林地覆盖经营对雷竹叶片非结构性碳水化合物与氮、磷关系的影响

为揭示雷竹生理生态对林地覆盖经营的响应与适应机制,测定了不同覆盖经营年限(CK、1、3和6年)雷竹林1~3年生立竹叶片可溶性糖、淀粉、氮(N)和磷(P)含量,分析了覆盖经营对雷竹林叶片非结构性碳水化合物(NSC)与N、P含量及其化学计量关系的影响.结果表明： 覆盖经营1年雷竹林叶片NSC及可溶性糖含量较CK显著升高,N/P显著降低,N限制作用增强;覆盖经营3年雷竹林叶片可溶性糖含量较CK显著降低,淀粉含量显著升高,而NSC含量变化不明显,单位质量N、P的NSC含量最高;覆盖经营6年雷竹林叶片NSC、可溶性糖含量较CK显著降低,淀粉含量和N/P显著升高,P限制作用增强.短期覆盖(≤3年)经营雷竹林叶片NSC含量与N、P含量呈显著正相关,与N/P呈显著负相关;长期覆盖(6年)经营雷竹林叶片淀粉含量与N、P含量呈显著负相关,与N/P呈显著正相关.研究表明,短期覆盖(≤3年)经营雷竹林叶片N/P的降低可促使叶片淀粉分解和可溶性糖积累,明显增强雷竹生长活性,而长期覆盖(6年)经营雷竹林叶片N/P升高则促进叶片淀粉积累,雷竹生长由N限制转变为P限制,立竹生长活性明显降低,引起雷竹林退化.因此建议雷竹林连续覆盖经营不宜超过3年.      

长白山不同海拔岳桦非结构碳水化合物含量的变化

 通常认为, 随着林木不断接近其海拔分布极限, 光合作用产量不断下降, 导致碳水化合物供应不足(碳供应限制), 或者低温限制了碳投资(生长限制)。植物组织内非结构性碳水化合物(Nonstructural carbohydrates, NSC)的含量反映了植物碳供应与碳吸收的平衡。为了检验“碳供应限制”和“生长抑制”假说, 我们对长白山海拔1 700~ 2 050 m的自然生境下生长的岳桦(Betula ermanii)的叶片和枝条组织的NSC含量进行了比较。结果表明: 岳桦叶片的NSC含量随海拔升高变化不显著, 枝条的NSC含量随海拔升高显著增加; 叶片和枝条中淀粉含量与可溶性总糖含量的比值均随海拔的升高而减小; 林线附近的岳桦林木不存在碳水化合物供应不足的问题, 这在一定程度上表明生长限制导致长白山岳桦林线的形成。     

干旱胁迫下接种丛枝菌根真菌对七子花非结构性碳水化合物积累及C、N、P化学计量特征的影响

以濒危植物七子花二年生幼苗为研究材料,采用盆栽试验方法,研究干旱胁迫和接种丛枝菌根真菌(AMF)处理对幼苗不同器官C、N、P化学计量关系和非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响。试验共设计4个处理:对照(CK)、干旱胁迫(D)、接种AMF(AMF)、干旱胁迫和接种AMF(D+AMF)。结果表明: 在干旱胁迫下七子花根系AMF的侵染率显著下降,但接种AMF处理植株的株高、叶片数显著高于未接种处理。接种AMF显著提高了干旱胁迫下植株根、叶可溶性糖和NSC含量及茎、叶淀粉含量,且茎和叶可溶性糖与淀粉比显著下降。干旱胁迫导致植株C含量在根和叶中显著增加,P含量在茎中显著减少;与干旱胁迫相比,胁迫下接种AMF植株根、茎、叶P含量及叶C含量显著提高,而根C、N含量及茎C含量显著降低。胁迫下接种AMF植株根、茎C∶N、C∶P、N∶P和叶N∶P均显著低于单一胁迫处理。NSC与C∶N∶P计量比的相关性分析表明,根、叶P含量与可溶性糖和NSC含量呈显著正相关,茎P含量与淀粉和NSC含量呈显著正相关,各器官N∶P与NSC含量呈显著负相关。综上,干旱胁迫显著抑制了七子花幼苗的生长,接种AMF通过提高植株根和叶的可溶性糖含量、根的可溶性糖/淀粉,增加地上部分淀粉含量,促进P元素吸收和降低各器官N∶P来增强植株耐旱性,从而提高七子花幼苗在干旱环境中的存活率。     

隔离降雨对马尾松针叶非结构性碳水化合物和碳、氮、磷的影响

植物叶片中的非结构性碳水化合物（NSC）和碳（C）、氮（N）、磷（P）含量可反映植物和生态系统对水分亏缺环境的响应及适应程度。以福建省长汀县25a马尾松（Pinus massoniana）为对象,原位观测分析了3年持续100%隔离降雨对成年马尾松针叶NSC与C、N、P的影响。结果表明：（1）持续隔离降雨导致马尾松针叶NSC含量先显著增加后减少,最终导致针叶NSC含量季节变化消失;且针叶可溶性糖含量、可溶性糖/淀粉比值在后期显著增加;（2）持续隔离降雨使马尾松针叶N含量、P含量、N ： P均表现为前期与对照组差异不显著,后期显著高于对照组;（3）马尾松针叶NSC含量、可溶性糖含量、P含量、N ： P与土壤水分含量呈显著或极显著相关,且均与P含量显著或极显著相关,与N素无相关性。以上研究结果表明,随着土壤水分含量的持续减少马尾松可通过调整针叶中NSC含量的积累及分配和提高针叶N、P含量来适应缺水环境,P含量的增加对NSC含量波动及可溶性糖和淀粉的相互转化起促进作用。     

祁连山优势树木碳水化合物资源分配的海拔和树种效应

海拔梯度造成的温度、水分和土壤肥力等环境异质性会影响树木的生长, 但是不同树木的生理差异也决定了树木资源分配权衡还存在很多不确定性。为探明祁连山地区青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Juniperus przewalskii)非结构碳水化合物(NSC)含量的海拔和树种效应差异, 该研究以祁连山两个优势针叶树种青海云杉和祁连圆柏为研究对象, 分别设置了高海拔(3 300 m)和低海拔(2 850 m)两个采样高度, 采用t检验和多因素方差分析比较了不同海拔两个树种NSC及其组分(可溶性糖、淀粉)含量的差异, 分析叶、树干、粗根和细根间的NSC及其组分含量的资源分配权衡特征, 明晰不同海拔青海云杉和祁连圆柏生长限制因素和生理生态适应机理。结果表明: (1)低海拔青海云杉整株和各器官NSC及其组分含量均显著高于高海拔青海云杉; 而低海拔祁连圆柏整株和各器官NSC及其组分含量均显著低于高海拔祁连圆柏; (2)不同海拔两个优势针叶树种可溶性糖主要投资在叶, 而淀粉主要投资在粗根和树干; (3)高海拔青海云杉的可溶性糖与淀粉的比值显著高于低海拔青海云杉, 说明高海拔青海云杉将更多的碳用于生长, 而低海拔青海云杉将更多的碳用于储存; (4)海拔、树种、器官以及它们的交互作用显著地影响NSC及其组分含量及可溶性糖:淀粉, 其中树种分别解释了NSC、淀粉总变异的38%和37%; 器官分别解释了可溶性糖、可溶性糖:淀粉总变异的68%和42%。该研究结果阐明了不同海拔青海云杉和祁连圆柏的生长限制因素及其资源分配权衡, 为理解不同海拔和不同树种的生态适应机理以及祁连山森林生态系统的保护提供了科学参考。     

中国东北典型森林生态系统植物叶片的非结构性碳水化合物研究

植物叶片的非结构性碳水化合物(NSC)不仅可以反应植物的碳供应状况,也能反应植物对外界环境的适应策略。利用传统的蒽酮比色法测定了东北3个典型森林生态系统(呼中、凉水和长白山)242种常见植物叶片的非结构碳水化合物,探讨了温带主要森林植物叶片NSC沿纬度梯度的变化趋势及其在物种-生活型-群落间的分布规律。实验结果表明:3个典型森林生态系统植物叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量均呈偏正态分布,多数物种的含量偏中低水平;242种植物叶片可溶性糖、淀粉和NSC的平均含量分别为63.31、65.66和128.96 mg/g。在所调查的森林生态系统中,叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量在不同生活型中表现各异。此外,乔木植物叶片的可溶性糖、淀粉和NSC含量从北到南呈递增趋势,呼中最低,凉水次之,长白山最高。乔木淀粉含量均表现为落叶树种大于常绿树种,可溶性糖和NSC含量变化趋势复杂。研究结果不仅为阐明东北主要森林生态系统植被碳代谢和生长适应对策提供数据基础,而且对理解植物对未来气候变化的响应机理提供数据支撑。     

巴郎山大叶醉鱼草叶片非结构性碳水化合物和氮分配的海拔响应

为深入认识和探讨植物对环境变化的生理生态响应和适应,以分布在川西巴郎山的大叶醉鱼草(Buddleja davidii)为研究对象,沿海拔梯度对植物叶片中非结构性碳水化合物(NSC)、可溶性糖和淀粉含量,氮含量和氮分配比例(光合系统氮分配比例P_P、细胞壁氮分配比例P_CW和其他组分氮分配比例P_other)等参数进行对比分析,探讨其沿海拔的变化趋势,以及叶片NSC、可溶性糖和淀粉含量与氮分配间的相关关系。结果显示：大叶醉鱼草叶片NSC、可溶性糖、淀粉和单糖含量随海拔的升高而增加,而可溶性糖/淀粉比值未发生显著变化,表明高海拔较高的NSC含量的累积是由可溶性糖和淀粉含量共同决定的,而可溶性糖含量的增加主要由单糖含量的变化引起。叶片氮含量和P_P在海拔间差异不显著,但P_CW和P_other分别随海拔升高而降低和升高。此外,随海拔升高,叶片NSC/N比值随之增加,这主要归因于随海拔升高而增加的NSC含量而非海拔间差异不显著的氮含量。NSC含量和可溶性糖含量均与P_other显著正相关,说明叶片P_other和NSC含量的累积共同用于提高大叶醉鱼草在高海拔恶劣环境下的适应性。     

中国4种典型森林中常见乔木叶片的非结构性碳水化合物研究

植物叶片的非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrates,NSC)不仅为植物的代谢过程提供重要能量,还能一定程度上反映植物对外界环境的适应策略。以温带针阔混交林(长白山)、温带阔叶林(东灵山)、亚热带常绿阔叶林(神农架)和热带雨林(尖峰岭)4种森林类型的树种为研究对象,利用蒽酮比色法测定了163种常见乔木叶片可溶性糖、淀粉和NSC(可溶性糖+淀粉)含量,探讨了不同森林类型植物叶片NSC的差异及其地带性变化规律。结果显示：（1）从森林类型上看,植物叶片NSC含量从北到南递减,即温带针阔混交林(170.79 mg/g)>温带阔叶林(100.27 mg/g)>亚热带常绿阔叶林(91.24 mg/g)>热带雨林(80.13 mg/g)。（2）从生活型上看,无论是落叶树还是阔叶树,其叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量均表现为：温带针阔混交林>温带阔叶林>亚热带常绿阔叶林>热带雨林;北方森林叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量均表现为落叶树种>常绿树种,或阔叶树种>针叶树种。（3）森林植物叶片NSC含量、可溶性糖与淀粉含量比值与年均温和年均降水量均呈显著负相关。研究表明,森林植物叶片可溶性糖、淀粉和NSC含量以及可溶性糖与淀粉含量比值均具有明显的从北到南递减的地带性规律;其NSC含量以及可溶性糖与淀粉含量比值与温度和水分均呈显著负相关的变化规律可能是植物对外界环境适应的重要机制之一。该研究结果不仅为阐明中国主要森林树种碳代谢和生长适应对策提供了数据基础,而且为理解区域尺度森林植被对未来气候变化的响应机理提供新的视角。     

秦岭东段栓皮栎叶片非结构性碳水化合物含量的季节动态

研究树木叶片非结构性碳水化合物(Nonstructural carbohydrate,NSC)组分的季节变化是掌握树木碳代谢规律的基础,也有利于判断以往研究仅凭生长季单次或几次(5次)的取样方法是否存在一定局限性。以秦岭东段栓皮栎(Quercus variabilis Blume)优势群落为研究对象,在其分布的海拔上下限(650 m和970 m),于2016年5月至2017年5月,通过月尺度周期性取样(共计9次),测定栓皮栎叶片NSC及其组分含量,并观测同期叶片物候变化。结果显示:(1)栓皮栎叶片NSC及其组分季节变化差异显著(P0.05),可溶性糖、淀粉和NSC变异系数分别为20.99%、52.28%和25.96%;(2)整体而言,栓皮栎叶片NSC最小值在展叶初期(3月末—4月初,5%左右),最大值在展叶末期(5月上旬,12%左右),之后NSC呈持续下降趋势。不同海拔NSC极值出现时间略有不同,叶片物候可能是影响年内极值的主要原因。(3)栓皮栎叶片NSC组成以可溶性糖为主(65%),这可能是树种在暖温带所采取的生长策略。(4)海拔对栓皮栎叶片NSC及其组分影响差异不显著,低海拔栓皮栎叶片NSC及其组分含量略大于高海拔。研究结果,栓皮栎叶片NSC含量存在明显的季节波动,适当加大NSC采样频率对于正确理解树木碳代谢十分必要。     

Carbon and nutrient physiology in shrubs at the upper limits: a multispecies study

高山分布上限灌木的碳与养分生理碳水化合物不足是高山林线树种生长限制假说之一,国内外以碳水化合物为基础的高山林线研究已有很多,而与高山林线相比,人们对碳水化合物在灌丛线形成中的作用知之甚少。除此之外,土壤养分亦被视为限制高山树种向上分布的重要因素之一。本研究将探究欧亚多种高山灌木不同器官中非结构性碳水化合物(NSCs)、氮(N)和磷(P)在不同季节及高低海拔上的含量变化规律。研究结果显示,除了与夏季相比冬季细根中具有较低的P含量以外,不同海拔与季节对灌木不同器官中的N和P含量均无显著影响。冬季灌木枝条中的NSCs和可溶性糖含量显著高于夏季。海拔与季节对细根中NSCs、淀粉、可溶性糖和糖与淀粉比值的影响均有显著的交互作用。在冬季,灌木细根中的可溶性糖与淀粉含量在海拔上限处要显著低于其在低海拔处;而在夏季,这些指标在高低海拔间均无显著差异。本研究结果表明,与高山林线树种相似,海拔分布上限的灌木冬季细根中较低的非结构性碳水化合物含量可能限制了灌木的向上分布。     

平茬高度对香椿生长及其光合特性和非结构性碳水化合物含量的影响

该研究以4年生香椿为试验材料,设置平茬20 cm(T₁)、50 cm(T₂)、80 cm(T₃)和不平茬(CK)4种处理,观测其萌枝和叶片生长情况,以及叶片的气体交换参数、光合色素含量、非结构性碳水化合物(NSC)含量的变化,分析不同平茬高度的生长生理响应差异,以明确平茬措施下香椿植株更新复壮再生的生理机制。结果表明：(1)平茬能够显著提高香椿的萌枝能力,促进侧枝和叶片生长,其萌枝数、侧枝长度在T₃处理下最高,成枝数、叶长、叶宽、叶面积及侧枝粗度在T₂处理下达到最大值。(2)随着平茬高度的增加,香椿叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率均先升后降,并在T₂处理达到最大,较CK分别显著提高了17.33%、10.00%、13.51%和6.98%;平茬也提高了叶片光合色素含量,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量和类胡萝卜素含量在T₂处理下分别比CK显著提高了18.34%、27.07%、21.11%和23.05%。(3)不同平茬高度处...     

海拔高度对中国沙棘水碳代谢和生长的影响——以关帝山区为例

海拔是影响中国沙棘自然分布和生长的的重要环境因子，水分代谢和碳代谢的平衡是植物存活和生长的基础，研究海拔对中国沙棘的水碳代谢和生长的影响有利于全面了解中国沙棘对海拔高度的适应性及其生理机制。以山西西部关帝山地区野生中国沙棘为研究对象，测定了海拔1100—2100 m的中国沙棘雌株在6月和8月的小枝正午水势、枝条导水损失率、枝条导管直径和导管密度、光合作用、不同部位非结构性碳水化合物(NSC)浓度，同时测定了不同海拔沙棘的株高和冠幅。结果表明：随着海拔的升高，6月和8月的土壤含水量均呈增加趋势；小枝正午水势先升高后降低；枝条导水损失率在6月先降低后升高；随着海拔的升高沙棘的导管直径没有显著性变化，但导管密度、枝条最大比导水率、叶面积呈现先升高后降低的趋势。随着海拔的升高6月和8月光合速率均呈增加趋势；根和叶NSC含量没有较大幅度变化；随着海拔高度的增加中国沙棘树高和冠幅均呈现先增加后降低的趋势。以上结果表明：低海拔(1100—1300 m)和高海拔(1900—2100 m)中国沙棘生长均受到一定程度的抑制，在低海拔主要受干旱胁迫的影响，高海拔对中国沙棘的生长的抑制作用体现在低温引起的水分...     

五唇兰对PEG模拟的干旱胁迫响应研究

为了解干旱对五唇兰(Phalaenopsis pulcherrima)生长的影响,以聚乙二醇(PEG)溶液模拟干旱胁迫,对其叶片的光合色素、渗透调节物质和非结构碳水化合物(NSC)含量变化进行研究。结果表明,随着PEG浓度增加,五唇兰植株含水量和鲜质量逐渐下降,以PEG为13.75%～14.84%时最显著。PEG处理显著降低叶片的叶绿素a和b含量。随着植株含水量的降低,叶片可溶性蛋白、淀粉(St)含量均呈下降趋势,可溶性糖(SS)含量、NSC和SS/St均呈先升后降的趋势。因此,干旱胁迫会影响五唇兰植株的含水量和光合产物的积累;在较低程度干旱胁迫下,可溶性糖在抗旱响应中发挥主要作用;随着干旱胁迫程度加深,五唇兰的生理代谢受到严重影响。     

武夷山不同海拔毛竹细根功能性状

细根作为植物最重要的资源获取功能器官,是影响陆地生态系统的重要组成部分。定量化毛竹的细根功能性状对于理解其生理生态特征响应及生活史策略至关重要。为揭示毛竹细根功能性状随海拔梯度的变化规律以及细根的适应策略,对武夷山不同海拔(840 m、1040 m、1240 m)毛竹细根的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和比根长(SRL)、比根面积(SRA)等性状进行测定,分析细根性状在海拔上的差异及其异速生长关系。结果表明：(1)不同海拔毛竹细根养分性状存在显著差异。毛竹细根C含量在海拔1040 m最大。随海拔升高,细根N、P含量均呈下降趋势,细根C∶N、C∶P随着海拔的升高而增加。(2)细根的结构性状在海拔梯度上差异显著。随海拔升高,细根平均根直径(AvgDiam)、SRL及SRA均呈下降趋势,而根组织密度(RTD)呈升高趋势。(3)细根性状间存在显著的异速生长关系。细根N与P含量存在显著的等速生长关系,二者与C含量存在显著异速生长关系;SRL与SRA存在显著的等速生长关系,二者与RTD存在显著的负等速生长关系,与N含量存在显著的异速生长关系;细根AvgDiam与RTD存在显著的负异速生长关系。毛...     

蒙古莸幼苗干旱致死过程中非结构性碳水化合物的变化

以一年生蒙古莸幼苗为对象,设置适宜水分、慢速干旱致死和快速干旱致死3个处理,研究不同干旱强度致死下蒙古莸幼苗各器官中非结构性碳水化合物(NSC,包括可溶性糖和淀粉)的含量变化及其分配规律.结果表明:慢速干旱致死胁迫下各器官可溶性糖含量与适宜水分组无显著差异.随时间的推移,茎可溶性糖含量先增加后减少,淀粉和NSC含量增加;粗根可溶性糖含量减少,淀粉和NSC含量增加;叶可溶性糖含量增加,淀粉和NSC含量减少.致死时(80 d),叶、茎、粗根和细根的NSC含量分别为6.2%、7.8%、8.3%和7.4%.快速干旱致死胁迫下,各器官可溶性糖含量均高于适宜水分处理组,而淀粉和NSC含量均低于适宜水分组.随时间的推移,根可溶性糖含量下降,淀粉和NSC含量上升;茎可溶性糖、淀粉和NSC含量均上升;叶可溶性糖含量上升,淀粉和NSC含量下降.致死时(30 d),叶、茎、粗根和细根的NSC含量分别为5.9%、6.6%、8.9%和7.7%.应对不同的干旱致死情况,蒙古莸幼苗各器官间非结构性碳水化合物呈现出不同的动态变化.在慢速干旱致死胁迫下,NSC优先为维持各器官生理代谢活动提供能量;而在快速干旱致死下,NSC主要以可溶性糖形式维持植物代谢,调节渗透势,促进吸水,应对急剧的干旱胁迫.