银杏、油松对co2和o3浓度升高的生理响应

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1、分类号密级UDC编号中国科学院研究生院博士学位论文银杏、油松对CO2和O3浓度升高的生理响应付士磊指导教师何兴元研究员中国科学院沈阳应用生态研究所申请学位级别理学博士学科专业名称生态学论文提交日期2007.04.20论文答辩日期2007.06.11培养单位中国科学院沈阳应用生态研究所学位授予单位中国科学院研究生院答辩委员会主席王庆礼研究员博士学位论文银杏、油松对CO2和O3浓度升高的生理响应国家自然科学基金重大研究计划重点项目（90411019）中国科学院沈阳应用生态所创新工程项目（SLYQY0414）付士磊指导教师何兴元研究员中国

2、科学院研究生院2007年6月摘要摘要随着工业化和城市化的迅速发展，高浓度CO2和高浓度O3对植物影响的研究受到了广泛的重视，但二者交互作用对城市树木的生理及碳氧平衡的影响尚不清楚。银杏（Ginkgobiloba）、油松（Pinustabulaeformis）是沈阳市城市森林的两种重要树种，对大气环境变化的响应具有代表性。本文采用开顶箱法研究了在高浓度CO2（700μmol·mol-1）、O3（80nmol·mol-1）及其复合作用条件下城市银杏、油松生长、光合、蒸腾以及呼吸作用的日动态、季节动态变化，揭示了银杏、油松光合对高浓度CO

3、2、O3的适应机制及其本身环境效应的变化规律，为研究城市森林对全球变化的响应与反馈提供了重要基础。得出的主要结果如下：1.短期（0-30d）高浓度CO2处理提高了银杏、油松叶片/针叶细胞间CO2浓度、羧化效率和表观量子效率，从而提高了银杏、油松的净光合速率。2.长期(100d)高浓度CO2处理促进了银杏、油松叶片/针叶的生长，提高了细胞渗透调节物质含量，增强了银杏、油松抵御逆境胁迫的潜能。银杏、油松日变化曲线趋向单峰曲线，缓解了中午的光抑制现象；固碳释氧量提高了近1倍，有助于减缓全球变化的速度。银杏、油松的气孔导度和羧化效率的降低是

4、发生光合适应的重要原因。3.高浓度O3处理可导致两树种的生理伤害，银杏叶片表现为褐斑型伤害，油松则为水锈型，叶片生长受到抑制。同时两树种可溶性蛋白、可溶性糖含量降低，电导率升高。两树种叶绿素含量降低，净光合速率下降。银杏光合速率的降低前期表现为气孔限制，后期转为非气孔限制为主。油松光合速率下降则是两种限制因素共同作用的结果,难分主次，表明油松的气孔调节能力弱于银杏，更易受到O3的伤害。造成实验处理后期银杏、油松光合速率下降的非气孔因素是表观量子效率和羧化效率的降低。高浓度O3处理使银杏、油松的光抑制现象加强，固碳释氧、降温增湿能力降

5、低，且油松降低幅度大于银杏。4.高浓度CO2和O3复合处理提高了银杏油松的叶绿素含量，减轻了高浓度O3对叶片/针叶的伤害，促进了叶的生长。与对照相比，复合处理提高了银杏、油松的净光合速率，降低了气孔导度和蒸腾速率，从而使水分利用效率和含水量得到提高。表观量子效率I摘要和羧化效率的提高是光合速率大幅度上升的重要因素；呼吸速率的提高则是后期光合速率增幅减小的重要原因。复合处理前期CO2主要是通过气孔调节来缓解O3对树木的伤害，高浓度CO2处理对光合作用的促进作用大于高浓度O3处理的抑制作用。高浓度CO2和O3复合处理的银杏、油松的光呼吸

6、速率、可溶性蛋白、可溶性糖的含量增加，电导率降低，提高了银杏、油松的抗逆性，这是高浓度CO2缓解O3胁迫对树木伤害的一个原因。复合处理同样缓解了银杏、油松光抑制现象，提高了固碳释氧量，但银杏降温增湿能力降低。关键词：高浓度CO2和O3油松银杏光合生理开顶箱（OTC）IAbstractPhysiologicalresponseofGinkgobilobaandPinustabulaeformistoelevatedCO2andO3concentrationFuShilei(Ecology)DirectedbyProf.HeXingyu

7、anAbstractWiththerapiddevelopmentofindustrializationandurbanization,theindividualeffectsofelevatedcarbondioxide(CO2)andozone(O3)onplanthavebeenwidelyinvestigated,whiletheeffectsofelevatedO3incombinationwithelevatedCO2ontreeshavebeenpoorlyunderstood.Anopen-topchamberexp

8、erimentwascarriedoutfromAprilthroughOctober2006toexaminetheeffectsofelevatedCO2(700μmol·mol-1)andO3(80nmol·mol-1)onph