汶川大地震灾后不同滑坡体上柏木体内非结构性碳水化合物的特性

"5.12"汶川大地震不仅直接摧毁森林17.3万hm²,还通过对土壤和林内生境的剧烈改变对现存森林造成潜在威胁。以地震重灾区北川的主要分布树种柏木为研究对象,在2009年6月初(夏初)和10月初(秋季)两个时期,对不同类型柏木林的叶、枝、根可溶性糖和淀粉含量进行测定分析,旨在认识震后初期柏木对逆境胁迫的生理响应,为研究大地震对植物体内碳水化合物的影响和对逆境的适应性提供科学依据。结果表明:地震对柏木体内碳水化合物的含量有较大影响,总体表现为严重滑坡类型具有较高的可溶性糖含量,较低的根系淀粉含量。夏初严重滑坡类型柏木叶、枝、根可溶性糖含量分别为(11.44±1.08)%、(4.64±0.42)%、(5.48±0.51)%。就不同器官而言,可溶性糖含量叶>根>枝,淀粉含量叶>枝>根;夏初碳水化合物含量均高于秋季,且仅叶片可溶性糖和淀粉含量在不同季节存在显著性差异(P<0.05),说明柏木叶片对地震反应最为敏感。地震带来的灾害如山体滑坡等对植物的生理活动产生巨大影响, 不利于林木生长。     

秦岭东段不同海拔栓皮栎粗根非结构性碳水化合物含量的季节动态

掌握树木根部碳存储规律对于准确估算碳在地上器官与地下器官间的分配非常必要.本研究以栓皮栎(Quercus variabilis Blume)为对象,在2016年5月-2017年6月,通过周期性采样方法(共计采样14次),测定了高、低海拔(970和650 m)栓皮栎粗根非结构性碳水化合物(non-structural c...     

温带不同材性树种树干非结构性碳水化合物的径向分配差异

温带森林不同树种具有不同的非结构性碳水化合物(NSC)存储和利用策略, 树干是成年树木NSC主体储存库。但树干NSC径向变异和种间差异仍不清楚, 无孔材(裸子植物)、散孔材和环孔材(被子植物)所代表的木材孔性功能群对树干NSC浓度的影响尚缺乏定论。为探索温带森林主要树种树干NSC浓度随树木木材孔性和组织的变化特征, 该研究在黑龙江省穆棱市的东北典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林中选择32个树种, 采集胸高位置树皮、边材和心材3种组织, 分析NSC浓度随木材孔性和组织的变化特征。结果表明: (1)树种、组织和木材孔性均显著影响树干的NSC浓度。3种组织可溶性糖、淀粉、总NSC浓度和糖/淀粉的种间变异较大, 变异系数最低为37% (树皮总NSC浓度), 最高达到101% (心材淀粉浓度), 树干组织、树种及其交互作用均显著影响NSC浓度。(2)总体上可溶性糖、淀粉和总NSC浓度均随径向深度增加而降低。无孔材树皮的可溶性糖浓度和糖/淀粉显著高于散孔材和环孔材, 而边材中的淀粉和总NSC浓度为环孔材>散孔材>无孔材。(3)无孔材可溶性糖、淀粉和总NSC浓度边材和心材比均在1左右, 显著低于散孔材和环孔材, 而且无孔材边材和心材之间淀粉浓度相关较紧密, 表明被子植物的边材、心材功能分化较裸子植物更为明显。研究结果表明木材孔性影响了温带树种树干NSC存储策略, 研究整树NSC以及树木生理生态学功能需要区分树干组织。     

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。     

三种温带树种非结构性碳水化合物的分配

树体中的非结构性碳水化合物(NSC)浓度、含量及其分配反映了树木整体的碳供应状况, 是决定树木生长和存活的关键因子, 也是构建树木碳平衡模型的关键参数。温带树种的NSC尚缺乏系统研究。该文测定了特性各异的3种温带树种在生长盛期的NSC及其组分的浓度和含量以及分配格局的种间种内变异。结果表明, NSC及其组分的浓度在树种和组织之间差异显著, 可溶性糖、淀粉和总NSC浓度分别在0.65-8.45、1.96-5.95和3.00-13.90 g·100 g^-1 DM之间波动。NSC及其组分含量的大小依次为: 兴安落叶松(Larix gmelinii) >蒙古栎( Quercus mongolica) >红松( Pinus koraiensis), 其中叶和根中的浓度较高。树干中的NSC及其组分浓度的纵向变化不显著, 但其心材与边材之间的浓度差异却随树种和NSC组分而异, 表现为心边材的可溶性糖浓度差异不显著, 但其淀粉和总NSC浓度差异显著。不同直径根系的NSC及其组分浓度在2种针叶树种中差异不显著, 但在蒙古栎中差异显著。蒙古栎将可溶性糖主要投资到地上生长, 而2种针叶树将更多的可溶性糖投资到根系生长。淀粉的主要储存库为树干, 其在树体内的分布格局与可溶性糖正相反, 因而使总NSC在树根和树枝中的分配趋于较平衡状态。在树干中, 除了2种针叶树的可溶性糖库以边材为主外, 心材是淀粉和总NSC的主要储存库。在树根中, 粗根是NSC及其组分的优势储存库。该研究中3种温带树种的NSC及其组分的浓度和含量的种间和种内变化, 反映了这些树种的生长对策和体内碳源汇强度的差异。     

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.     

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。     

不同种源油松幼苗的光合色素和非结构性碳水化合物对模拟氮沉降的短期响应

以不同种源(内蒙NM、北京BJ和山西SX)的3年生油松幼苗为研究对象,研究不同种源油松幼苗的光合色素以及非结构性碳水化合物(NSC)对氮沉降增加的短期响应。实验中设置5个氮处理:CK(0 kg hm-2a-1)、N1(15 kg hm-2a-1)、N2(25 kg hm-2a-1)、N3(50 kg hm-2a-1)、N4(150 kg hm-2a-1)。研究结果表明:(1)不同生长季,3个种源油松幼苗的光合色素对氮沉降增加的响应存在差异,但是只有BJ种源油松幼苗的叶绿素含量在生长季中期受到了氮沉降增加的显著促进作用,并在N4水平下达到最大值。(2)氮沉降的增加促进了3个种源油松幼苗NSC的转移和消耗,在生长季初期和中期,随着氮沉降水平的升高,3个种源油松幼苗的可溶性糖(SS)含量、淀粉(ST)含量以及总非结构性碳水化物(TNC)含量呈不同程度的降低。生长季末期,3个种源油松幼苗的SS和TNC明显积累。N4水平抑制了NM种源油松幼苗SS和BJ种源油松幼苗ST的累积,促进了NM种源油松幼苗ST含量和BJ种源油松幼苗SS含量的提高。氮沉降的增加显著抑制了SX种源油松幼苗NSC的积累,延长了幼苗的生长期,推迟了幼苗进入休眠的时间。     

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.     

云南普洱季风常绿阔叶林非结构性碳水化合物及其组分随环境的变化

为探索植物非结构性碳水化合物(NSC)组分随环境的变化特征,在云南普洱季风常绿阔叶林原始林选取6块60m×60m样地进行野外调查,各样地分别选择重要值前10位的物种进行取样,通过测定不同样地主要物种的NSC及其组分和样地环境因素,分析其非结构性碳水化合物与环境的关系。结果显示:(1)云南普洱季风常绿阔叶林植物中总体淀粉、可溶性糖、NSC含量分别为13.91%、3.31%、17.21%,淀粉和NSC含量在各器官中排序依次为根干枝叶,而可溶性糖含量排序依次为叶根枝干;淀粉、可溶性糖、NSC含量变异最大值分别为叶片19.09%、干15.32%和根16.30%。(2)云南普洱季风常绿阔叶林植物不同器官中淀粉含量仅与凋落物厚度、土壤pH及速效钾、全钾存在显著正或负相关关系,可溶性糖含量与海拔高度及土壤理化性质存在显著正或负相关关系;但茶梨与红椎中淀粉含量与土壤有效磷或全磷存在显著正相关关系,茶梨各器官中可溶性糖含量与所有环境因子均无显著相关性,红椎根中可溶性糖含量与pH值、枝中可溶性糖含量与全钾分别呈显著负相关关系;短刺椎各器官中淀粉含量与所有环境因子均无显著相关性,可溶性糖含量则与水解性氮、有效磷含量呈显著负相关关系,与坡度、全钾含量、凋落物厚度呈显著正相关关系。(3)单因素回归分析显示,海拔高度、有机质、水解性氮、全氮影响季风常绿阔叶林的总体可溶性糖含量,而其淀粉含量则主要受pH值影响。研究发现,季风常绿阔叶林NSC受环境因子影响,但不同NSC组分的环境影响因子不同。     

林分密度对云顶山柏木人工林林下物种多样性和土壤理化性质的影响

以成都云顶山柏木(Cupressus funebris)人工林为对象,采用典型样地法研究不同林分密度(1100、950、800、650、500株/hm~2)对林下物种多样性和土壤理化性质及林下物种多样性与土壤理化性质相关性的影响。结果表明:共发现维管植物168种,隶属75科140属。随林分密度的降低,灌木层多样性指数呈先增后减的单峰变化,在密度650株/hm~2出现峰值,草本层多样性指数呈先增后减再增再减的双峰变化,在密度950株/hm~2和650株/hm~2出现峰值。同时发现光照为影响林下植物多样性的重要因素。林分密度对土壤全氮、全钾、速效钾、有机质影响显著,有机质、全氮、全钾、速效钾随林分密度降低呈先增后减的变化趋势。钾、氮、有机质与林下植被物种多样性关系最密切。结论:林分密度650株/hm~2为云顶山柏木人工林最适密度,该密度能较好的提高林下物种多样性和土壤肥力。     

柏木低效林不同改造模式优势草本植物多样性及其生态位

草本层对森林生态系统具有重要的作用,其对于环境的变化比乔木层和灌木层更为敏感,在较短的时间内更容易反映改造带来的影响。为了分析林分改造后草本植物多样性的变化和揭示草本群落间的关系,以川中丘陵区改造4 a后的11种模式:不同密度(株行距1.5 m×4 m与1.5 m×2 m)的桤木(Alnus cremastogyne)、香椿(Toona sinensis)、银木(Cinnamomum septentrionale)纯林模式和株行距为1.5 m×2 m的银木+桤木模式、香椿+银木模式、香椿+桤木模式、桤木+香椿+银木模式以及采伐迹地作为研究对象,柏木(Cupressus funebris)纯林为对照,对柏木低效林不同改造模式的优势草本植物多样性、生态位宽度及生态位重叠进行研究。结果表明:(1)除高低密度香椿模式、低密度银木模式和桤木+香椿+银木模式外,其他模式的草本植物多样性均优于柏木纯林,其中以香椿+银木模式(Shannon-Wiener指数、Simpson指数、均匀度和丰富度指数分别为(1.82、0.83、0.94和1.30),与香椿+桤木模式(1.83、0.83、0.93和1.33)的生物多样性显著高于柏木纯林(1.48、0.69、0.82和1.27),为最优的改造模式。(2)改造前铁线蕨(Adiantum capillus-veneris)生态位宽度最广为2.365,喜阴植物占有优势地位,改造后林下光照环境发生变化,喜阳植物五节芒(Miscanthus floridulus)在低密度的纯林模式中迅速占据林下生长空间,生态位宽度较大,随改造模式郁闭度的增加,薹草(Carex tristachya)、地果(Ficus tikoua)、竹叶草(Oplismenus compositus)等喜阴植物逐渐占据优势地位,喜阳植物逐渐被淘汰。生态位宽度的大小与重要值呈极显著正相关关系(r=0.916),但也与资源位呈极显著正相关关系(r=0.977)。(3)生态位宽度较大的物种间既有较大的生态位重叠,也有较小的生态位重叠,不能仅凭生态位宽度来判定生态位重叠值,而生态位宽度较小的鼠麴草(Gnaphalium affine)(0.647)与蛇莓(Duchesnea indica)(2.152)之间拥有最大的生态位重叠(0.123),可能是因为它们有相似的资源利用方式或相近的生态学特性。总体来说所有模式中草本植物物种间生态位重叠值都较低(0.2),生态位分化明显,种间竞争并不激烈,这可能与改造时间较短有关系。     

目标树经营初期对柏木人工林土壤线虫群落的影响

为研究目标树经营初期对柏木人工林土壤线虫群落的影响,对遂宁市安居区处于竞争生长阶段的柏木林进行3种不同密度目标树经营,共计样地12个(目标树密度为6株/667 m~2、9株/667 m~2、12株/667 m~2以及对照各3个)。在目标树经营1年后,采集春、夏、秋、冬4个季节样品共252个,采用改进的Baermann湿漏斗法分离土壤线虫,共鉴定出土壤线虫59科143属。其中Prionchulus为优势属,食细菌性线虫38属,食真菌性线虫12属,植食性线虫36属,杂食/捕食性线虫57属。土壤线虫生活史策略以c-p 4类群为主,占总数的44.33%,其中目标树密度为9株/667 m~2整个样地(9N)的c-p 4占比最大。目标树经营增加了土壤线虫的数量,目标树密度为9株/667 m~2的目标树单株(9C)线虫密度达到最大;目标树经营处理中均以杂食/捕食性线虫数量最多,其中9C杂食/捕食性线虫数量均高于其他处理;目标树经营提高了多样性指数(H′)、均匀度指数(J)、线虫营养多样性指数(TD)、线虫成熟度指数(MI),目标树经营改善了土壤线虫群落结构,其中目标树密度为9株/667 m~2样地的土壤线虫群落结构最优。研究结果表明,采用目标树经营有利于提升土壤线虫群落多样性,使柏木人工林生态系统向更稳定的方向发展,其中目标树密度为9株/667 m~2的效果最为显著。     

荒漠齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)非结构性碳水化合物含量对植株脱水的响应

苔藓结皮作为生物土壤结皮演替的最高阶段和生物量的最主要贡献者,具有很强的环境适应性,对维持荒漠地表稳定和改善微环境具有重要作用。非结构性碳水化合物是植物重要的组成部分,能够抵御环境胁迫对植物造成的损伤。目前,荒漠藓类植物非结构碳水化合物对干旱的响应机制尚不清楚。选取古尔班通古特沙漠南缘和腹地苔藓结皮中优势藓类植物齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)为研究对象,对其在复水后脱水过程中非结构性碳水化合物含量变化特征进行了分析。结果表明:植株含水量在脱水24 h内下降趋势显著,此后趋于稳定。可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量在脱水1h内显著下降。可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量在脱水2—16 h没有显著的变化。但16—24 h可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量出现显著增加,脱水24—48 h,腹地齿肋赤藓可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉含量缓慢下降到复水前水平,而南缘可溶性总糖、蔗糖、果糖含量低于复水前水平。复水前不同地区齿肋赤藓非结构性碳水化合物含量存在显著性差异,脱水结束后两个地区齿肋赤藓非结构碳水化合物含量无显著差异。结果说明齿肋赤藓在不同地区其非结构性碳水化合物含量不同,在同一脱复水过程中不同地区齿肋赤藓非结构性碳水化合物含量表现出不同的变化趋势,主要原因是可溶性糖含量对脱水过程中水分胁迫的响应不同。齿肋赤藓脱水过程中非结构性碳水化合物的研究,有助于抗旱非维管植物在干旱环境中从降雨湿润进入干旱过程的适应策略研究。     

四川理县杂谷脑干旱河谷岷江柏造林恢复效果评价

在岷江干旱河谷杂古脑河流域,选择岷江柏(Cupressus chengiana)5个不同年份的造林地,调查了岷江柏的生长情况、植物群落特征与土壤理化性质,总体评价干旱河谷乡土树种的造林成效及造林后的生态效果。结果表明:不同年份造林地岷江柏幼树生长状况良好,2003年造林地生长最好,基径、树高和冠径分别达到4.39cm、4.17m和1.01m,当年生长量超过43cm;2001年和2005年造林地次之,基径为4.19cm和4.52cm,冠径为0.55m和0.61m,当年生长量37cm左右,树高为2.50和2.17m;2007年和2009年造林地由于幼树生长时间较短,其基径、树高和冠径都较小,但当年生长量也都超过20cm。不同年份造林地的植被覆盖度变化相对复杂,除2001年造林地外,灌木层盖度随造林时间的增加而逐渐降低;草本层盖度变化较小,2005造林地最高,其他年份造林地没有显著差异。同时,不同年份造林地的群落结构都比较单一,随造林时间的增长,群落物种数量反而降低。在5个不同年份造林地,土壤pH、有机质和养分含量差异相对较小,土壤含水量尽管存在较大差异,但没有明显的变化趋势。综合分析认为,在杂谷脑干旱河谷中山区岷江柏作为造林树种具有一定的生长优势,但造林地的植被和土壤并没有得到改善,需要更加长期的观测评估。     

汶川地震滑坡迹地植物群落与环境的关系

为了加快汶川地震滑坡迹地人工恢复植被的进程,探讨地震诱发的滑坡迹地植物群落与环境的关系。在5·12地震重灾区北川境内选取29个样地进行植被调查,采用10个环境指标刻画植物群落的地形、空间位置和土壤养分特征;利用TWINSPAN、CCA、DCA和DCCA,分析植物种、植物群落和植物生活型与环境的关系。结果显示:1)研究区的植物群落可划分为9个类型。2)研究区环境变量对植物种的解释量为21.96%,第一排序轴与pH值、海拔、土壤质地相关,反映的是植物种从次生植物群落向原生植物群落变化。通过DCCA分析得出,环境变量对植物群落的排序解释了25.7%,第一排序轴与pH值、海拔、土壤质地的相关较强,反映植物群落按照耐旱、耐贫瘠→人工或先锋植物→未受损的植被变化;第二排序轴与土壤有机质、全氮含量、坡向的相关,反映的是植物群落从草本植物→乔灌草或者灌草植物变化。3)滑坡迹地的植物群落与未受损林地的植物群落物种存在较大差异。