人工增温下的叶片功能性状的变化,有望深入了解该地区森林植物对气温上升的响应规律及其调控机制。本研究以南亚热带季风常绿阔叶林4个主要树种:海南红豆（Ormosia pinnata）、红枝蒲桃（Syzygium rehderianum）、红锥（Castanopsis hystrix）和木荷（Schima superba）为研究对象,采用红外-箱式模拟增温,研究增温对模拟季风常绿阔叶林的影响,结合长期定点测定大气温度、土壤温度、土壤含水量等环境因子,以及植物生长（地径、树高）指标,分析叶片构建成本、气体交换参数、叶片水势、气孔导度、气孔特征、叶片养分含量、非结构性碳水化合物含量和叶片解剖等指标在增温下的变化趋势,探讨南亚热带季风常绿阔叶林4个主要树种在增温下的适应策略和响应机制。旨在揭示植物对气温升高的生理生态适应机理,研究结果可为揭示全球变化对南亚热带季风林生态系统的影响提供科学依据,主要结论如下:（1）红外-箱式增温处理显著升高了年平均气温和最高气温,增幅分别为2.01℃和8.74℃（p<0.05）,而增温处理仅升高了土壤平均温度0.83℃,大气温度的增幅大于土壤温度。增温处理降低了土壤体积含水量1.38%,但随着时间的推移,增温组样地和对照组土壤体积含水量愈无差异。（2）增温对植物生长影响显著,4个树种的生长（D2H）对增温的响应具有种间差异。增温促进了红锥和海南红豆（除2017年6月）的生长但限制了木荷（2016年12月后）和红枝蒲桃的生长。（3）增温条件下,2017年12月（干季）红枝蒲桃的单位面积叶片构建成本（CCa）降低了18.89%（p<0.05）;增温处理下,海南红豆在2017年7月（湿季）和2018年12月（干季）的单位面积叶片构建成本分别升高了19.07%和18.23%（p<0.001）;增温处理下,红锥在2017年12月（干季）的单位面积叶片构建成本降低了25.60%,而在2018年12月（干季）的单位面积叶片构建成本升高了5.88%（p<0.05）;增温处理下,木荷在2017年7月（湿季）和2017年12月（干季）的单位面积叶片构建成本分别降低了4.00%和20.85%（p<0.05）。这表明海南红豆对增温具有较好的适应能力,而红枝蒲桃、红锥和木荷均受到一定程度的胁迫。（4）增温导致红枝蒲桃、红锥和木荷的凌晨水势显著降低,红枝蒲桃的正午水势显著降低;木荷的气孔导度显著降低,而海南红豆和红锥的气孔导度显著增加。同时,海南红豆和木荷的气孔密度显著减小,而红锥和木荷的气孔大小显著增加。因此,增温条件下,4个树种均受到一定程度的水分胁迫,4个树种均通过气孔结构（气孔大小和密度）的调整来减少水分的散失,但是,增温导致红枝蒲桃和木荷的光合速率（Aa）显著降低,而海南红豆的光合速率显著升高,红锥维持不变。这表明海南红豆对增温具有较好的适应能力,在未来全球变化背景下,海南红豆相对于红枝蒲桃和木荷可能处于优势的地位。（5）研究发现,N是决干季时期植物叶片可溶性糖和非结构性碳水化合物的关键因子,而P是决定湿季时期植物叶片可溶性糖和非结构性碳水化合物的关键因子。海南红豆的N和P含量显著高于其它3种植物。（6）增温处理下,红枝蒲桃在2018年7月（湿季）和2019年7月（湿季）的光合N利用效率（PNUE）显著降低（p<0.05）;海南红豆在2019年7月（湿季）的光合N利用效率显著升高（p<0.05）;木荷在2019年7月（湿季）的光合N利用效率显著降低（p<0.05）。红枝蒲桃在2018年7月（湿季）的光合P利用效率（PPUE）显著降低（p<0.05）;海南红豆在2019年7月（湿季）的光合P利用效率显著升高（p<0.05）;木荷在2019年7月（湿季）的光合P利用效率显著降低（p<0.05）。这表明海南红豆对增温具有较好的适应能力,在增温下有较好的光合N利用效率和光合P利用效率,而红枝蒲桃和木荷在增温下光合N利用效率和光合P利用效率降低,在未来全球变化背景下,海南红豆相对于红枝蒲桃和木荷可能处于优势的地位。综上,木荷和红枝蒲桃幼苗在增温条件下生长受限,海南红豆在增温下生长良好,且有着适宜的叶片构建成本、较好的气孔策略和较强的N和P吸收能力以及较好的光合N利用效率和光合P利用效率,在未来全球变暖背景下,海南红豆相对于红枝蒲桃和木荷可能处于优势的地位。

摘要译文

关键词：

模拟增温; 叶片功能性状; 南亚热带; 光合特征; 化学计量; 非结构性碳水化合物

学位年度：

2020

学位类型：

硕士

学科专业：

植物生态学

导师：

傅松玲刘菊秀

中图分类号：

Q945[植物生理学]

学科分类号：

071002[植物学];0903[农业资源与环境]

D O I：

10.26919/d.cnki.gannu.2020.000467