模拟增温对C_3、C_4植物生长及水分利用的影响

【摘要】以内蒙古暖温型典型草原中共存的不同光合类型草本植物：C3植物本氏针茅(Stipabungeana)和C4植物白羊草(Bothriochloaischaemum)为实验材料,在内蒙古大学生命科学学院温室,用OTC(OpenTopChamber)模拟增温的方法,进行了盆栽实验,通过测定分析两种植物的种子出苗、形态特征、光合生理参数、叶片水分生理特征、耗水特征、生物量积累与分配及水分利用效率,研究了模拟增温处理下两种C3、C4植物从种子出苗开始的生长及水分生理对气温升高的响应,从而揭示C3、C4植物在气温升高下的生长特征、耗水规律及水分利用策略,以期为未来气温升高下的C3、C4植物的种类组成、分布及适应性的深入研究提供基础数据。主要结论如下：(1)增温(1.34℃)均显著增加了两种C3、C4植物种子的出苗率和出苗速率；与C3植物本氏针茅相比,增温对C4植物白羊草的出苗率和出苗速率的促进作用更大,并且还降低了其出土幼苗死亡率和死亡速率。因而C4植物白羊草在气温升高下的出苗优势更大。(2)两种C3、C4植物的形态生长对增温的响应方式不同。C4植物白羊草前期(7月)的叶片生长旺盛,并具有较强的保水力；C3植物本氏针茅的株高生长在前期和后期(9月)都比较明显。(3)增温对两种C3、C4植物生物量积累的影响不同。增温对C4植物白羊草的前期生长有促进作用,其地上生物量、根生物量和总生物量积累均显著增加；其后期的生长速率减慢,各部分生物量积累无明显变化。C3植物本氏针茅的各部分生物量积累在生长前后期均无明显变化。增温对两种植物的生物量分配无显著影响。(4)增温条件下,C3植物本氏针茅的气孔导度(gs)和蒸腾速率(Tr)显著增大,净光合速率(Pn)无显著变化,叶片水分利用效率略有下降；C4植物白羊草的gs、Pn、Tr均显著增大,且Pn增加的幅度大于Tr,叶片水分利用效率有所增加。C4植物白羊草的叶片水分利用效率高于C3植物本氏针茅。(5)在生长后期(7-9月),C3植物本氏针茅的耗水量较大,个体水平水分利用效率较低。C4植物白羊草在增温下的Tr和总耗水量增加幅度显著大于C3植物本氏针茅,但其个体水平水分利用效率仍显著高于C3植物本氏针茅。因此,C4植物白羊草可能是一种高耗水高水分利用效率植物。综上所述,与C3植物本氏针茅相比,C4植物白羊草在温度升高下通过改善种子的出苗、旺盛的前期生长和较高的水分利用效率表现出更大的生长与水分利用优势。因此,可以预测未来气温升高2℃更有利于C4植物白羊草的生长。
【作者】陈宇琪；
【导师】杨劼；
【作者基本信息】内蒙古大学，生态学，2014，硕士
【关键词】C3植物；C4植物；模拟增温；植物生长；水分利用；

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