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毛乌素沙地优势植物对全球气候变化的响应研究

作　者: 肖春旺
导　师: 张新时
学　校: 中国科学院植物研究所
专　业: 生态学
关键词: 全球气候变化模拟温度和降水量变化毛乌素沙地半干旱区优势植物沙柳杨柴油蒿柠条水分平衡气体交换过程叶绿素荧 H光形态生物量
分类号: Q948
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

毛乌素沙地是中国半干旱地区典型沙地，这里的干旱生态系统对全球的水热配合格局的变化具有很灵敏的响应。随着未来全球气候变化，如温度和降水量变化，将给这里的陆地生态系统分布格局和生产力以及水分平衡带来巨大影响。故本文人工控制157.5mm、315.0mm、472.5mm和630.0mm 4种施水量水平以及25/20℃和28/23℃（白天/晚上）两种温度，来研究与模拟毛乌素沙地优势植物对水分和温度变化的响应。以沙柳、杨柴和油蒿幼苗为研究对象，人工控制4种降水量水平来探讨它们的水分平衡对全球变化中降水量变化的响应。结果表明，随着施水量的增加，沙地贮水量及其它的变化量、湿度、蒸发量和蒸腾量均逐渐增大。并且157.5mm和315.0mm施水量的植物沙地出现水分亏缺现象。相同施水量下，沙地蓄水量和湿度均杨柴沙地＞沙柳沙地＞油蒿沙地，而植物蒸腾量却油蒿＞沙柳＞杨柴。以沙柳和油蒿幼苗为研究对象，人工控制4种降水量水平来探讨植物气体交换过程对全球变化中降水量变化的响应。结果表明，施水量的增加显著提高了两种植物的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和光能利用效率，并且显著降低了叶片温度。同时，157.5mm施水量造成沙柳和油蒿的净光合速率和蒸腾速率具有显著的“午睡”现象，而充足施水却有效的解除或缓解这种“午睡”现象。以沙柳、杨柴、油蒿和柠条幼苗为研究对象，人工控制4种降水量水平来探讨植物叶绿素荧光对全球变化中降水量变化的响应。结果表明，不同施水量对这4种植物的初始荧光、最大荧光、可变荧光和PSII光化学效率均具有显著影响。157.5mm施水量的沙柳、杨柴、油蒿和柠条以及630.0mm施水量的柠条出现明显的光抑制现象。－11－摘要以沙柳、杨柴、油蒿和柠条幼苗为研究对象，人工控制4种降水量水平 9来探讨植物生长对全球变化中降水量变化的响应。结果表明，施水量的增加对沙柳、油蒿和杨柴枝叶形态和生物量等都具有显著正效应。而157．smm和630．omm的施水量对柠条生长具有负作用。另外，沙柳、杨柴和油蒿根冠生物量比随着施水量增加均逐渐减小，而不同施水量的油蒿根冠生物量比之间差异不显著。以柠条、杨柴和油蒿幼苗为研究对象，人工控制两种温度水平来探讨植物形态、生物量和气候交换特征对增温的响应。结果表明，增温显著提高了柠条和杨柴株高、叶数、叶面积、生物量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度，却显著降低了水分利用效率。增温对油蒿叶数＼叶大小、叶面积、生物量、蒸腾速率和气孔导度没有显著影响，却显著提高了油蒿的树高和净光合速率。柠条、杨柴和油蒿之间的种间生长和生理特征均有显著差异。

全文目录

中文摘要  3-5
英文摘要  5-12
第一章引言  12-26
  1．1 全球变化研究的背景  12-20
    1．1．1 全球变化对陆地生态系统的影响  13-18
    1．1．2 全球变化中植物功能型研究  18-20
  1．2 研究物种背景  20-24
  1．3 研究意义  24-26
第二章研究地点自然地理概况  26-35
  2．1 地质地貌  27
  2．2 大气环流与气候  27-28
  2．3 水文  28-29
  2．4 土壤类型及其成土过程  29-31
  2．5 植被  31-35
第三章研究内容、研究方法和技术路线  35-41
  3．1 研究内容  35
  3．2 研究方法  35-40
    3．2．1 模拟施水量处理  35-38
    3．2．2 增温处理  38-40
    3．2．3 数据分析  40
  3．3 技术路线  40-41
第四章模拟降水量变化对毛乌素优势植物沙地水分平衡的影响  41-51
  4．1 沙地含水量特征  41-45
    4．1．1 沙地贮水量季节变化  41-43
    4．1．2 不同深度沙层含水量季节变化  43-45
  4．2 沙地蒸发量季节变化  45
  4．3 沙地蒸腾量季节变化  45-47
  4．4 沙地水分平衡  47-49
  4．5 结论与讨论  49-51
第五章模拟降水量变化对毛乌素沙地优势植物气体交换过程的影响  51-65
  5．1 大气主要因子日变化  51-55
  5．2 不同施水量对气体交换过程的影响  55-59
    5．2．1 净光合速率  55-56
    5．2．2 蒸腾速率  56-57
    5．2．3 气孔导度  57
    5．2．4 胞间CO_2浓度  57-58
    5．2．5 叶片温度  58
    5．2．6 光能利用效率  58-59
    5．2．7 水分利用效率  59
  5．3 不同施水量的净光合速率的影响因子分析  59-62
  5．4 讨论  62-65
    5．4．1 不同施水量的沙柳和油蒿幼苗的光合作用和蒸腾作用的“午睡”现象  62
    5．4．2 不同施水量的沙柳和油蒿幼苗气体交换的种间差异  62-63
    5．4．3 不同施水量的净光合作用的限制因子分析  63-65
第六章模拟降水量变化对毛乌素沙地优势植物叶绿素荧光的影响  65-73
  6．1 叶绿素荧光参数的定义  65-66
    6．1．1 初始荧光  65-66
    6．1．2 最大荧光  66
    6．1．3 可变荧光  66
    6．1．4 PSII光化学效率  66
  6．2 不同施水量的叶绿素荧光  66-71
    6．2．1 初始荧光  66-67
    6．2．2 最大荧光  67-68
    6．2．3 可变荧光  68
    6．2．4 PSII光化学效率  68-71
  6．3 结论与讨论  71-73
第七章模拟降水量变化对毛乌素沙地优势植物生长的影响  73-85
  7．1 枝叶分布格局  73-77
    7．1．1 株高  73-74
    7．1．2 枝条特征  74-75
    7．1．3 叶特征  75-77
  7．2 生物量  77-81
  7．3 生物量分配  81
  7．4 讨论  81-84
    7．4．1 分枝格局  81-82
    7．4．2 叶特征  82-83
    7．4．3 生物量及分配  83-84
  7．5 结论  84-85
第八章气温变暖对毛乌素沙地优势植物的影响  85-93
  8．1 形态可塑性  85-88
    8．1．1 株高  85-86
    8．1．2 叶数  86-87
    8．1．3 叶大小  87
    8．1．4 叶面积  87-88
  8．2 生物量效应  88-89
  8．3 气体交换特征  89-91
    8．3．1 净光合速率  89
    8．3．2 蒸腾速率  89-90
    8．3．3 气孔导度  90-91
    8．3．4 水分利用效率  91
  8．4 讨论  91-93
第九章总结  93-95
参考文献  95-121
博士生期间发表文章目录  121-123
致谢  123

毛乌素沙地优势植物对全球气候变化的响应研究

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