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题名: 藏东南林线常绿与落叶灌木的生长速率和光合能力随海拔的变化机理研究
作者: 孔高强
答辩日期: 2011-05-01
导师: 罗天祥
专业: 自然地理学
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
学位: 博士
关键词: 高山林线 ; 灌木 ; 光合能力 ; 叶性状 ; 生长速率 ; 生长限制
摘要:

高山林线过渡带的植物生长对气候变化十分敏感,能够捕捉全球气候变化影响的早期信号。但是,如何理解高海拔植物生长对气候变化的响应机制一直存在困难,因为有关高海拔植物生长胁迫的限制因子及其生理生态学的机理解释一直缺乏共识。目前,主要争论焦点是:植物生长随海拔下降是由于光合生产受限所导致还是由于低温限制细胞分裂(新组织形成)所导致,即高海拔植物光合生产是否存在低温导致的水分/养分胁迫?以往研究结果表明,与低海拔植物相比,高海拔植物的最大净光合速率表现为相同、较高或较低的不同趋势,这是导致高山植物生长限制机理存在分歧的重要原因。在湿润的高山林线过渡带,沿海拔梯度同时测定同一植物种的相对生长速率(relative growth rate,RGR)、最大净光合速率(maximum net photosynthetic rate,Pmax)以及相关的叶形状(比叶面积,叶氮含量,叶δ13C值等)的变化规律,将有助于理解高海拔植物生长对气候变化的响应机制,但目前国内外仍缺乏相关的系统观测数据。

青藏高原被称为世界“第三极”,在其湿润的东南部分布着世界上海拔最高的林线。在过去得50年利,藏东南地区气候暖湿化明显。在本研究中,两种不同生活型灌木(常绿灌木:薄毛海绵杜鹃;落叶灌木:山木柳)均为色季拉山林线的重要组成物种,分布海拔范围较广,且在不同坡向均有分布。我们通过测定分析这两种不同生活型灌木的生理生态指标随海拔的变化规律及其相互关系,找出起主导作用的环境因子,旨在阐明:(1)湿润高山林线地区不同生活型灌木物种的光合能力是否存在随海拔升高而降低的现象?(2)湿润高山林线地区不同生活型灌木是否存在光合能力降低导致的生长受限?主要结果如下:

1、随海拔升高,两种灌木的最大净光合速率(Pmax)显著降低(P0.05),说明在高海拔处光合能力较低。对于常绿灌木薄毛海绵杜鹃来说,比叶面积(SLA)和单位重量叶氮含量(Nmass)均随海拔升高而显著降低,叶δ13C值在不同海拔间没有明显的差异。Pmax的降低与SLANmass和叶δ13C值等叶形状随海拔的变化随密切相关,并与气温(包括年平均气温和7月份平均气温)存在密切正相关(P0.05)。

2、在植株水平上,两物种的相对生长速率(RGR)均随海拔升高而降低(P0.05),并与加权平均的PmaxNmass等叶形状以及年平均年温和7月份平均气温普遍存在正相关关系(P0.05)。

3、实测的年轮宽度(annual ring-width,ARW)以及基于叶形状(Nmass、叶δ13C值)计算的净初级生产力(net primary productivity,NPP)也表现出随海拔升高而降低的趋势,并与光合等叶形状、生长速率以及年平均气温和7月份平均气温普遍存在正相关。这也进一步严重了生长速率的相关结论。

以上研究结果表明,随着海拔的升高,低温主导的恶劣环境条件,迫使高山植物的叶功能性状做出相应的改变,以适应逐渐加剧的环境胁迫,最终导致色季拉山林线两种不同生活型灌木的光合能力和生长速率随海拔呈现降低趋势,即植物生长速率随海拔下降是由于光合生产力受限所导致的。我们的数据为进一步研究该地区高山林线的形成机理提供了新证据。

语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.itpcas.ac.cn/handle/131C11/1602
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孔高强.藏东南林线常绿与落叶灌木的生长速率和光合能力随海拔的变化机理研究[博士].北京.中国科学院研究生院.2011
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