毛竹對O3、CO2濃度升高及其復(fù)合作用的生理響應(yīng).pdf

1、毛竹(Phyllostachys edulis)是中國最為重要的經(jīng)濟竹種，具有分布廣、面積大、應(yīng)用領(lǐng)域廣、利用價值高、生長快、產(chǎn)量高、效益好等特點，在中國竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展和區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護中起到極為重要的作用。為揭示毛竹對大氣主要溫室氣體濃度升高的生理響應(yīng)規(guī)律，給氣候變化背景下的毛竹林適應(yīng)性管理提供理論依據(jù)，開展了O3和CO2濃度升高及其復(fù)合作用對毛竹生理生態(tài)的影響研究。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）毛竹對大氣O3濃度升高的生理響應(yīng)

2、r>　　隨著O3濃度的升高，毛竹葉片Chl和Car含量、SOD活性均呈下降趨勢，可溶性蛋白、MDA和O2-含量、POD活性均呈升高趨勢。與過濾大氣相比，100 nl·L-1和150 nl·L-1 O3濃度處理的毛竹葉片光合色素含量、SOD活性極顯著降低，葉片可溶性蛋白、MDA、O2-含量和POD活性極顯著升高；低濃度O3(≤50 nl·L-1)并未對毛竹造成明顯的生理傷害，而長時間高濃度O3（≥100 nl·L-1）脅迫，會導(dǎo)致毛竹葉片

3、光合色素降解或合成受阻，葉片老化加快，膜脂過氧化程度加劇，膜結(jié)構(gòu)和抗氧化系統(tǒng)功能遭到破壞，影響毛竹的正常生長。
　?。?）毛竹和四季竹耐受臭氧脅迫能力的差異
　　運用主成分分析法對毛竹和四季竹葉片葉綠素、類胡蘿卜素、MDA、可溶性蛋白含量和SOD、POD活性等生理指標(biāo)進行了耐受O3脅迫能力的差異性比較分析，表明葉片Chl和MDA含量是反映毛竹、四季竹對O3脅迫耐受力的重要指標(biāo)。雖然高濃度O3脅迫對毛竹和四季竹的生長均有著負(fù)面

4、影響，但毛竹對O3脅迫的耐受能力明顯弱于四季竹。
　?。?）大氣CO2濃度升高對毛竹葉片膜脂過氧化和抗氧化酶的影響
　　與環(huán)境大氣比較，500μmol?mol-1 CO2濃度處理30 d時對毛竹葉片光合色素、膜脂過氧化和抗氧化系統(tǒng)影響并不明顯，僅葉片CAT活性顯著降低。隨著處理時間的延長，對毛竹葉片膜脂過氧化和抗氧化系統(tǒng)的影響逐漸顯現(xiàn)，至處理90 d時，除葉片可溶性糖含量無明顯變化，葉綠素、MDA和可溶性蛋白含量，SOD、P

5、OD、CAT和APX活性均有顯著變化；700μmol?mol-1 CO2濃度處理在各個處理時間點（30、60、90 d）上對毛竹葉片膜脂過氧化和抗氧化系統(tǒng)的影響均較500μmol?mol-1CO2濃度處理明顯。處理30 d時毛竹葉片可溶性糖含量和抗氧化酶活性就有明顯變化，處理90 d時，葉綠素、MDA、可溶性糖和可溶性蛋白含量，SOD、POD、CAT和 APX活性均有顯著變化；研究表明大氣CO2濃度升高一定程度上能增強毛竹的抗氧化能力，

6、但光合產(chǎn)物的過量積累也會造成碳水化合物源-庫失衡和Rubisco的再生受到反饋作用抑制。
　?。?）大氣CO2濃度升高對毛竹葉片主要養(yǎng)分元素化學(xué)計量特征的影響
　　不同的CO2濃度條件下，毛竹葉片C、N、P和K含量變化范圍分別為512.13~543.30、19.23~22.97、1.26~0.96和8.40~5.88 mg?g-1，葉片C:N、C:P、C:K、N:P、N:K和K:P變化范圍分別為26.64~23.65、406

7、.58~565.93、60.98~92.40、15.26~23.93、2.29~3.91和7.00~6.22。與環(huán)境背景大氣比較，CO2濃度升高到500μmol?mol-1，對毛竹葉片主要養(yǎng)分元素的化學(xué)計量特征并不會產(chǎn)生明顯影響，反映了毛竹對高濃度 CO2環(huán)境的較強適應(yīng)能力。但CO2濃度升高到700μmol?mol-1，毛竹葉片主要養(yǎng)分元素化學(xué)計量特征會發(fā)生明顯的適應(yīng)性變化；CO2濃度升高對毛竹生長的NK限制性作用沒有明顯影響，但明顯增

8、強了毛竹生長的P素限制性作用。
　　（5）大氣CO2濃度升高對毛竹立竹器官礦質(zhì)離子吸收、運輸和分配的影響
　　除CO2濃度700μmol?mol-1對Ca2+濃度在毛竹立竹器官中大小排序會產(chǎn)生影響外，CO2濃度升高對 Na＋、Fe(2+,3+)、Mg2+、Ca2+濃度立竹器官中大小排序并沒有明顯影響。CO2濃度升高對竹葉Fe(2+,3+)和竹枝Fe(2+,3+)、Mg2+濃度無明顯影響，但對立竹器官的其它礦質(zhì)離子濃度會有不同

9、程度的影響，竹葉Ca2+和Mg2+、竹枝Na＋和Ca2+、竹稈Na＋和Ca2+及Mg2+、竹根Na＋和Mg2+濃度明顯提高，竹葉Na＋、竹稈Fe(2+,3+)、竹根Fe(2+,3+)和Ca2+濃度明顯降低；隨著 CO2濃度的升高，竹葉 Fe（2+，3+）/Na+、Mg2+/Na+和Ca2+/Na+，竹枝Ca2+/Mg2+及各器官Mg2+/Fe（2+，3+）、Ca2+/Fe（2+，3+）均逐漸增大，而竹枝、竹稈、竹根Fe（2+，3+）/N

10、a+、Mg2+/Na+、Ca2+/Na+和竹葉、竹稈、竹根 Ca2+/Mg2+均逐漸減??；CO2濃度升高后除竹根-竹稈SCa,Na、竹稈-竹枝SMg, Fe和竹枝-竹葉SCa,Mg明顯下降外，其余的立竹器官礦質(zhì)離子向上運輸系數(shù)變化平緩或有明顯提高；研究表明 CO2濃度升高增強了毛竹立竹根部積累Na＋能力和Fe(2+,3+)、Ca2+和Mg2+的向上選擇性運輸能力，提高了光合器官竹葉中礦質(zhì)養(yǎng)分元素濃度，維持體內(nèi)礦質(zhì)養(yǎng)分元素平衡，有利于提高

11、毛竹的光合作用能力和對高濃度CO2環(huán)境的適應(yīng)能力。
　?。?）大氣O3和CO2濃度升高復(fù)合作用對毛竹生理生態(tài)的影響
　　短期（30 d）高濃度O3能刺激毛竹葉片抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的提高，清除活性氧能力增強，并未出現(xiàn)膜脂過氧化，但長期（90 d）O3脅迫，毛竹葉片抗氧化酶活性降低，膜脂過氧化程度加劇，膜結(jié)構(gòu)破壞，發(fā)生嚴(yán)重的傷害效應(yīng)；短期高濃度CO2總體上對毛竹葉片膜脂過氧化和抗氧化系統(tǒng)影響并不明顯，而長期高濃度 C