滨海湿地芦苇和互花米草光合、生长及生物量对模拟增温的动态响应—实验与模型估算

论文摘要

气候变暖是全球气候变化的主要趋势之一。气候变暖会影响植物的生理生化过程、植物生长发育和种群扩散方式,进而影响植物生物量的变化。本文选择崇明东滩湿地为主要研究区域,利用开顶式生长室（Open top chamber,OTC）原位模拟大气温度升高（平均空气温度增幅2016年为1.56±0.15℃,2017年为1.60±0.17℃）,以原生优势湿地植物芦苇和互花米草作为研究对象。在芦苇和互花米草的2个完整生长期内（2016-2017年）,测定并分析芦苇和互花米草光合特性、生长指标和生物量的变化,并利用数学模型估算了芦苇和互花米草生物量的积累和分配,结果有助于理解长江口盐沼湿地的芦苇与互花米草的生物量时空上的动态变化规律。本文主要结论如下:1.除了光补偿点和水分利用效率外,无论是否增温,两年生长季芦苇和互花米草的其他光合指标（最大净光合速率、光饱和点、暗呼吸速率、气孔导度、蒸腾速率）呈现先逐渐增加后逐渐减少的趋势。相较于对照,两年的增温显著提高了芦苇和互花米草的光合能力,但互花米草的增加幅度更大,且互花米草被增温显著影响的月份多于芦苇,可能意味着互花米草对增温的响应更加敏感。2.无论增温与否,两年生长季芦苇和互花米草株高、基径、叶片数都呈现逐渐上升并趋于平缓的趋势,而单株叶面积和叶面积指数呈现先上升后下降的趋势。相较于对照,增温显著增加芦苇和互花米草的单株总叶面积和叶面积指数（P<0.05）,且在第二年,增温显著增加互花米草的株高（P<0.05）,增幅为3.36%。相较于2016年,2017年芦苇和互花米草株高、基径和叶面积指数显著增加（P<0.05）。3.在两年生长季中,芦苇和互花米草总生物量、地上/地下生物量以及茎/叶生物量均呈现逐渐增加后趋于平缓的趋势,最大值出现在10月。相较于对照,增温显著促进互花米草总生物量以及地上生物量的增加（P<0.05）。促进芦苇总生物量以及地上地下生物量的增加,但统计不显著。较对照,增温显著促进互花米草茎生物量的增加,显著促进后期（9-10月）互花米草叶生物量的增加,对芦苇中后期（8-10月）叶生物量的累积有显著的促进作用（P<0.05）。4.生物量的模型估算结果显示无论增温与否,在生长阶段芦苇和互花米草总生物量呈现相同的趋势,先增加后趋于平缓,在十月达到峰值。芦苇最大生长速率出现在7月,而互花米草出现在9月。模型估算的总生物量趋势基本符合生物量实测值的变化趋势。与对照相比,增温显著促进7-9月芦苇总生物量（P<0.05）,增幅达到32.27%,在九月后,虽然增温组仍高于对照组,但差异逐渐减小,但增温显著增加互花米草总生物量（P<0.05）,增幅达到20.31%。5.通过对分配指数拟合,可以看出无论增温与否,芦苇和互花米草地下部占比变化都是呈曲线。芦苇地上生物量占比峰值都出现在八月,地下部占比先下降后逐渐上升,八月份是谷底值。ET组互花米草地上生物量最大值出现在9月,而对照组出现在八月。从地上部茎叶指数可以看出,芦苇茎生物量先下降后上升,在九月达到谷底值,叶相反。而互花米草与芦苇趋势相反,茎生物量先上升后下降,在八月达到峰值,叶相反。与对照相比,分析分配指数可以看出增温显著增加芦苇地下部生物量和互花米草叶生物量。

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摘要

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第一章绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究进展

1.2.1 植物光合特性对增温的响应

1.2.2 植物生长对增温的响应

1.2.3 植物生物量积累和分配对增温的响应

1.2.4 植物生物量积累和分配模型研究进展

1.2.5 模拟增温研究方法进展

1.3 研究目的

1.4 研究内容

第二章材料与方法

2.1 研究区域概况

2.2 研究方法

2.2.1 实验材料

2.2.2 OTC样地设置

2.2.3 土壤和微气象数据获取

2.2.4 光合指标测定

2.2.5 生长指标测定

2.2.6 生物量测定

2.2.7 模型的构建

2.3 数据计算及统计分析

2.4 技术路线

第三章研究结果

3.1 OTC增温效果

3.2 增温对芦苇和互花米草光合特性的影响

3.2.1 最大净光合速率

3.2.2 光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率

3.2.3 气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率

3.3 增温对芦苇和互花米草生长的影响

3.3.1 株高和基径

3.3.2 叶片数

3.3.3 单株总叶面积

3.3.4 叶面积指数

3.3.5 分蘖率

3.4 增温对互花米草总生物量和分配的影响

3.4.1 总生物量

3.4.2 生物量分配

3.5 模拟增温下对芦苇和互花米草总生物量和分配的模型估算

3.5.1 模型估算总生物量积累

3.5.2 估算生物量分配

第四章讨论

4.1 OTC的增温效果

4.2 增温对芦苇和互花米草光合特性的影响

4.3 增温对芦苇和互花米草生长的影响

4.4 增温对芦苇和互花米草生物量积累和分配的影响

4.5 模型的适用性

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 朱红雨

导师: 王开运,张超

关键词: 芦苇,互花米草,生物量积累,增温,模型

来源: 华东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 华东师范大学

基金: 国家自然科学基金青年项目:模拟增温对长江口盐沼湿地芦苇与互花米草种间竞争关系的影响 (31500392),中国博士后科学基金面上项目:增温对长江口湿地互花米草生长与繁殖的影响机制研究(2015M 581569),上海市科学技术委员会重大项目:新水沙条件下长江口滩涂湿地生态系统格局变化研究(18DZ1206506)

分类号: Q948

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