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。     

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.      

干旱胁迫对杉木无性系非结构性碳水化合物含量的影响

以杉木Cunninghamia lanceolata 6个优良无性系组培移栽苗为试材,对聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫条件下各无性系针叶淀粉、可溶性糖及非结构性碳水化合物(NSC)总量进行测定。结果显示,干旱胁迫致使杉木无性系针叶淀粉含量下降、可溶性糖含量有所提高,NSC含量呈下降趋势(除T-cF1无性系外)。干旱胁迫条件下,可溶性糖含量与针叶相对含水量、丙二醛含量间呈显著正相关(P<0.05),而淀粉含量、NSC与过氧化氢酶活性间均为显著负相关(P<0.05)。     

林龄对重庆武陵山区马尾松天然次生林C、N、P生态化学计量特征的影响

在国家碳达峰和碳中和背景下,为准确评估区域植被固碳增汇功能和科学指导其经营管理,以重庆武陵山区14、25、38、45、62年生马尾松天然次生林为研究对象,对马尾松各器官(叶、枝、干、根和皮)、凋落物以及土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征进行研究。结果表明：(1)马尾松针叶C、N、P含量分别变化在444.48—518.03 g/kg、12.31—16.15 g/kg、1.75—2.21 g/kg之间,总体呈“C适中、N缺乏及P充足”的养分格局,且马尾松生长主要受N限制。(2)马尾松各器官C、N、P生态化学计量受林龄影响及其变化规律各有不同,但不同器官差异显著(P<0.05),其中C含量以皮最大,N、P含量则以针叶最大。(3)林龄对马尾松凋落物C、N、P生态化学计量影响不显著(P>0.05);马尾松林土壤P含量低(变化在0.09—0.41 g/kg之间),但各土层生态化学计量比却普遍较高,且受林龄影响各不相同。(4)C、N、P生态化学计量在马尾松各器官—凋落物—土壤之间总体呈显著相关性(P<0.05),其中,针叶C、N含量均与土壤N含量呈显著正相关,但针叶P含量与土壤...     

圆叶玉兰叶片非结构性碳水化合物与氮、磷含量对海拔的响应

非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrates, NSC)、氮(N)和磷(P)是植物生长的重要能源物质和影响植物分布的限制生长因子,圆叶玉兰(Magnolia sinensis)是四川省特有的珍稀濒危极小种群野生植物,研究其NSC、N和P可以反映它的营养供应水平及对环境的适应策略。选取芦山6个海拔梯度(1840,1960,2070,2170,2270,2390 m)的圆叶玉兰为对象,研究不同海拔下圆叶玉兰叶片中NSC与N、P及其化学计量间的关系。结果表明,圆叶玉兰叶片可溶性糖含量在2390 m处显著高于1840 m处, NSC含量在不同海拔差异极显著,随海拔增加呈"低-高-低"的单峰变化,2170 m处叶片NSC含量最高,碳水化合物供应充足;可溶性糖/淀粉的比值随海拔升高呈增大趋势,N含量和N/P比都随海拔上升而下降,且N/P比在各海拔上均小于14,NSC/N比在2390 m处显著高于1840 m处。总之,圆叶玉兰叶片的可溶性糖和NSC含量显著不受海拔的影响,较高的可溶性糖含量有利于抵御低温环境,其生长主要受氮元素限制而不受碳限制,反映了濒危植物圆叶玉兰在其有限的分布范围内NSC及N、P的保护策略,为圆叶玉兰的碳代谢和生长适应对策提供数据基础。     

模拟降雨减少对马尾松人工林凋落物量及其化学性质的短期影响

为研究气候变化背景下降水格局变化对森林生长和碳固持的影响,2012年在我国南亚热带地区选择广泛分布的马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,分别设置3块20 m×20 m的模拟降雨减少50%和对照样地,每个样地随机设置5个距地面40 cm的1 m×1 m的凋落物收集框,2016年1—12月每隔1月收集各样地林冠层凋落物,比较研究减水处理对凋落物组分产量和基本化学性质的短期影响。结果表明:马尾松人工林针叶凋落物量及其所占比例显著高于其他凋落物组分(P0.05),减雨处理对马尾松人工林凋落叶和总量无显著影响(P0.05)。与对照相比,减雨处理分别增加凋落针叶含碳量和凋落果含氮量27.4 g/kg和5.1 g/kg,以及凋落针叶的木质素含量、阔叶纤维素含量和皮半纤维素含量3.9%、5.2%和4.0%(P0.05),但显著降低凋落皮碳、纤维素含量和凋落果的碳氮比(P0.05)。凋落物N、P含量具有协同性,含碳量与木质素含量显著正相关(P0.05)。模拟降雨减少处理初期并未显著改变南亚热带马尾松人工林总凋落物量,但增加了凋落针叶的木质素含量和含碳量。本研究预示短期穿透雨减少可能降低南亚热带马尾松人工林凋落物的分解能力,由此降低马尾松人工林土壤中凋落物源性碳的输入量。     

松墨天牛取食和人为损伤对马尾松针叶部分化学物质含量的影响

为探索松墨天牛Monochamus alternatus Hope与其寄主马尾松相互作用的关系,测定了松墨天牛取食和人为损伤1天、3天、6天、10天和15天后马尾松针叶营养物质和次生代谢物质含量的变化。结果表明： 松墨天牛取食和人为损伤均能引起马尾松针叶可溶性糖和粗多糖含量的下降,但虫害处理使新叶和老叶中可溶性糖降低更多。两种方式处理后10天马尾松新叶和老叶中蛋白质含量降到最低,然后逐渐回升; 相比较而言,虫害处理蛋白质含量降幅更大。松墨天牛取食和人为损伤均引起马尾松针叶单宁和黄酮类物质含量的增加,虫害处理的针叶中单宁和黄酮类物质的含量更高。结果提示马尾松对松墨天牛的取食为害具有特殊的应激反应机制。     

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_...     

三个亚热带森林优势种凋落物非结构性碳水化合物含量的季节动态

非结构性碳水化合物(NSC)是凋落物中的易分解组分,在凋落物分解早期快速释放进入土壤并被微生物利用,参与森林土壤生物地球化学循环,因此新鲜凋落物中NSC变化规律是认识森林土壤碳和养分循环的关键之一。选取亚热带常绿阔叶林优势树种米槠(Castanopsis carlesii)和主要造林树种杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)为研究对象,分析其新鲜凋落叶和凋落枝中NSC(可溶性糖和淀粉)含量的动态变化规律。结果表明：凋落物中NSC含量在不同月份表现出明显的时间动态,米槠、杉木和马尾松凋落叶和凋落枝中NSC含量总体上在11—12月呈上升趋势,而在2—6月呈缓慢下降趋势。不同类型的凋落物NSC含量存在显著差异,米槠、杉木和马尾松凋落叶中NSC含量分别为3.03%—3.56%、2.18%—4.37%、3.38%—4.89%,凋落枝中NSC含量分别为1.87%—4.22%、2.88%—4.28%、2.75%—5.27%,米槠和马尾松凋落叶中NSC含量高于凋落枝,而杉木凋落枝中NSC含量高于凋落叶。不同树种凋落物NSC含量差异显著,米槠和...     

氮添加与降雨变化对红砂幼苗非结构性碳水化合物的影响

非结构性碳水化合物(NSC)在植物体内的含量及分配对植物生长和存活至关重要。开展氮沉降和降雨变化对幼苗NSC影响的研究,为揭示干旱导致幼苗死亡机理及预测气候变化背景下幼苗自然更新及培育提供依据。本研究以1年生红砂幼苗为对象,测定了不同降雨(降雨减少(W-)、自然降水(W)和降雨增多(W+))和氮添加(N0(0 g N·m-2·a-1)、N1(4.6 g N·m-2·a-1)、N2(9.2 g N·m-2·a-1)、N3(13.8 g N·m-2·a-1))条件下红砂幼苗各器官NSC及其组分含量。结果表明:红砂幼苗各器官NSC含量为28.8～71.8mg·g-1,叶片含量最高,茎含量最低。氮添加和降雨变化对红砂幼苗叶片和根系淀粉及总NSC含量有显著影响,而对茎无显著影响。各降雨条件下,氮添加均促进了红砂幼苗叶片淀粉和总NSC累积,在降雨增加30%的条件下氮的促进效应更显著,中高氮(N2和N3)叶片淀粉与总NSC含量显著高于低氮水平(N1和N0);在低氮降雨减少30%(N1W-)处理下,红砂叶片淀粉和NSC含量最小,而根系淀粉和NSC含量最大,即低氮干旱胁迫下红砂可通过NSC在不同器官的重...     

Leaf nonstructural carbohydrate concentrations of understory woody species regulated by soil phosphorus availability in a tropical forest

Leaf soluble sugars and starch are important components of nonstructural carbohydrates (NSCs), which are crucial for plant growth, development, and reproduction. Although there is a large body of research focusing on the regulation of plant NSC (soluble sugars and starch) concentrations, the response of foliar NSC concentrations to continuous nitrogen (N) and phosphorus (P) addition is still unclear, especially in tropical forests. Here, we used a long‐term manipulative field experiment to investigate the response of leaf NSC concentrations to continuous N and P addition (3‐, 5‐, and 8‐year fertilization) in a tropical forest in southern China. We found significant species‐specific variation in leaf NSC concentrations in this tropical forest. Phosphorus addition dramatically decreased both leaf soluble sugar and starch concentrations, while N addition had no significant effects on leaf soluble sugar and starch concentrations. These results suggest that, in plants growing in P‐limiting tropical soil, leaf NSC concentrations are regulated by soil P availability rather than N availability. Moreover, the negative relationships between NSC concentrations and leaf mass per area (LMA) revealed that NSCs could supply excess carbon (C) for leaf expansion under P addition. This was further supported by the increased structural P fraction after P fertilization in our previous study at the same site. We conclude that soil P availability strongly regulates leaf starch and soluble sugar concentrations in the tropical tree species included in this study. The response of leaf NSC concentrations to long‐term N and P addition can reflect the close relationships between plant C dynamics and soil nutrient availability in tropical forests. Maintaining relatively higher leaf NSC concentrations in tropical plants can be a potential mechanism for adapting to P‐deficient conditions.     

干旱对兴安落叶松枝叶非结构性碳水化合物的影响

降水格局的变化以及极端干旱的频繁发生是全球气候变化的重要特征之一。为了揭示干旱对树木碳代谢的影响,通过控雨试验研究兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)枝叶的非结构性碳水化合物(NSC)及其组分(可溶性糖和淀粉)的浓度对降水减少的响应,探索枝叶NSC浓度与土壤含水率的关系。控雨试验包括减雨100%(100%RE)、减雨50%(50%RE)和对照(CK)3个处理;控雨时期为2012年生长季(6月至8月)。结果表明,叶NSC浓度对干旱处理的响应比枝更显著。控雨处理对枝叶总NSC浓度影响不显著(P0.05),试验期间叶总NSC平均浓度变化在9.45—14.12 mg/g范围内;枝总NSC平均浓度变化在7.72—9.26 mg/g之间。然而,不同处理之间的叶片可溶性糖浓度差异显著。100%RE最高(8.98±0.31)mg/g、50%RE次之(8.45±0.13)mg/g、CK最低(7.73±0.32)mg/g。相反,叶淀粉浓度以CK最高(2.99±0.22)mg/g、50%RE次之(2.68±0.32)mg/g、100%RE最低(2.63±0.17)mg/g。叶可溶性糖与淀粉浓度的比值的大小顺序为:CK(2.27)50%RE(2.51)100%RE(3.70)。叶可溶性糖浓度、可溶性糖浓度和淀粉浓度的比值与土壤含水率呈显著的负相关关系(P0.05),而叶淀粉浓度有随土壤含水率升高而增高趋势,但相关关系不显著(P0.05)。叶NSC总浓度、枝NSC及其组分浓度与土壤含水率的关系均不显著(P0.05)。研究表明,短期干旱对兴安落叶松树体内总NSC浓度的影响不显著,树木可以通过将淀粉转化成可溶性糖的方式维持其正常的呼吸作用等生理活动。     

油松幼苗非结构性碳水化合物对干旱胁迫的阶段性响应

为探讨干旱胁迫对油松非结构性碳水化合物（NSC）的影响及其响应机制,以2年生油松幼苗为对象,设置适宜水分、轻度、中度和重度干旱胁迫处理（即80%、60%、40%和20%田间持水量）,比较幼苗在不同胁迫时间（15、30、45和60 d）各器官NSC含量的变化规律。结果表明：不同干旱胁迫处理程度与时间对油松幼苗当年生叶、1年生叶、茎、粗根和细根的可溶性糖、淀粉及总NSC含量均具有显著交互作用。干旱胁迫15 d时,当年生叶NSC含量在干旱胁迫处理显著低于适宜水分处理,细根NSC含量在轻度和重度胁迫处理显著高于适宜水分处理。干旱胁迫45 d时,随着胁迫程度增加,当年生叶、1年生叶、茎、粗根和细根淀粉含量均呈增加趋势。干旱胁迫60 d时,随着胁迫程度增加,细根淀粉含量呈下降趋势,细根可溶性糖及NSC含量在胁迫处理显著低于适宜水分处理。综上所述,油松幼苗胁迫初期,NSC优先供给细根以促进吸收水分,而长期胁迫,将导致NSC向下运输受阻,根系生长和吸收功能下降。这种NSC对干旱胁迫阶段性响应策略的揭示为东北地区油松幼苗造林最佳时间选择及水分管理提供数据支持。     

干旱胁迫下红砂幼苗非结构性碳水化合物动态变化特征

该试验以荒漠区主要建群种红砂幼苗为研究对象,设置适宜水分(CK)、轻度干旱(MD)、中度干旱(SD)和重度干旱(VSD)4个胁迫处理(即田间持水量的80%、60%、40%和20%),采用盆栽控水试验,分别测定干旱胁迫15、30、45和60 d时红砂幼苗的叶、茎、粗根和细根中非结构碳水化合物(NSC)及其组分的含量,分析不同胁迫强度下不同干旱持续时间红砂幼苗NSC的动态变化及各组分差异,以揭示红砂NSC对干旱胁迫的响应机制。结果表明:(1)干旱胁迫强度和胁迫持续时间对红砂幼苗不同器官NSC及其组分均有显著影响,其中胁迫持续时间对NSC动态变化的影响尤为显著。(2)干旱胁迫初期,红砂叶中的NSC含量呈下降趋势,而茎中的NSC含量呈上升趋势,粗根和细根中NSC含量在各胁迫处理下基本保持稳定。(3)干旱胁迫后期,红砂叶和茎中的可溶性糖、淀粉和NSC含量逐渐增加,而粗根和细根中的淀粉和NSC含量呈下降趋势(中度干旱除外),且这一时期重度干旱处理下各器官可溶性糖和NSC的含量明显高于CK。研究发现,重度干旱胁迫能显著诱导提高红砂幼苗不同器官中的NSC含量,并通过分解根中淀粉和增加叶片中可溶性糖含量的方式来调节细胞渗透势平衡,以维持细胞活力,进而保持红砂在干旱胁迫后期的存活。     

干旱胁迫下新疆杨树冠不同高度叶片水分状况与非结构性碳动态北大核心CSCD

水力结构调整及非结构性碳动态对于认知干旱胁迫下植物生存前景和死亡风险至关重要。该研究以新疆杨(Populus bolleana Lauche.)为对象,通过干旱处理分析树冠不同高度叶片水力性状、光合生理特性、不同功能器官间的可溶性糖、淀粉及非结构性碳水化合物(NSC)含量变化,以甄别树冠不同高度叶片对干旱胁迫的生理响应和适应差异。结果表明:(1)在干旱胁迫下,树冠上部的叶水势、叶含水量、枝条含水量普遍低于下部,饱和膨压渗透势及膨压损失点水势在不同树冠高度间差异不显著;(2)干旱处理组植株净光合速率随树冠高度的增加而降低,叶绿素SPAD值在树冠的上部显著低于下部,而水分利用效率在树冠的上部却高于下部;(3)干旱处理组比叶面积在各树冠高度下显著低于对照组,而胡伯尔值在中部及上部高于对照组但差异不显著;(4)干旱处理组,树冠上部叶片淀粉含量显著高于下部,枝条可溶性糖及NSC含量在树冠上部显著高于下部,韧皮部的可溶性糖、淀粉及NSC含量在不同树冠高度间无显著差异,细根的可溶性糖、淀粉及NSC含量在对照组与干旱处理组间的差异不显著。研究发现,干旱处理下,树冠高度的增加会加剧新疆杨枝叶的干旱胁迫,致使树冠上部枝条木质部发生栓塞的风险大于下部,并导致NSC在不同器官间的分配和组分产生差异,但新疆杨植株可通过水分利用效率和形态上的适应性调整减缓干旱胁迫。     

沙地樟子松幼苗干旱致死过程中非结构性碳水化合物的变化

以2年生沙地樟子松幼苗为对象,通过持续自然干旱处理,研究当土壤含水量下降到田间持水量的60%、40%、30%、20%和15%时幼苗叶片水势及不同器官(一年生叶、当年生叶、茎、粗根和细根)的可溶性糖、淀粉和非结构性碳水化合物(NSC)的含量,分析沙地樟子松幼苗在干旱致死过程中各器官NSC的分配规律及其适应机制.结果表明: 土壤含水量从田间持水量的40%下降到15%,幼苗叶片凌晨及正午水势无显著变化.当土壤含水量从田间持水量的60%下降到30%,各器官可溶性糖、淀粉、NSC含量和可溶性糖/淀粉先下降后上升.从30%下降到20%,当年生叶、一年生叶、茎和细根可溶性糖、淀粉和NSC含量降低,而粗根可溶性糖含量增加,淀粉和NSC含量减少.从20%下降到15%,当年生叶、一年生叶和茎可溶性糖、淀粉和NSC含量降低,粗根可溶性糖和NSC含量下降,淀粉含量上升,细根可溶性糖含量减少,淀粉和NSC含量增加.沙地樟子松幼苗通过不断调整各器官NSC及其组分含量变化以适应不同干旱环境,土壤含水量下降到田间持水量的30%后,幼苗可溶性糖和NSC含量总体呈下降趋势,淀粉在粗根和细根中积累,幼苗可能因碳耗竭而死亡.