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模拟酸雨对6种城市绿化植物生理生态学特性的影响

付晓萍

  酸雨(Acid Rain,或Acid Precipitation)是目前人类遇到的全球性环境问题之一,它不仅污染湖泊、森林和土壤,危及生物,而且对金属和建筑物也有损害。植物是城市生态系统的重要组成部分,在城市生态平衡中起着重要的作用。长沙市是华中酸雨区的中心城市,本文以该地区常用绿化植物樟树(Cinnamomum camphora)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、桂花(Osmanthus fragrans)、红(?)木(Loropetalum chinense var.rubrum)、杜鹃(Rhododendron simsii Planch)、夏鹃(Rhododendron indicum)为研究对象,用3个不同酸度(pH3.0、4.0、5.0)的模拟酸雨溶液进行处理,系统地研究了酸雨对植物光合作用、蒸腾作用、生长状况的影响,详细分析了这6种植物的光响应曲线、CO2响应曲线、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、气孔限制值、蒸腾速率、饱和水气压亏缺、水分利用效率、单叶重、叶面积、比叶重、叶绿素含量、根冠比、生物量在不同酸雨作用下的变化规律,结果表明: 1.三种酸雨均降低了夏鹃的光补偿点,分别较对照(63.52μmolm-2s-1)低12.45%、15.44%、24.09%。pH4.0、pH5.0酸雨增高了樟树和杜鹃的光补偿点,降低了桂花、广玉兰的光补偿点;其中樟树与对照(38.67μmolm-2s-1)相比分别增高了47.17%、53.92%,杜鹃则较对照(63.23μmolm-2s-1)·分别高42.37%、14.77%;而桂花光补偿点较对照(18.11μmolm-2s-1)分别低26.56%、26.50%。pH4.0、pH5.0酸液对广玉兰幼苗光补偿点影响较小,仅较对照(51.79μmolm-2s-1)低4.83%、0.54%。pH3.0、pH5.0模拟酸雨降低了红(?)木光补偿点,分别较对照(31.70μmolm2-s-1)低18.99%、45.99%。 2、pH4.0、pH5.0酸雨提高了广玉兰、桂花、红(?)木的表观量子效率,其中广玉兰分别比对照(0.0396 molCO2mol-1Pn)高20.45%、14.90%,桂花较对照(0.0173 molCO2mol-1Pn)分别高20.81%、17.34%,红(?)木分别较对照(0.0303 molCO2mol-1Pn)高4.29%、22.11%。而樟树的表观量子效率在pH3.0、pH4.0酸液作用下提高,使其比对照(0.0314 molCO2mol-1Pn)分别高27.07%、22.61%。夏鹃的表观量子效率在pH3.0酸雨作用下降低,较对照(0.028 molCO2mol-1Pn)低17.50%。三种酸液对杜鹃表观量子效率影响较小,仅较对照(0.0306 molCO2mol-1Pn)分别低3.27%、5.56%、1.96%。 3、pH3.0、pH4.0、pH5.0酸雨均加大了樟树、广玉兰、杜鹃的暗呼吸速率,降低了夏鹃的暗呼吸速率。其中广玉兰分别较对照(2.0509μmol·m-2s-1)高22.81%、23.42%、14.29%,樟树比对照(1.2142μmol·m-2s-1)分别高2.70%、80.45%、47.55%,杜鹃分别较对照(1.9349μmol·m-2s-1)高39.57%、11.02%、0.27%;而夏鹃却较对照(1.7785μmol·m-2s-1)分别低9.40%、12.45%、37.37%。pH3.0酸液增高了桂花的暗呼吸速率,使其较对照(0.3133μmol·m-2s-1)高19.69%。而红(?)木的暗呼吸速率在pH3.0、pH5.0酸液作用下表现降低,分别低于对照(0.9605μmol·m﹣2s﹣1) 18.98%、34.07%。 4、三种酸液均增高了桂花、红(?)木的表观羧化效率,其中桂花分别较对照(0.0157μmol·m﹣2s﹣1/μmol·mol﹣1)高96.81%、75.16%、31.21%,红(?)木分别较对照(0.0523μmol·m﹣2s﹣1/μmol·mol﹣1)高149.05%、42.86%、23.33%。而樟树、夏鹃的表观羧化效率为pH3.O、pH4.0酸雨增高,其中樟树较对照(0.0313μmol·m﹣2s﹣1/μmol·mol﹣1)分别增高46.33%、28.75%;夏鹃分别较对照(0.0233μmol·m﹣2s﹣1/μmol·mol﹣1)高34.33%、3.86%。在pH3.0、pH5.0酸雨作用下,广玉兰的表观羧化效率降低,较对照(0.0152μmol·m﹣2s﹣1/μmol·mol﹣1)分别低17.11%、34.21%;杜鹃的表观羧化效率为pH4.0酸液降低,较对照(0.0239μmol·m﹣2s﹣1/μmol·mol﹣1)低14.23%。 5、三种酸雨均降低了樟树、红(?)木的CO2补偿点,其中樟树CO2补偿点分别比对照(44.2500μmol·mol﹣1)低3.62%、9.27%、15.39%;红(?)木CO2补偿点则分别较对照(76.6619μmol·mol﹣1)低16.97%、25.91%、21.05%。而广玉兰、夏鹃的CO2补偿点为pH3.0、pH5.0酸雨增高,其中广玉兰分别比对照(88.3289μmol·mol﹣1)高49.06%、9.22%;夏鹃分别比对照(108.6910μmol·mol﹣1)高25.41%、27.56%。桂花CO2补偿点为pH4.0、pH5.0酸液增高,较对照(85.8471μmol-mol﹣1)分别高10.28%、12.42%。而杜鹃CO2补偿点为pH5.0酸液降低,低于对照(30.9540μmol-mol﹣1)34.06%。 6、不同酸度溶液处理的樟树、广玉兰、桂花、红桃木、杜鹃、夏鹃幼苗净光合速率日变化曲线呈“双峰型”,分别于10:00、14:00出现峰值,12:00表现光合“午休”现象。 7、三种酸液均增高了红(?)木、夏鹃气孔导度最大值,降低了杜鹃气孔导度最大值,其中红(?)木分别较对照(0.0683molH2O m﹣2s﹣1)增高119.18%、60.47%、8.93%,夏鹃较对照(0.04786molH2O m﹣2s﹣1)分别增高43.31%、29.34%、16.51%;而杜鹃则分别较对照(0.176molH2O m﹣2s﹣1)低23.64%、27.73%、44.38%。pH4.0、pH5.0酸液使广玉兰气孔导度最大值分别较对照(0.0891molH2O m﹣2s﹣1)增大52.86%、48.82%。PH3.0、pH4.0酸液增大了樟树、桂花气孔导度最大值,其中樟树较对照(0.0865molH2Om-2s-1)增大40.12%、24.39%,桂花则较对照(0.1202molH2O m﹣2s﹣1)增大30.78%、6.32%。 8、三种模拟酸雨均增大了桂花、红(?)木、杜鹃胞间CO2浓度日变幅,降低了广玉兰、夏鹃胞间CO2浓度日变幅,其中桂花的增幅为36.37%、42.41%和36.39%;红(?)木的增幅为25.61%、29.40%和47.09%,杜鹃的增幅为50.97%、57.74%和28.76%;而广玉兰降低了38.74%、27.57%、38.33%,夏鹃降低了51.22%、48.22%、30.74%。樟树胞间CO2浓度日变幅为pH5.0模拟酸雨降低,比对照(120.9μmolCO2 mol﹣1)低14.49%。 9、三种不同pH值模拟酸雨均增大了樟树、桂花、红(?)木、杜鹃气孔限制值的最小值,樟树的增幅为114.56%、34.95%、360.19%,桂花的增幅为122.45%、141.41%、288.11%,红(?)木的增幅为231.16%、423.91%、210.14%,杜鹃的增幅为166.25%、69.17%、87.50%;广玉兰、夏鹃气孔限制值的最小值为pH3.0、pH4.0酸雨增大,其中广玉兰分别较对照(0.084)高170.55%、17.67%,夏鹃则分别较对照(0.4556)高173.86%、76.6%。 10、不同酸度溶液均增高了夏鹃、红(?)木蒸腾速率最大值,降低了桂花、杜鹃蒸腾速率最大值,其中夏鹃的增幅分别为18.54%、18.06%和37.86%,红(?)木的增幅分别为42.92%、87.27%和10.87%;广玉兰蒸腾速率最大值为pH4.0、pH5.0酸液增高,分别较对照(3.448molH2O m﹣2s﹣1)高31.79%、39.50%。而樟树蒸腾速率最大值在pH5.0酸液作用下呈现降低,较对照(3.5020 mmolH2O m﹣2s﹣1)低27.4%。 11、三种酸液均加大了樟树、桂花、杜鹃、红(?)木、夏鹃蒸气压亏缺日变幅,其中杜鹃的增幅明显,分别为52.52%、50.75%和32.03%。而广玉兰蒸气压亏缺日变化幅度在pH3.0、pH4.0酸液作用下增高,较对照(2.846kPa)分别高45.56%、14.13%。 12、不同酸度溶液(pH3.0、pH4.0、pH5.0)均提高了桂花、杜鹃水分利用效率最大值,降低了红(?)木、夏鹃水分利用效率最大值,其中桂花较对照(3.2311μmol CO2/mmolH2O)分别提高152.67%、464.69%、252.06%;杜鹃较对照(4.5569μmol CO2/mmolH2O)分别提高108.46%、74.79%、25.10%,红(?)木则分别比对照(40.2887μmolCO2/mmolH2O)降低了23.78%、68.24%、58.94%;夏鹃分别比对照(6.9415μmolCO2/mmolH2O)降低了10.96%、10.93%、6.29%。而pH3.0、pH4.0溶液使广玉兰水分利用效率最大值分别比对照(1.8485μmolCO2/mmolH2O)提高56.09%、124.81%。pH4.0溶液使樟树水分利用效率最大值较对照(15.103μmol CO2/mmolH2O)提高101.44%。 本论文系统的研究了模拟酸雨对樟树、广玉兰、桂花、红(?)木、杜鹃、夏鹃的光合作用、蒸腾作用、生长状况的影响,揭示了酸雨影响下树木生长过程的机理,为城市森林建设中的树种选择提供基础数据和科学依据。……   
[关键词]:模拟酸雨;城市绿化植物;生理生态学
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中南林业科技大学2007年
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