青海云杉在不同海拔梯度的生理适应机制

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作者：

吴泓瑾

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摘要：

全球气温变化与氮沉降等多方面因素对树木生存造成极大影响,在各类极端天气下,树木的生存性策略成为人们关注的重点.祁连山生态系统作为我国西北地区的天然安全屏障,探究林区优势物种的生理适应机制对森林植被环境适应性评估具有重要意义,也可以为森林生态系统植被的修复与更新提供科学基础.本文以祁连山中部寺大隆林场青海云杉为研究对象,通过测定其功能形态特征及不同组织(叶,枝,茎,根)非结构性碳水化合物含量(主要包括可溶性糖和淀粉),运用统计学分析方法,分析不同海拔梯度青海云杉非结构性碳水化合物含量的变化规律及其影响因素,探索非结构性碳水化合物在不同器官中的分布规律.主要结果如下:(1)青海云杉叶片形态特征与海拔梯度呈现趋同性,主要表现为:随着海拔的上升,针叶干重,针叶直径,比叶重持续增大,叶面积,叶片长宽比值及根表面积减小.青海云杉叶非结构性碳水化合物的总和(Total Non-structural carbohydrate concentration,TNSC)含量值在物种水平上均表现出较显著的垂直分布规律,呈现先降低后升高的趋势.而淀粉含量无明显规律.不同方位的针叶则并未出现明显差异性,但总体而言阳面的可溶性糖含量及TNSC含量高于阴面.不同年龄针叶的TNSC含量表现为:一年生针叶新生针叶.叶片形态特征与TNSC含量之间存在明显相关性,叶片长宽比与TNSC含量之间呈极显著的负相关关系;叶干重和比叶重则与其含量呈极显著的正相关关系;而叶面积和针叶直径两个指标与TNSC含量之间不存在明显的相关关系(p0.05).(2)青海云杉细根形态特征各指标(主要是平均直径,分叉数及根长密度)表现出随海拔的升高不断增大.而青海云杉细根的可溶性糖含量及TNSC含量并未有明显变化趋势,淀粉含量则表现为先上升后下降的趋势.随细根根级的增高,其可溶性糖含量,淀粉含量及TNSC含量均逐渐增多.细根形态特征与TNSC含量之间的相关性表现为:根系分叉数与TNSC含量之间呈显著的负相关关系;根长密度和根系表面积则与其含量呈极显著的正相关关系.(3)青海云杉不同器官中非结构性碳水化合物含量分布差异表现为:叶根枝茎.茎部的可溶性糖,淀粉及TNSC与叶,枝和根均呈现显著差异.不同环境因子如气温因子,降水因子及其土壤因子(土壤有机碳含量,土壤pH及土壤电导率)对青海云杉TNSC含量及其分配格局均有影响,其中,对青海云杉体内的碳供应能力及转化影响较大的是气温因子与土壤有机碳含量.青海云杉林是我国西北地区特有的森林类型,通过探索其在不同环境条件下非结构性碳水化合物含量的变化发现在强光照,高湿度和高土壤有机碳条件下,青海云杉的生长发育和生命代谢最为旺盛,同时在此气候条件下,树木优先将光合作用产物(非结构性碳水化合物)向树木的叶片器官和细根组织进行分配,输送到最活跃生命器官中以参与各类生理生化反应.此结果对揭示全球变化背景下树木"迁移",控制树木死亡,森林生态系统的树木管理,准确评估和预测碳收支均具有重要意义.

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