| 题名 | 荒漠植物梭梭和沙拐枣光合作用及水分利用效率研究 |
| 作者 | 苏培玺 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2003 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 刘新民 |
| 关键词 | 荒漠植物 梭梭 沙拐枣 同化枝 C_4途径 光合作用 水分利用效率 稳定碳同位素比率 花环型结构 光抑制 光系统II |
| 其他题名 | Studies on Photosynthesis and Water Use Efficiency of Desert Plants |
| 中文摘要 | 我国荒漠地区广泛分布的梭梭（Haloxylon ammodendron（C.A.Mey）Bge．）和沙拐枣（Calligonum mongolicum Turcz．）及其同属的其它种类，是我国干旱区的重要植被组分，在很多地方为优势种群。虽然国际上有关于分布于前苏联和蒙古等地区的梭梭和沙拐枣有C_4途径特征的报道，但学术界仍然有争论，对于广泛分布于我国的这两个属的植物至今尚无有关光合途径方面的深入研究。此项研究的目的在于探索这两种荒漠植物的光合作用结构与光合作用的生理学特性，并为保护和恢复荒漠地区自然生态系统，维护荒漠绿洲防护体系的稳定性，开展抗逆植物种及品种的选育，提供理论依据。同时还对柠条、花棒、泡泡刺和红沙等荒漠植物，以及绿洲作物玉米，棉花等进行了比较研究。结果表明，梭梭和沙拐枣都具有花环结构（Kranzanatomy），同化枝的613c值分别为-14.3％0和-14.8%，CO_2补偿点分别为1.6和4.3μmol mol~(-1)，光饱和点分别为1660.0和1755.6μmol·m~(-2)·s~(-1)，证实了分布于我国的这2种木本植物均具有明显的C_4光合特征。其光合途径不因生长季节和水分条件的变化而改变。在雨后湿润条件下光补偿点降低而光饱和点升高，光能利用率显著提高。柠条（CaraganakorshinsiKom.）、泡泡刺（Ni traria sphaerocarra Maxim．）、花棒（Hedysarum sc即ariu水Fisch．et Mey）和红沙（Reaumuria soongorica（Pall.）Maxim．）叶片的δ~(13)C值分别为-25.8‰、-25.8‰、-26.4‰和-28.1‰；沙枣和胡杨分别为-28.1％0和-29.7％，柠条、泡泡刺、花棒和红沙等荒漠植物，以及沙枣和胡杨等为C_3植物。在荒漠干燥环境下，梭梭和沙拐枣的光合速率日进程呈非典型双峰型，其最大净光合速率（Pn）分别达到36．22和48.34μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)，8:00-18:00时日平均Pn分别为18.O3和25.38μmol CO2·m-2 s-1。梭梭和沙拐枣的水分利用效率（WUE）日均值分别为1.72和1.31 mmol CO_2·mol~(-1)H_2O，最大值分别为2.63和2.16 nunolCO_2·mol~(-1)H_2O。而柠条WUE的日均值和最大值分别只有0.70和1.42mmolCO_2·mol~(-1)H_2O。梭梭和沙拐枣在雨后湿润状况时（空气相对湿度高出干燥状况时1倍），Pn日变化呈单峰型，没有强光时的光合下调，二者的峰值都比荒漠干燥条件下推后Zh出现，光合速率高于干燥时的值，日进程中最高Pn梭梭和沙拐枣分别高出2.8和3.8件molCO_2·m~(-2)·s~(-1)，最高WUE分别在5和mmolCO_2·mol~(-1)H_2O以上，为干燥时的2倍。从梭梭和沙拐枣气体交换的季节变化得出，9月份二者的净光合速率最高，水分利用效率最大，水分利用效率的高低变化与降水量的高低分布相一致。在荒漠干燥环境下，梭梭在15:00出现明显的光合下降，沙拐枣在14:00出现光合下降，与之相对应的时间各自的胞间CO_2浓度都升高，而气孔限制值降低。说明造成梭梭和沙拐枣光合下降的原因为非气孔因素。通过测定梭梭和沙拐枣的叶绿素荧光参数得出，梭梭的光系统II光化学效率在15:00-16:00最低，与其光合下降对应；沙拐枣在14:00左右最低，此时其净光合速率也出现最低，表明这一阶段各自的光系统II光化学反应受到抑制；从它们各自在最低净光合速率之后出现次高峰，以及光系统II光化学效率的稳定缓慢增高可以看出，这种抑制很快消失。在湿润条件下梭梭和沙拐枣没有光抑制现象，光合速率最高值均推后出现，证明引起梭梭和沙拐枣光抑制现象的原因是水分胁迫。光抑制现象可能是梭梭和沙拐枣适应荒漠环境的主动调节。研究结果还表明，荒漠植物月水分利用效率与年平均水分利用效率的相关性在8月份最高，其方程式为：WUE_年＝-1.8＋1.98 WUE_月（P=0.011，r=0.96）。月碳同位素比率（~(13)C／~(12)C）与年平均WUE的相关性在8月和9月最大，可靠性最高，其方程式为：WUE_年：4.7＋0.08 ~(13)C／~(12)C月（P＝0.057，r=0.87）。用稳定碳同位素比率指示温带荒漠植物的短期水分利用效率，随着叶片或同化枝成熟，越往生长后期，正相关性越大，直至霜降；用稳定碳同位素比率指示植物的长期水分利用效率，以8月下旬至9月下旬采样最好。几种荒漠植物长期水分利用效率的排列顺序为：梭梭＞沙拐枣＞柠条＞花棒铝泡泡刺＞红沙。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 75 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21974]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 苏培玺. 荒漠植物梭梭和沙拐枣光合作用及水分利用效率研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2003. |
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