两种沙生灌木适应波动环境的非光化学淬灭调节

发布时间：2017-12-30 05:10

  本文关键词：两种沙生灌木适应波动环境的非光化学淬灭调节　出处：《北京林业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 环境波动 胁迫 油蒿 沙柳 叶绿素荧光 原位连续监测

【摘要】：沙生植被生态系统是对气候变化最为敏感的生态系统之一。沙生植被经常遭受光强、极端温度、水分亏缺等环境胁迫的影响。然而,沙生植物适应环境胁迫的生理生态过程及内在调节机制仍不清楚。本研究以宁夏盐池半干旱沙区典型物种油蒿、沙柳为研究对象,通过原位长期自动监测与手动定期测定结合的方法,分析沙柳、油蒿光系统Ⅱ叶绿素荧光各参数昼夜、季节、年际变化及其对非生物因子波动响应和适应机制。主要研究结果如下：(1)两灌木种叶绿素荧光参数(ChlF)在不同时间尺度上存在明显差异。在日尺度上,Fm'和实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)与光合有效辐射(PAR)有极显著相关性(P0.01),夜间稳定在较高值,日出后随光强增大而减小,正午达到最小值；表观光合电子传导速率(ETR)、非光化学淬灭系数(NPQ)和调节性能量耗散(ΦNPQ)夜间值几乎为0,日出之后随光强增大而增大,正午达到最大值。在季节尺度上,油蒿ΦSPII和最大光化学量子产量(Fv/Fm)表现为春秋低夏季高,沙柳两参数表现为春季最高,夏季次之,秋季最低。(2)两灌木种ChlF对高光强和低光强的适应性存在差异。①沙柳相比油蒿在高光强条件下更容易受到光损伤,具体表现为：沙柳对高光强敏感性大于油蒿,且在PAR大于1200 μmol m-2 s-1时,沙柳ONO值上升和ETR下降,在PARmax超过1300μmmol m-2 s-1时Fv/Fm值小于0.4,光合器官受损。②在弱光下油蒿的光保护能力低于沙柳,更容易出现光合器官损伤,具体表现为：在PAR小于300 μmol m-2 s-1时,油蒿光合损伤指标ΦNO大于沙柳,光合保护指标NPQ和ΦNPQ表现为油蒿小于沙柳。③两灌木种ChlF在弱光条件下存在季节差异,具体表现为：油蒿秋季ΦPSII最低,ΦNPQ和NPQ最高；沙柳夏季ΦPSII最低,ΦNPQ和NPQ最高。(3)沙柳对高温的适应性弱于油蒿,具体表现为：温度大于27℃时,ΦNPQ下降,ONO上升,Fv/Fm低于正常值(0.8),在日尺度上不可逆,光合器官出现损伤；相同温度条件下,油蒿ΦNPQ和NPQ增加,PSⅡ的自我保护能力增强。油蒿对低温的适应性较沙柳差,具体表现为：温度小于7.5℃时,两灌木种ΦPSII下降,过剩光能积累,油蒿ONO和持续的调节性热耗散(ΦNPQS)上升,Fv/Fm下降,光合器官受损伤；而相同温度条件下,沙柳主要通过可逆的调节性热耗散(ΦNPQr)耗散过剩光能。(4)油蒿和沙柳对不同深度土壤水敏感性不同。①70cm土壤含水量(VWC)超过14%时,沙柳ΦSPII下降,ΦNPQ和ΦNO上升,光合生理活性受到抑制,光合器官受损伤,ChlF恢复期为2天；VWC16%时,ChlF恢复期为5天。②30cmVWC的上升对沙柳光合生理活性有促进作用,表现为ETR和夜间ΦPSII上升,ΦNPQ和ΦNO下降。30cmVWC超过16%时,油蒿ΦPSII减小,ΦNPQ和ΦNO增大,光合生理活性受抑制。③VWC=10%是两灌木种的最适生长土壤含水量,此时ΦPSⅡ最高,光保护能力指标NPQ值较高。④两灌木种对短期干旱胁迫的响应存在差异,沙柳ChlF干旱敏感期为6月份,油蒿为8月份；在干旱敏感期内,两灌木种ΦNO上升明显,均易发生光损伤。整体来说,两灌木种作为荒漠生态系统的优良防风固沙植被均具有较强抗性。其中油蒿对高温高光强有更好的适应性和耐受力,对干旱和降雨脉冲的敏感性差,而沙柳对低温和弱光胁迫的适应性高于油蒿。因而在相对干热及高光强的地方我们建议更多采用油蒿来作为固沙和植被恢复的物种。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q948.1

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本文编号：1353454