北京侧柏个体尺度水、碳过程及其耦合机制研究

发布时间：2022-07-29 13:32

　　植物个体尺度瞬时和短期水、碳过程及其耦合可以揭示个体长时间尺度的机理机制,并且是连接不同空间尺度相关过程的桥梁。本研究以北京山区广泛分布的典型树种侧柏（Platycladus orientalis）幼树为研究对象,依托人工气候箱,对其进行为期一个月的培养（三个CO₂浓度（C_a）和五个土壤含水量（SWC）交互处理）。通过测定不同处理下个体尺度蒸腾耗水和固碳、呼吸速率,揭示个体瞬时和短期（瞬时累加值）的水、碳过程的变化特征;以水分利用效率WUE（净固碳和耗水的比值）为水碳耦合的切入点,探讨其对环境的响应趋势,确定水、碳耦合阈值。另外,结合对叶片和个体生理形态特征的测定,对叶片与个体尺度水、碳耦合联系的分析,实现水、碳耦合模型从叶片到个体的尺度上推,即建立并验证个体瞬时和短期水、碳耦合模型。主要研究结果和结论如下:（1）个体白天蒸腾速率（E_P）受到SWC的显著影响,但并未受到C_a的显著影响。E_P随SWC的增加而增加,在70-80%田间持水量（FC）时达到最大值,随后略微递减。在不同土... 

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号对照表
引言
1 国内外研究进展
    1.1 不同尺度水、碳过程及其耦合
    1.2 叶片与个体尺度水、碳过程及其耦合的联系
    1.3 水分利用效率和稳定同位素
        1.3.1 叶片和个体瞬间水分利用效率模型
        1.3.2 碳同位素分馏和叶肉导度的计算
        1.3.3 叶片和个体尺度短期水分利用效率模型
    1.4 存在问题及发展方向
        1.4.1 存在问题
        1.4.2 发展方向
2 研究区概况
    2.1 地理位置
    2.2 土壤与地貌
    2.3 气候与水文
    2.4 植被状况
3 研究内容与方法
    3.1 研究内容
    3.2 技术路线
    3.3 研究方法
        3.3.1 试验设计
        3.3.2 个体尺度CO2交换和耗水量的测定
        3.3.3 叶片气体交换测定
        3.3.4 碳同位素分析
        3.3.5 叶面积和各器官重量测定
        3.3.6 数据分析
4 叶片及个体尺度生理形态特征分析
    4.1 叶片光合生理参数分析
        4.1.1 叶片净光合速率和蒸腾速率变化特征
        4.1.2 与扩散过程有关的光合生理参数变化特征
        4.1.3 叶片光合生理特征参数相关性分析
    4.2 叶片碳同位素特征分析
        4.2.1 叶片可溶性化合物δ13C变化特征
        4.2.2 叶片光合分馏值变化特征
        4.2.3 叶片光合分馏值与光合生理参数相关性分析
    4.3 个体尺度形态结构特征和呼吸、“无效”水的损耗
        4.3.1 叶片总面积和不同器官干重变化特征
        4.3.2 呼吸和“无效”水损耗占比
        4.3.3 个体尺度特征影响因素分析
    4.4 小结
5 个体尺度蒸腾耗水分析
    5.1 个体尺度白天蒸腾耗水特征分析
        5.1.1 个体尺度白天蒸腾速率变化特征
        5.1.2 个体尺度白天蒸腾速率影响因素分析
    5.2 个体尺度夜间蒸腾耗水特征分析
        5.2.1 个体尺度夜间蒸腾速率变化特征
        5.2.2 个体尺度夜间蒸腾速率影响因素分析
    5.3 个体尺度昼夜累积蒸腾耗水特征分析
        5.3.1 个体尺度昼夜累积蒸腾变化特征
        5.3.2 个体尺度昼夜累积蒸腾影响因素分析
    5.4 小结
6 个体尺度固碳分析
    6.1 个体尺度白天净光合速率特征分析
        6.1.1 个体尺度白天净光合速率变化特征
        6.1.2 个体尺度白天净光合速率影响因素分析
    6.2 个体尺度夜间呼吸速率特征分析
        6.2.1 个体尺度夜间呼吸速率变化特征
        6.2.2 个体尺度夜间呼吸速率影响因素分析
    6.3 个体尺度昼夜净固碳分析
        6.3.1 个体尺度昼夜净固碳变化特征
        6.3.2 个体尺度昼夜净固碳影响因素分析
    6.4 小结
7 个体尺度水、碳耦合机制
    7.1 个体尺度水分利用效率变化特征
        7.1.1 叶片瞬时水分利用效率变化特征
        7.1.2 个体尺度瞬时水分利用效率变化特征
        7.1.3 个体尺度短期水分利用效率变化特征
    7.2 叶片和个体尺度水分利用效率关系
        7.2.1 叶片与个体尺度瞬时水分利用效率关系
        7.2.2 叶片与个体尺度短期水分利用效率关系
    7.3 个体尺度水分利用效率影响因素分析
        7.3.1 叶片尺度瞬时水分利用效率影响因素分析
        7.3.2 个体尺度瞬时水分利用效率影响因素分析
        7.3.3 个体尺度短期水分利用效率影响因素分析
    7.4 小结
8 个体尺度水、碳耦合模型的构建与验证
    8.1 气孔和叶肉导度模型的构建与验证
        8.1.1 光合-气孔导度耦合模型
        8.1.2 光合-叶肉导度耦合模型
    8.2 基于气孔行为的个体瞬时水、碳耦合模型的构建与验证
        8.2.1 模型构建
        8.2.2 不同模型估测值比较
        8.2.3 模型验证
    8.3 基于气孔和叶肉行为的个体短期水、碳耦合模型的构建与验证
        8.3.1 个体尺度经典模型短期水、碳耦合模型
        8.3.2 基于叶肉和气孔行为的个体经典短期水、碳耦合模型
    8.4 小结
9 树木水、碳关系与协同权衡对策
    9.1 个体水、碳过程关系与其耦合阈值
    9.2 个体水、碳权衡对策
        9.2.1 提高叶片水分利用效率
        9.2.2 降低个体“无效”水损耗和呼吸碳消耗占比
    9.3 小结
10 结论与展望
    10.1 结论
    10.2 创新点
    10.3 展望
参考文献
个人简介
导师简介1
导师简介2
成果目录清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]枸杞苜蓿间作模式下水分调控对枸杞光合特性与水分利用的影响[J]. 齐广平,银敏华,苏鹏海,康燕霞,李晓敏,王金恒.  水土保持学报. 2019(06)
[2]北京山区侧柏林蒸散拆分研究[J]. 王渝淞,贾国栋,张永娥,郑鹏飞,朱栩辉,孙乐乐,余新晓.  水土保持学报. 2019(02)
[3]植物光合作用叶肉导度及主要限制因素研究进展[J]. 韩吉梅,张旺锋,熊栋梁,Jaume FLEXAS,张亚黎.  植物生态学报. 2017(08)
[4]北京西山侧柏林冠层不同高度处叶片水分利用效率[J]. 张永娥,余新晓,陈丽华,贾国栋,张祯尧,孙立博,张杰铭,侯贵荣.  应用生态学报. 2017(07)
[5]干旱条件下冬小麦不同尺度水分利用效率及其之间的关系[J]. 黄桂荣,梅旭荣,严昌荣,刘晓英,张欣莹,王雅静,郭瑞,顾峰雪,钟秀丽.  麦类作物学报. 2017(04)
[6]北京山区侧柏水分利用策略[J]. 刘自强,余新晓,娄源海,李瀚之,贾国栋,路伟伟.  生态学报. 2017(11)
[7]基于树轮δ13C值的北京山区油松水分利用效率[J]. 路伟伟,余新晓,贾国栋,李瀚之,刘自强.  生态学报. 2017(06)
[8]不同尺度林木蒸腾耗水测算方法述评[J]. 石磊,盛后财,满秀玲,蔡体久.  南京林业大学学报(自然科学版). 2016(04)
[9]梭梭群落碳交换的尺度转换研究:从叶片到群落[J]. 李守娟,马杰,唐立松,李彦,刘冉.  干旱区研究. 2016(02)
[10]热平衡式茎流计在测定植物蒸腾耗水中的应用进展[J]. 马长健,刘馨惠,卞城月,刘泉汝,王晖.  中国农学通报. 2015(32)

博士论文
[1]华北土石山区植被水碳耦合机制研究[D]. 王丹丹.北京林业大学 2019
[2]北京山区侧柏生态系统CO2通量的拆分与模拟研究[D]. 李瀚之.北京林业大学 2018
[3]北京山区典型森林生态系统水分运动过程与机制研究[D]. 贾剑波.北京林业大学 2016
[4]海河山区流域生态水文演变规律研究[D]. 王贺年.北京林业大学 2015
[5]黄土半干旱区主要造林树种蒸腾耗水及冠层蒸腾模拟研究[D]. 韩磊.北京林业大学 2011

硕士论文
[1]基于稳定碳同位素的贵州高原树木生长对干旱的响应研究[D]. 郑无忌.兰州大学 2019
[2]基于稳定同位素浑善达克沙地杨树水分利用情况研究[D]. 李雪松.内蒙古农业大学 2018
[3]扩散式红外CO2分析器在植物群体光合测量中的应用研究[D]. 武强.安徽农业大学 2016
[4]基于同位素技术的森林生态系统水分通量解析[D]. 娄源海.北京林业大学 2016
[5]林木微观碳汇同化箱的研制[D]. 郭明明.中国计量学院 2016



本文编号：3666553