论文部分内容阅读
当前,大气CO2浓度升高、温度升高和氮沉降是全球气候变化的三大主要内容。全球气候变化和温室效应日益加剧,对某一地区环境和生态系统可能会造成非常严重的后果。川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分,对维持我国西部地区的区域生态安全和促进区域可持续发展发挥着重要的“生态屏障”作用。岷江冷杉(Abiesfaxoniana)是西南亚高山针叶林的优势树种之一,具有海拔分布较广的特点。本研究以不同海拔来源的岷江冷杉幼苗(分别来自海拔3,180-3,220m和2,560-2,600m)为研究材料,采用密闭式生长室的方法,研究CO2浓度升高(约700±20μmolmol-1)、温度升高(2.2±0.2℃)和施氮(5gNm-2a-1)对不同种源岷江冷杉幼苗的生理生化特征、生长、生物量积累及其分配的影响,探讨在单因子单独作用和多因子共同下岷江冷杉幼苗的响应差异,为预测全球气候变化对西南亚高山森林的影响提供重要参考。主要结果如下:
[1]与对照相比,CO2浓度升高、温度升高和施氮均显著促进了不同海拔来源的岷江冷杉幼苗生长、净光合速率和生物量累积,也影响碳水化合物含量。不同海拔来源的岷江冷杉在适应环境变化过程中表现出显著差异。CO2浓度升高增加了不同种群净光合速率(A)、瞬时水分利用效率(WUEi)和碳同位素组分(δ13C),叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、总叶绿素(TC)和叶绿素a/b(Chla/b);降低了蒸腾速率(E),且高海拔种群的变化幅度大于低海拔种群。CO2浓度升高,增加了叶片淀粉、非结构碳水化合物(NSC)的含量,且高海拔种群的增加量大于低海拔种群。CO2浓度升高对高海拔种群叶生物量积累的促进作用大于低海拔种群,而侧枝生物量的促进小于低海拔种群。温度升高增加了A、E,降低了WUEi,高海拔种群的变化幅度大于低海拔种群;降低了高海拔种群δ13C,对低海拔种群无影响。温度升高,增加了Chla、Chlb、TC和Chla/b,高海拔种群的变化量大于低海拔种群。升温降低了高海拔种群叶片可溶性糖和淀粉的含量,高海拔种群的变化幅度小于低海拔种群。升温对高海拔种群叶生物量促进作用大于低海拔种群。施氮增加了A、E和gs,降低了WUE.和δ13C,增加了碳、氮含量,降低了C/N、Chla、Chlb、TC、淀粉含量和NSC,高海拔种群的变化幅度大于低海拔种群。施氮降低了根的生物量,增加了茎、侧枝的生物量,高海拔种群的变化量小于低海拔种群,而高海拔种群的叶生物量的累积大于低海拔种群。
[2]在CO2浓度升高条件下,与环境土壤氮浓度相比,施氮处理对气体交换、光合色素和碳水化合物含量的影响表现出种群差异。施氮增加了不同海拔种群蒸腾速率和气孔导度,降低了高海拔种群的A、WUEi、δ13C、Chla、Chlb和TC以及叶片可溶性糖和NSC;增加了低海拔种群A以及叶片可溶性糖和NSC。
[3]在CO2浓度升高条件下,与环境温度相比,温度升高对岷江冷杉的影响表现出种群差异。升温显著降低不同海拔来源的岷江冷杉的A、WUEi以及高增长量与根的生物量,高海拔种群的变化幅度大于低海拔种群。升温降低了高海拔种群的δ13C与碳水化合物的累积,而对低海拔种群无显著影响。
[4]在施氮条件下,升温对岷江冷杉的影响表现出种群差异。升温增加了不同海拔种群的gs、Ci、高增长量和比叶面积(SLA)。升温降低了高海拔种群的A、Chla、Chlb和TC,增加了基径增长量;增加低海拔种群A、E、Chla、Chlb和TC、根、茎、侧枝和叶生物量。
岷江冷杉幼苗对环境因子交互作用的生理生态响应与对单因子环境的响应存在差异。相对单因子对岷江冷杉生长的促进作用而言,环境因子共同作用削弱了单因子处理的促进作用。高海拔种群表现出比低海拔种群更高的敏感性。