《典型沙生灌木光化學效率對環境波動的生理可塑性》是依託北京林業大學，由查天山擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：典型沙生灌木光化學效率對環境波動的生理可塑性
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：查天山
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
沙生植被生態系統是對氣候變化最為敏感的生態系統之一。沙生植物經常遭受光強、極端溫度、水分虧缺等環境脅迫的影響。然而，沙生植物適應環境波動（脅迫）的生理生態過程、內在機制與策略仍不清楚。由於光系統Ⅱ葉綠素螢光對環境波動的高度敏感性，是當今研究植物脅迫的重要探針。本項目以寧夏鹽池半乾旱沙區典型種沙蒿、楊柴為研究對象，通過原位長期自動監測光系統II葉綠素螢光與環境因子,結合原位控制實驗手動測定光合螢光參數，運用大數據集數據整合分析方法、統計回歸模擬等手段，分析沙蒿、楊柴PSII葉綠素螢光各參數晝夜、季節、年際變化及其對非生物環境因子波動回響和生物因子對其的調控機制，發現控制PSII光化學效率的關鍵因子及其閾值，建立沙蒿、楊柴光系統II光化學效率模型，定量揭示沙蒿、楊柴對環境脅迫的回響過程、機制、適應策略，為沙區林業生態建設、應對氣候變化提供科學支撐。
結題摘要
沙生植被生態系統是對氣候變化最為敏感的生態系統之一。沙生植物經常遭受光強、極端溫度、水分虧缺等環境脅迫的影響。然而，沙生植物適應環境波動（脅迫）的生理生態過程、內在機制與策略仍不清楚。由於光系統Ⅱ葉綠素螢光對環境波動的高度敏感性，是當今研究植物脅迫的重要探針。本項目以寧夏鹽池半乾旱沙區典型種沙蒿、楊柴為研究對象，通過原位長期自動監測光系統II 葉綠素螢光與環境因子,結合原位控制實驗手動測定光合螢光參數，運用大數據集數據整合分析方法、統計回歸模擬等手段, 分析沙蒿、楊柴PSII 葉綠素螢光各參數晝夜、季節、年際變化及其對非生物環境因子波動回響和生物因子對其的調控機制，發現控制PSII 光化學效率的關鍵因子及其閾值。研究發現PSII光化學效率ΦPSII的日間變化主要是由輻射（PAR）控制，成正線性相關關係，日間ΦPSII對PAR的反應速率（斜率）在季節尺度上與空氣溫度、水氣壓差呈負相關，與土壤水呈正相關，日間ΦPSII對PAR的反應截距是螢光連續測定技術來反映環境脅迫的重要指示指標。夏季乾旱條件下，油蒿無明顯的水分脅迫閾值，沙柳有水分脅迫閾值(30cm土壤含水量小於0.06 m3 m-3); 油蒿的光合速率，氣孔導度，蒸騰速率(E)和氮利用效率(NUE)明顯高於沙柳，水分利用效率(WUE)則相反；乾旱條件下，兩種植物水、氮利用效率權衡機制不同，沙柳在乾旱條件下通過高的WUE來應對乾旱缺水, 沙蒿表現出明顯的高抗旱性。不同物候階段，油蒿適應脅迫環境的調節機制不盡相同，展葉期天氣乾燥寒冷，植物光利用效率較低；成熟期輻射最大，植物通過調節熱耗散調節過剩光能；落葉期天氣陰冷潮濕，植物光利用效率較高；展葉期植物光合生理活動受溫度主導，成熟期受光照主導，落葉期受VPD主導；展葉期植物光反應中心多次出現光損傷現象，成熟期更多出現了光保護，落葉期植物對光調節較為平穩，沒有嚴重脅迫。本研究發現解決了螢光原位連續監測缺乏日間脅迫指示指標的問題。
