毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)功能性状协变及其可塑性研究
批准号:
32071842
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
查天山
依托单位:
学科分类:
经济林学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
查天山
中文摘要
植物功能性状对环境变化的响应是生态学研究的热点。以往研究多集中在物种间功能性状的植物经济谱,对种内个体发育过程中功能性状间的协变权衡关系鲜有报道。本研究以荒漠灌木油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,通过在不同器官(叶、茎、根)的形态、生理、生化功能性状及环境因子的原位连续观测,研究油蒿在时间尺度上功能性状间的协变权衡、环境可塑性及其对变化环境的适应策略。拟验证假设:(1)不同功能性状对环境胁迫的可塑性不同;(2)不同类型功能性状间权衡关系在不同的环境条件存在不同的格局;(3)植物在生长过程中通过不断调整各器官内、器官间物质分配比来适应环境变化。拟回答科学问题:(1) 功能性状的环境可塑性幅度多大?功能性状间如何协变权衡适应变化环境?(2)器官间碳:氮及生物量分配如何随环境变化?其协变权衡策略是什么?研究结果将为荒漠生态系统适应气候变化政策和行动计划的制定提供科学依据。
英文摘要
The responses of plant functional traits to environmental changes have been one of the focuses in plant ecology. The spatially inter-species relationships in plant functional traits have been well documented. The coordination and trade-offs between functional traits at temporal scale within species in relation to fluctuated environments remain unclear. This program is planning to measure morphological, physiological and biochemical traits of leaf, stem and root in situ, manually and by lab analysis for Artemisia ordosica. It is intended to test the hypothesis: environmental plasticity of functional traits vary with one another. Plant acclimates to fluctuation of environment through coordination and trade-offs between functional traits and through partitioning of carbon and nitrogen among organs (leaf, stem and root). It is aimed to answer two scientific questions: (1) how big is the plasticity of each of functional traits and how does different types of functional traits coordinate and trade-offs in acclimation to changing environments; (2) how does carbon and nitrogen partition between organs over the season in response to changing environments and what is trade-off strategies of the partitioning? The goal is to understand the plastic responses and ecological strategies to cope with changing environments at temporal scale in order to inform policy making for adaptation of desert ecosystems to climate change.
植物功能性状对环境变化的响应是生态学研究的热点。以往研究多集中在物种间功能性状的植物经济谱,对种内个体发育过程中功能性状间的协变权衡关系鲜有报道。本研究以荒漠灌木油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,通过在不同器官(叶、茎、根)的形态、生理、生化功能性状及环境因子的原位连续观测,分析了油蒿在时间尺度上功能性状间的协变权衡、环境可塑性及其对变化环境的适应策略。研究发现油蒿光化学反应组分(ΦA、ΦPR)和热耗散组分(ΦNPQ、ΦNO)呈负相关竞争关系,两组分内部呈正相关协同关系,E和ΦA、ΦPR正相关,和ΦNPQ、ΦNO负相关。油蒿光系统II(Photosystem II,PSII)能量分配参数在日尺度上分别滞后光合有效辐射(PAR)、空气温度(Ta)、饱和水汽压差(VPD)和土壤含水率(SWC)43 min、3.3 h、4.6 h和10.7 h;在季节尺度上分别滞后PAR、Ta、VPD和SWC 14.7、7.2、8.8和21.6天。三种PSII能量分配的主要途径(实际光化学效率ФPSII、调节性热耗散ФNPQ和非调节性热耗散ФNO)均具有不同的周期性变化特征。利用脉冲幅度调制叶绿素荧光(ChlF)原位监测技术,创建了PAR与ФPSII的日回归参数(y截距和斜率),其评估结果优于ФPSII和Fv/Fm。在2013-2019年生长季节,油蒿最大羧化速率(Vcmax)没有表现出明显的季节性模式。Vcmax的季节性变化与单位面积叶片氮含量(Narea)呈线性正相关,其线性回归关系的敏感性随土壤体积含水量(VWC)的增加而增加。油蒿光能利用效率日均值(LUEday)季节波动范围0.003-0.017 mol mol-1,变异系数38.75%。油蒿LUEday的相对变化与叶片相对含水量(LRWC)、叶绿素含量(Chl a/b)和叶氮含量(LNC)显著正相关。与湿润夏季相比,在夏季干旱期间,油蒿和沙柳均降低了其光饱和碳同化率(Asat)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(E)、Narea和光合氮利用效率(PNUE)。叶片光合能力(最大净光合速率Amax、最大羧化速率Vcmax和最大电子传递速率Jmax)的季节变异主要受Narea的正向调控。本研究深入探明油蒿在时间尺度上功能性状间的协变权衡、环境可塑性及其对变化环境的适应策略,为荒漠生态系统适应气候变化政策提供科学依据。
毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)功能性状协变及其可塑性研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:查天山
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依托单位:
油蒿资源利用效率权衡动态与机制
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批准号:31670710
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:查天山
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依托单位:
典型沙生灌木光化学效率对环境波动的生理可塑性
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批准号:31270755
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项目类别:面上项目
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资助金额:84.0万元
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批准年份:2012
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负责人:查天山
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依托单位:
国内基金
海外基金