祁连圆柏和圆柏色素含量及其花青苷合成酶活性的季节性变化

以祁连圆柏(Sabina przewalskii)和圆柏(S. chinensis)为材料, 测定2种植物花青苷、类黄酮、紫松果黄素、叶绿素和 类胡萝卜素的含量及花青苷合成过程中关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)和类黄酮糖基转移酶(UFGT)的活性, 并分析了各值的季节性变化。结果表明, 祁连圆柏和圆柏叶片中PAL及UFGT的活性、花青苷、类黄酮﹑紫松果黄素以及类胡萝卜素的含量在低温季节均明显高于其它季节; 叶绿素含量在低温季节低于其它季节; 并且祁连圆柏中花青苷含量及其合成酶PAL和UFGT的活性以及类黄酮、紫松果黄素和叶绿素含量始终高于圆柏。结果说明花青苷是圆柏属植物中具有抗冻特性的重要次生代谢物,是抵御低温和辐射胁迫的一种重要保护物质; 紫松果黄素等色素对圆柏属植物抵抗低温诱导的光抑制起重要作用。     

祁连圆柏和圆柏色素含量及其花青苷合成酶活性的季节性变化

以祁连圆柏（Sabina przewalskii）和圆柏（S.chinensis）为材料,测定2种植物花青苷、类黄酮、紫松果黄素、叶绿素和类胡萝卜素的含量及花青苷合成过程中关键酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）和类黄酮糖基转移酶（UFGT）的活性,并分析了各值的季节性变化。结果表明,祁连圆柏和圆柏叶片中PAL及UFGT的活性、花青苷、类黄酮﹑紫松果黄素以及类胡萝卜素的含量在低温季节均明显高于其它季节;叶绿素含量在低温季节低于其它季节;并且祁连圆柏中花青苷含量及其合成酶PAL和UFGT的活性以及类黄酮、紫松果黄素和叶绿素含量始终高于圆柏。结果说明花青苷是圆柏属植物中具有抗冻特性的重要次生代谢物,是抵御低温和辐射胁迫的一种重要保护物质;紫松果黄素等色素对圆柏属植物抵抗低温诱导的光抑制起重要作用。     

不同海拔高度祁连圆柏和青海云杉叶片色素的变化特征

利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)和酶标仪等测定了祁连山区不同海拔高度下祁连圆柏(Sabina przewalskii)和青海云杉(Picea crassifolia)叶片中色素含量、花青苷合成酶苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)和类黄酮糖基转移酶(UDP glucose-flavonoid 3-O-glucosyFtransferase,UFGT)活性.结果表明:两树种花青苷(anthocyanin,Acy)含量除了在海拔高度3100-3200 m有所升高外,总体上随海拔高度上升而降低;UFGT活性除了在3000 m左右波动外,总体随海拔高度上升而升高;祁连圆柏PAL活性随海拔高度上升而升高,青海云杉PAL活性在海拔2800-3000 m时,随海拔高度上升而升高,当海拔高度高于3000 m时,随海拔高度上升而降低两树种紫松果黄素(rhodoxanthin,Rhd)含量、叶黄素循环(xanthophyll cycle,VAZ)的脱环氧化程度(A+Z)/(V+A+Z)比值和类胡萝卜素(carotenoids,Car)含量随海拔高度上升而升高;叶绿素(chlorophyll,Chl)含量随海拔高度上升而降低.除叶绿素含量和PAL活性外,其它指标都是祁连圆柏高于青海云杉,尤其是UFGT活性祁连圆柏是青海云杉的2倍多.不同海拔梯度、不同季节植物遭受的主导胁迫因子不同,8月份祁连山两树种主要受干旱和强光胁迫,色素主要发挥抗旱和抗辐射作用.由此说明植物色素在不同生境、不同季节发挥的作用不同.     

遮荫对七子花幼苗光合特性和非结构性碳水化合物含量的影响

为探讨不同光环境下濒危植物七子花(Heptacodium miconioides)的生长及适应规律,以2年生七子花幼苗为研究对象,设置全光照、60%遮荫和90%遮荫3种光照强度,研究不同光环境对七子花幼苗的光合特性和非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响。结果表明：(1)3种光照处理下,七子花幼苗的净光合速率(P_n)日变化均呈“单峰型”曲线,P_n日均值为全光照>60%遮荫>90%遮荫,90%遮荫下水分利用效率(W_UE)日均值显著低于全光照和60%遮荫。(2)与全光照相比,60%遮荫下七子花幼苗的光补偿点(L_CP)和暗呼吸速率(R_d)显著下降,而光饱和点(L_SP)、最大净光合速率(P_nmax)、最大羧化速率(V_cmax)、最大电子传递速率(J_max)和磷酸丙糖利用率(T_PU)无显著差异;重度遮荫(90%遮荫)导致植株的P_nmax、L     

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。     

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...     

三江源区祁连圆柏群落物种多样性沿海拔梯度的变化格局

采取典型样地法,以三江源保护分区的麦秀林场、中铁林场的祁连圆柏天然群落为研究对象,调查群落内物种盖度、多度、频度等,分析了物种组成和α多样性、β多样性对海拔梯度的响应,旨在对当地物种多样性保护及经济作物的培育提供参考,同时为青海省柏树生态系统服务功能评价提供理论依据。结果表明：(1)样地内共调查到植物72种,隶属27科58属,其中裸子植物1科1属1种,双子叶植物21科48属61种,单子叶植物5科9属10种,并以菊科在群落里种类最多。(2)植物物种丰富度表现为：草本层>灌木层>乔木层,乔木层以祁连圆柏占绝对优势,灌、草层的物种丰富度在海拔梯度上则呈明显的“偏锋”格局,且均在海拔3 150 m处达到最大值。(3)随着海拔的上升,灌木层及草本层α多样性呈“波动”形变化趋势,均在海拔3 550 m处达到最低值。(4)灌木层的Cody指数在海拔2 950~3 150 m段达到峰值,草本层在海拔3 150~3 350 m处达到峰值;Sorenson指数灌木层在海拔2 950~3 150 m和3 350~3 550 m处均出现峰值,草本层在海拔2 950~3 150 m处出现峰值。研究认为,三江源保护区在生态修复过程中,应在低海拔地区加强管护,控制人为干扰的强度,并加大当地经济植物资源培育与利用,以增加农牧民的收益。     

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。     

岳桦幼苗光合特性和非结构性碳水化合物积累对干旱胁迫的响应

以长白山林线树种岳桦为对象,利用生长控制试验进行干旱处理,研究干旱对岳桦幼苗光合特性及非结构性碳水化合物(NSC)积累的影响.结果表明:干旱显著降低了岳桦幼苗的净光合速率和气孔导度,提高了其水分利用效率;干旱显著增加了岳桦幼苗叶、皮、干和根中的可溶性糖和总NSC的含量,但显著降低了淀粉含量;随着干旱的持续,叶片的气孔导...     

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。     

祁连山青海云杉叶片氮、磷含量随海拔变化特征

于2005年9月在祁连山北坡沿海拔梯度测定了青海云杉(Picea crassifolia)叶片氮、磷含量.结果表明,青海云杉叶氮、磷平均含量分别为9.75和0.97 mg·g-1.在种间水平上,青海云杉叶片氮、磷含量明显低于全球松科其它针叶树种;在种内水平上,随着海拔的增加,青海云杉叶片氮含量表现出降低的趋势,叶片磷含量变化趋势不明显.叶片氮含量与年均气温呈显著正相关关系(r=0.616**),与土壤水分呈显著负相关关系(r=-0.640**),与土壤有机质、全氮均呈显著负相关关系(r=-0.591**,r=-0.564**);叶片磷含量与年均温、土壤水分之间的关系不显著;叶片氮、磷之间的比率为10.2.表明温度和水分对青海云杉叶片氮、磷含量的影响主要是通过影响土壤生物化学过程(如养分有效性、根系对养分的吸收等)来实现的,青海云杉生长更多的受到氮素限制.     

圆柏大痣小蜂对祁连圆柏挥发物的触角电位和行为反应

圆柏大痣小蜂(Megastigmus sabinae Xu et He)是我国甘肃、青海和西藏等地祁连圆柏(Sabina przewalskii)球果的重要害虫,其危害严重影响了祁连圆柏的种子生产和育苗。为了筛选和鉴定圆柏大痣小蜂寄主定位相关的化学活性物质,利用动态顶空采集法和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS,Gas Chromatograph-Mass Spectrometer)分析了祁连圆柏不同状态的球果和枝叶共5类挥发物样品成分,采用气相色谱-触角电位联用技术(GC-EAD,Gas Chromatography-Electroantennagram Detection)测定圆柏大痣小蜂对寄主挥发物的触角电位反应,利用Y型嗅觉仪测定圆柏大痣小蜂成虫对几种化学活性物质的行为反应。研究结果表明：5类挥发物中共鉴定到117种化合物,每类样品都含特有的植物挥发性成分,但其主要成分基本相似;有15种化合物能引起圆柏大痣小蜂的触角电位反应;圆柏大痣小蜂对其中的12种挥发物具有明显的趋向行为反应。3种共有成分月桂烯、桧烯和右旋萜二烯均对圆柏大痣小蜂具有吸引作用,一年生未产卵球果挥发物特有成分α...     

A millennium-long tree-ring chronology of Sabina przewalskii on northeastern Qinghai-Tibetan Plateau

Long tree-ring records on the Qinghai-Tibetan Plateau (QTP) are important for understanding better the Asian monsoon variability and its linkage with other global climate systems such as El Niño/Southern Oscillation activities. Here we report a 1017-year tree-ring chronology of Sabina przewalskii Kom. from the northeastern QTP. Climate–growth response function and correlation analyses show that radial growth of Sabina trees is positively associated with total precipitation in May and June of the growth year. Multidecadal variation in Delingha tree-ring chronology exhibits similar pattern with those of Dulan and Wulan chronologies of the nearby areas, suggesting that spring precipitation is a major factor limiting the growth of Sabina trees over a large spatial scale. Corresponding to the Little Ice Age, the three chronologies indicate spring droughts during 1440s to mid-1510s, mid-1640s to 1720s, late 1780s to late 1820s, and around mid-1870s. Examination of the tree-ring record in two largest historically documented El Niño events of 1789–93 and 1877–79 reveals that these very strong El Niño events were associated with conditions of spring droughts, and weakening of pre-monsoon circulation may precede occurrence of El Niño in some cases. The relationship between reduced monsoonal precipitation and very strong El Niño activity is, however, much complex and worth further study by spatio-temporal expansion of data coverage in the future.     

祁连山中部祁连圆柏年内径向生长对气候因子的响应

通过对祁连山中部葫芦沟流域的祁连圆柏连续采集微树芯,对其形成层活动和径向生长动态进行了连续两年的监测研究。结果表明,2012年细胞壁加厚和细胞成熟阶段开始时间分别发生在6月26日和7月24日,比2013年细胞壁加厚（6月22日）和细胞成熟阶段（6月26日）开始时间分别晚5 d和28 d。2012年细胞扩大、细胞壁加厚和细胞成熟阶段结束时间分别为7月16日、8月9日和9月8日,比2013年各阶段结束时间分别晚7、28 d和24 d。2012年最大细胞分裂速率为0.33细胞/d,共形成20.9个细胞,细胞分裂速率和木质部细胞总数均高于2013年。通过与附近气象站记录的气象数据进行对比,发现祁连圆柏生长开始时间在温暖年份显著早于寒冷年份,说明祁连圆柏的径向生长开始时间与温度有关。但2013年春季和夏初的高温导致区域干旱程度加剧,使祁连圆柏生长结束时间显著早于2012年,并导致2013年的木质部细胞总量和生长速率都小于2012年。研究表明,在寒冷干旱地区,尽管升温会使生长季提前,但升温导致的干旱胁迫可能对树木的生长速率和木质部细胞总量产生重要影响。     

德令哈地区柏树山不同生境气候对祁连圆柏径向生长的影响

为探究德令哈地区柏树山不同生境气候对祁连圆柏（Sabina przewalskii）径向生长的影响,在该区域设置3个采样点（S1：地势较低的陡坡地,S2：坡度缓和的凹形坡地,S3：地势较高的陡坡地）,运用树木年轮学方法收集了58棵祁连圆柏共113根样芯。通过建立3个样点的祁连圆柏差值年表,分析在半干旱区不同生境内祁连圆柏径向生长对气候响应的特征以及气候因子对祁连圆柏径向生长的贡献。结果表明：不同生境的祁连圆柏径向生长对降水的响应基本一致,对温度的响应则存在显著差异,其中当年5月的降水对不同生境祁连圆柏径向生长的贡献作用最大（P<0.01）,当年6月的降水次之（P<0.05）。温度对S1和S3祁连圆柏径向生长的贡献均不显著（P>0.05）。当年9月的平均最高温对S2祁连圆柏径向生长有显著的贡献作用（P<0.05）,低温对其的贡献并不显著（P>0.05）。研究结果论证了受地形差异的影响,不同生境下的气候对树木径向生长的影响具有多样性。因此,在研究树木生长与气候的关系时,应综合考虑不同生境的特点,以选取适宜的生境进行科学研究。     

祁连山大野口流域青海云杉种群数量动态

种群数量动态揭示了种群的结构特征及其潜在的驱动机制,有助于预测种群未来的动态,进而为森林生态系统的保护与恢复提供理论依据。本研究基于10.2 hm²青海云杉动态监测样地数据,以种群径级结构代替年龄结构,编制静态生命表,绘制径级结构图、存活曲线、死亡率曲线、消失率曲线和4个生存分析函数曲线,分析青海云杉种群数量特征,并利用种群数量动态变化指数和时间序列模型对种群数量动态进行预测。结果表明：（1）青海云杉种群的年龄结构近似于倒"J"型,幼苗和小树储量丰富;（2）种群存活曲线趋近于Deevey-Ⅱ型,为稳定型种群,死亡率曲线和消失率曲线变化趋势基本一致,均在第2、8龄级出现高峰期;（3）生存率曲线呈下降趋势,累计死亡率曲线呈上升趋势,死亡密度曲线缓慢下降,而危险率曲线逐渐上升,该种群具有：前期减少、中期稳定、后期衰退的生长特点;（4）种群数量变化动态指数V_pi>0,表明该种群属于增长型种群,V_pi''>0且趋近于0,则表明该种群趋近于稳定型;（5）时间序列预测分析表明,在未来2、4、6、8个龄级时间后,种群呈稳定增长趋势。研究显示,祁连山大野口流域青海云杉种群为稳定增长型种群,只要未来不遭受强烈干扰,种群数量会保持逐渐增长。针对该种群幼龄个体在前期的更新过程死亡率较高情况,建议在今后的经营管理中应重点加强对第1、2龄级植株生存环境的保护和改善,提高幼苗和小树的存活率。     

西藏东达山3种嵩草属植物气孔特征沿海拔的变化

嵩草属(Kobresia)植物是藏东南高山草甸的优势种和建群种,对该区畜牧业发展和维持生态系统平衡起着重要作用。选择西藏左贡县东达山为研究地点,从林线开始,海拔每升高约100m设置1个样带直至高山草甸分布边缘,共8个样带,调查各样带中物种的组成及盖度,并依据相对盖度和相对频度计算3种嵩草植物矮生嵩草(K.humilis)、线叶嵩草(K.capillifolia)和大花嵩草(K.macrantha)在群落中的重要值,同时取样观察它们叶片远、近轴面表皮细胞形态,测量气孔长度及保卫细胞宽度,计算气孔密度,探讨嵩草属植物对海拔梯度的适应性。结果表明:(1)3种嵩草属植物叶表皮细胞均呈波浪状,气孔器仅分布于远轴面,近轴面无气孔器分布。(2)3种嵩草属植物气孔密度沿海拔梯度的变化均呈单峰曲线分布格局,且在海拔4 537m样带处达到最大值,并表现为矮生嵩草(777.6个/mm2)线叶嵩草(476.4个/mm2)大花嵩草(414.3个/mm2)。(3)随海拔的增加,矮生嵩草和线叶嵩草气孔长度显著增大(P0.05),而保卫细胞宽度显著减小;但大花嵩草气孔长度随海拔的升高而显著减小,保卫细胞宽度基本保持不变。(4)矮生嵩草和线叶嵩草气孔密度、长度和保卫细胞宽度与海拔梯度均显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感程度高,与其在群落中重要值高的分布特征一致;而大花嵩草仅气孔密度和长度与海拔梯度显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感性低,与其在群落中重要值低的分布特征一致;嵩草属植物气孔密度、长度和保护细胞宽度与海拔梯度之间的相关性,反映出它们在海拔梯度上对生境的适应程度。可见,3种嵩草属植物气孔特征对海拔梯度上生境变化的适应性不同,从而影响它们在群落中的分布范围和物种优势度,其中矮生嵩草和线叶嵩草对环境变化敏感,而大花嵩草对环境变化相对不敏感;保卫细胞宽度与气孔长度同样对植物适应环境变化起重要作用。     

东祁连山青海云杉种群大小结构及其动态研究

采用大小级结构和聚类的方法分析东祁连山青海云杉种群结构及其增长趋势。结果表明:青海云杉种群大小级结构可划归于增长型、稳定型、成熟型和衰退型;东祁连山青海云杉林大都处于中龄林阶段,属于稳定型种群;种群大小级结构动态与青海云杉林演替序列基本上成线性关系,体现了种群自组织、自发展的趋稳性;成、过熟林种群大小级结构的非线性波动则体现了种群以自恢复、自调节使群落整体达到相对稳定状态。     

唐古特白刺叶功能性状沿气候梯度的变异特征

叶功能性状与植物的生长对策及资源利用效率密切相关,研究叶功能性状沿气候梯度的变异特征能为理解植物对气候变化的响应机制提供一种简便可行的测定指标。以我国西北荒漠地区广泛分布的唐古特白刺（Nitraria tangutorum）为研究对象,对其比叶面积（SLA）、单位质量和单位面积叶氮含量（N_mass、N_area）、单位质量和单位面积叶建成成本（CC_mass、CC_area）进行测定,分析这些叶功能性状及性状相关关系沿气候梯度的变异特征。结果表明,唐古特白刺叶功能性状（CC_area除外）在气候梯度下存在显著差异,其中,温度是决定唐古特白刺SLA变化的主要因子,SLA随着温度的增加而增加;降水和温度对唐古特白刺N_mass、N_area和CC_mass均有显著影响,N_mass和N_area随着降水和温度的增加而降低,而CC_mass呈增加趋势。沿气候梯度,唐古特白刺SLA-N_mass、CC_mass-N_mass和CC_area-N_area的线性正相关关系发生平移,导致在相同SLA、CC_mass和CC_area下,降水和温度较低的地区具有更高的N_mass和N_area。这一结果表明唐古特白刺能通过调节叶功能性状之间的关系来适应气候的变化,并形成性状间的最佳功能组合。