27228.川西亞高山復合群落中岷江冷杉和四種草本植物生長對co,2濃度和溫度升高的響應及其機理研究

1、華東師范大學博士學位論文川西亞高山復合群落中岷江冷杉和四種草本植物生長對CO濃度和溫度升高的響應及其機理研究姓名：侯穎申請學位級別：博士專業(yè)：生態(tài)學指導教師：王開運20091201華東師范大學博士學位論文摘要C02濃度和溫度升高均使喬木物種冷杉幼苗生物量的積累增加，對其生長產(chǎn)生正效應。而且，溫度升高促進了C02濃度對冷杉幼苗的這種正效應。草本植物中，除C02濃度升高條件下糙野青茅生物量沒有顯著變化外，C02濃度升高、溫度升高及二者同時升

2、高均使糙野青茅和甘肅苔草的生物量降低。相反，3種處理下，東方草莓和紫花碎米薺的生物量均增加(除東方草莓在溫度升高下降低外)。這表明，C02濃度和溫度升高有利于冷杉和非優(yōu)勢草本物種(東方草莓和紫花碎米薺)的生長，而優(yōu)勢草本植物(糙野青茅和甘肅苔草)的生長被抑制。因此，氣候變化條件下，優(yōu)勢草本植物和非優(yōu)勢草本植物可能會互相轉(zhuǎn)換。C02濃度升高與C02濃度和溫度同時升高條件下，由于C02對Rubisco結(jié)合位點競爭的增強或葉片中光合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的

3、改變，冷杉和草本植物的光合速率均比對照增加，而水分利用效率的提高則與光合速率和蒸騰速率的變化有關；溫度升高使喬木和草本植物的氣孔導度和蒸騰速率均增加，但由于冷杉、糙野青茅和甘肅苔草的光合速率沒有變化，導致其水分利用效率降低；而東方草莓和紫花碎米薺因光合速率提高而使水分利用效率增加。氣候變化下，物種水分利用效率的提高有助于緩解由溫度升高或降雨分配變化引起的干旱脅迫，增加其在群落中的競爭力。冷杉和4種草本植物在C02濃度升高、溫度升高及二者

4、同時升高環(huán)境下生長2個生長季后，均出現(xiàn)光合速率下調(diào)現(xiàn)象。但是，綜合來看，冷杉的光合參數(shù)下降幅度小于4種草本植物。通過對砌PAR和PnCi響應曲線的模擬計算可知，喬木和草本植物的表觀量子產(chǎn)量、羧化速率均降低，這意味著植物在高C02濃度和溫度條件下轉(zhuǎn)化光能的能力和Rubisco酶含量或活性降低；C02補償點和光補償點的升高則意味植物利用C02和光能的范圍縮小。冷杉和草本植物的N養(yǎng)分吸收和利用效率對C02濃度和溫度升高的響應差別較大。C02濃

5、度升高、溫度升高及二者同時升高均增加冷杉的養(yǎng)分吸收量，但養(yǎng)分利用效率在單獨C02濃度升高和單獨溫度升高情況下均無顯著變化；相反，草本植物的N吸收總量在3種處理下降低或不變，但其養(yǎng)分利用效率提高，這可能會部分緩解因N吸收不足導致的生長限制。這表明不同功能類型植物的養(yǎng)分吸收和利用策略對氣候變化的響應不同。C02濃度升高、溫度升高及二者同時升高均影響冷杉的樹冠結(jié)構(gòu)：樹冠體積和總?cè)~面積增加、樹冠內(nèi)枝的角度、長度和分布發(fā)生改變，使其更有利于接受光