三江平原小叶章光合碳代谢特性对模拟全球CO2浓度升高和氮沉降的响应研究

In our study, predominance plant in Sanjiang Plain - Calamagrostis angustifolia as research object, by situ control experiments in wild, with CO2 increased increases and nitrogen deposition and their interaction,the dynamic change regularity of photosynthetic carbon metabolism in different phonological period are studied. which provide theoretical basis for wetland plants in adapting to global change. With different nitrogen deposition and CO2 concentration, the structure and active change in phonological period are studied. The main study contents are as follows: The change of organization structure in leave; the change of phytolith types and phytolith percentage in short cell of leaf epidermis; the change of stablecarbon isotopecomposition (δ13C); the change of key enzyme activity in pathway of photosynthetic carbon metabolism. All above is to study the relationship of photosynthetic carbon metabolism in C. angustifolia and main ecological factors.

本项目以三江平原湿地优势植物-小叶章为研究对象，通过野外原位控制实验，研究CO2 浓度升高和氮沉降及其交互作用下，优势植物小叶章在不同物候期的光合碳代谢的动态变化规律，为湿地植物对全球变化的适应过程提供理论依据。主要研究内容包括：不同氮沉降强度和 CO2 浓度下，不同物候期的小叶章叶片组织结构的变化；叶片表皮短细胞植硅体类型和百分含量的变化；叶片稳定碳同位素组成的变化；碳代谢途径关键酶活性的变化等，以探讨小叶章光合碳代谢与主要生态因子变化的关系。

在植物生长发育过程中，光合碳代谢是植物体内的重要代谢过程，直接影响植物光合产物的形成和物质的转化等。大气CO2浓度升高下光合碳代谢的适应机理及其氮素调控机制是当前植物生理生态学领域研究的热点问题。本项目以三江平原湿地优势植物——小叶章为研究对象，通过野外原位控制实验，在自然条件下采用开顶箱法（OTC）模拟CO2浓度升高和氮沉降，通过测定小叶章叶片组织结构特征、植硅体种类与数量、稳定碳同位素组成和光合碳代谢关键酶活性，探讨小叶章光合碳代谢特性的变化，试图为大气CO2浓度升高及氮沉降条件下湿地生态系统的响应研究提供一个新的有效途径。项目开展过程中，按着既定的研究计划完成了项目任务书的研究内容。主要研究结果如下：1）氮沉降对叶绿体的影响大于CO2浓度升高的影响。比较不同CO2浓度升高与氮沉降浓度增加的交互作用影响，表明二者浓度呈梯度增加（EC1和NN处理）对叶绿体的损伤作用要大于二者同时增到最大时（EC2和HN处理）的作用。2）植硅体的种类与数量对不同CO2浓度升高与氮沉降及其交互作用的反应敏感。3）小叶章在不同生长期叶片稳定碳同位素组成（δ13C）值都在C3植物的范围内，呈先上升再下降的趋势，其中拔节期δ13C值最大；EC1处理下的NN和HN处理δ13C值变化最为明显。4）CO2浓度升高使关键酶活性降低，氮沉降对其有拮抗作用。本项目的研究结果可为植物碳代谢——物质同化的氮素调控机制研究提供基础资料，为湿地生态系统对全球变化的生态适应机制提供一定的理论依据。