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本研究选择湖南省典型森林植物群落中6个树种:常绿阔叶林中樟树和甜槠、青冈,落叶阔叶林中白栎和枫香、针叶林中马尾松,运用植物生理生态学的原理,采用LI-COR6400便携式光合测定系统,对这6个主要树种的光合特性及其对环境因子的响应进行了测定。以净光合速率为主要指标,研究了树种光合特性的季节变化和日变化动态,分析了光合特性与生理、环境因子、叶绿素总含量、叶片全N量、叶片全P量的关系,研究了树种光合特性在光照强度、CO2浓度、温度相互作用下的规律。主要的研究结果如下: 不同季节光合作用日变化进程中,演替先锋群落树种白栎和枫香的光合速率在夏季呈双峰曲线,而在秋季呈单峰曲线。马尾松夏秋两季均呈单峰曲线,夏秋两季日进程中净光合速率平均值大小顺序为:白栎>枫香>马尾松。顶极群落树种甜槠和青冈栎春夏两季日光合速率均呈单峰曲线。甜槠净光合速率季节变化均高于青冈栎。 6个树种叶片光合特性日变化过程中,演替先锋群落树种白栎和枫香有光合午休现象,马尾松呈单峰曲线。顶极群落树种中,樟树和青冈栎、甜槠都有光合午休现象。不同的树种导致光合午休的外在机制和内在机制不同。 生理因素对树木叶片光合速率的影响大于环境因子。从回归分析结果来看,对6个树种叶片光合速率影响最大的因子是胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率,环境因子光合有效辐射、空气温度、相对湿度对不同树种的影响程度各不相同。但是,环境因子和生理因子不是孤立的,而是相互作用,互相影响,共同影响树木光合作用。 白栎、枫香、马尾松、樟树这四个树种叶片的净光合速率与叶绿素总含量、叶片N素含量均有较高的复相关系数,其中叶片净光合速率与叶绿素总含量、叶片N素含量均成正比,与叶片P素含量成反比,叶绿素含量与叶片N素含量成正比。 不同的光照条件下,落叶阔叶树种枫香和白栎均比针叶树种马尾松有更高的光能利用效率,白栎的蒸腾速率高于枫香和马尾松。樟树的光能利用率、蒸腾速率要高于甜槠和青冈栎。在相同的CO2浓度条件下,随着光照强度的增加,6个树种的水分利用效率都体现出快速增长-达到高峰-缓慢下降的过程规律。 在相同的光合有效辐射条件下,马尾松针叶在正常大气CO2浓度下的净光合速率(Pn)要比CO2浓度为800,1200μmol.mol-1时的Pn要高,当CO2浓度为800和1200μmol.mol-1时,光补偿点相应地增加了6和4μmol·m-2·s-1,光饱和点分别下降了200μmol·m-2·s-1。水分利用效率的平均值随着CO2浓度的上升而增加。 CO2浓度加倍(700μmol·mol-1)时,白栎的光饱和点和光补偿点分别下降了300和80μmol·m-2·S-1,蒸腾速率和气孔导度同样随着CO2浓度的上升而降低。在相同的光照条件下,随CO2浓度的增加,枫香的光合速率和胞间CO2浓度都有所上升。 在不同的CO2浓度处理下,樟树叶片的水分利用效率在光合有效辐射为750μmol·m-2s-1南林学院硕士学位论文:摘要时均达到最大值。随着co:浓度的上升,樟树的光合速率、水分利用效率以及青冈栋和甜储的光合速率、水分利用效率、胞间CO:浓度都有所上升。而青冈和甜储的蒸腾速率有所下降。其中,当CO:浓度倍增时,青冈栋的水分利用效率明显高于甜储,青冈栋和甜储两个树种的光补偿点和光饱和点都有明显的上升,其中青冈栋的光补偿点和光饱和点分别上升了17%、25%。 在24℃以上,樟树随着光合有效辐射的增加,温度升高导致樟树光合速率的降低。在相同的光合有效辐射下,温度为24oC时,樟树的净光合速率最大,光饱和点和最大净光合速率分别为1250林mol.m一2.5一,和17.9林mol.m一,.5一,。在相同的光照条件下,四种温度下光饱和点及净光合速率最大值出现的顺序是:24oC>19oC>29oC>35oC。 白栋光合作用在春季适宜温度为24oC,夏季为28oC。春季的光饱和点和最大净光合速率比夏季低。在28℃时,白栋的净光合速率最大,其CO:补偿点、饱和点和最大净光合速率分别为40;mol.mol一’、1000拼mol.mo一’和20.3;molm一,,s一’。24Oe的净光合速率次之。32Oe、36oC和40oC的Co:曲线变化趋势相似。温度变化幅度较大时,与CO:浓度相互作用效应明显。