氮素和水分添加对温带典型草原植物叶片寿命的影响及其机制研究

	氮素和水分添加对温带典型草原植物叶片寿命的影响及其机制研究
其他题名	Effects and mechanisms of nitrogen and water addition on leaf longevity in a temperate typical steppe
	任海燕
学位类型	博士
导师	黄建辉
	2011
学位授予单位	中国科学院植物研究所
关键词	草原氮水叶片寿命乙烯叶片功能性状
摘要	全球大气和气候变化导致资源供给发生变化，进而影响植物功能性状。在众多功能性状中叶片寿命是一个核心性状，因为它连接着叶片生理生态到植株个体生长和生态系统过程，也是生态系统养分循环和生态系统生产力的关键决定因子之一。然而目前很少有研究通过野外控制实验，探讨氮素和水分资源供给变化如何影响植物的叶片寿命和其它功能性状以及其内在的机制。本论文通过氮素和水分添加的野外控制实验，在中国北方温带典型草原开展氮素和水分资源供给变化对草原植物叶片寿命以及其它功能性状的影响的研究。选择的研究对象为本研究区域的优势物种冰草（Agropyron cristatum）和克氏针茅（Stipa krylovii），以及三个最常见物种糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）、扁蓿豆（Melilotoides ruthenica）和菊叶委陵菜（Potentilla tanacetifolia）。为进一步探讨氮素供给增加对植物叶片寿命以及其它功能性状影响的内在机制，本论文同时开展盆栽实验，以冰草作为研究对象，进行氮素和氯化钴（乙烯合成抑制剂）添加处理，试图从植物激素乙烯的角度出发探讨氮素添加影响叶片寿命的机制。实验结果表明，氮素和水分添加增加了叶片氮含量，增强了叶片光合能力，同时对其它叶片功能性状也产生了显著的影响。在2007年和2008年，氮素添加分别缩短叶片寿命 6.0 天和 5.4 天，水分添加分别缩短叶片寿命 13.0 天和 9.9天（P < 0.001）；并且叶片寿命在被研究的五个物种之间存在显著差异。氮素和水分添加对叶片寿命及其它叶片功能性状的影响均产生显著的交互作用。土壤含水量能够解释叶片寿命变异的 70% 左右。氮素和水分添加导致叶片、物种和群落水平的生物量生产均显著增加。为了检验乙烯是否在氮素添加导致叶片寿命降低的过程中发挥调控作用，本实验研究了氮素和氯化钴添加如何影响叶片乙烯生产和叶片寿命。结果表明，氮素添加使冰草叶片乙烯生产增加了 63.6%（P < 0.001），而氯化钴则抑制了氮素添加导致叶片乙烯生产的增加，同时氯化钴添加显著地延长了冰草叶片寿命。这些结果说明在氮素添加条件下，叶片乙烯生产增加，叶片寿命缩短；而乙烯合成抑制剂减少了叶片乙烯生产，抑制了氮素添加对叶片寿命的影响。本论文的研究结果揭示：⑴ 氮素和水分资源添加缩短了草原植物叶片寿命；⑵ 在半干旱地区，土壤含水量是决定叶片寿命及其它叶片功能性状的关键因子，而其影响受到土壤氮素有效性的调节，不同物种对氮、水有效性的响应不同，这将使未来全球变化的后果更加复杂；⑶ 氮素和水分资源添加诱导植物叶片寿命的降低，并没有引起物种和群落水平的生物量减少反而增加，是由于单株植物的叶片生物量生产增加所导致；⑷ 在植物生理水平上，植物激素乙烯在氮素添加诱导叶片寿命降低的过程中发挥着非常重要的调控作用。
页数	93
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/11927
专题	植被与环境变化国家重点实验室
作者单位	中国科学院植物研究所
第一作者单位	中国科学院植物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	任海燕. 氮素和水分添加对温带典型草原植物叶片寿命的影响及其机制研究[D]. 中国科学院植物研究所,2011.

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2011085.pdf（6889KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文