杉木不同组织/器官非结构性碳水化合物含量及其对修枝的响应

了解杉木非结构性碳水化合物(NSC)含量的分配格局及其对修枝的响应有助于加深对杉木生理特性的认识,为杉木人工林设立合理的修枝强度提供参考。以18年生杉木人工林为对象,设置了3个修枝强度处理,分别为对照、轻度修枝(保留冠长的75%)和重度修枝(保留冠长的50%)。用单因素方差分析比较了杉木不同组织/器官中NSC及其组分(可溶性糖、淀粉)含量的差异以及修枝对细根、粗根的NSC及其组分含量的影响,用重复测量方差分析研究了修枝与叶龄、枝条年龄以及树干高度对NSC及其组分含量的影响。结果表明,各组织/器官间NSC及其组分含量存在显著差异。具体来说,上冠叶、中冠叶和树皮的可溶性糖含量最高,分别为(90.00±3.62)、(90.28±3.83)mg/g和(89.72±3.16)mg/g,粗根中的淀粉含量最高,达到了(78.08±20.85)mg/g,而上冠叶片的总NSC含量最高,为(148.25±4.89)mg/g。此外,随着叶龄的增加,中冠叶片的可溶性糖含量显著上升,而随着枝条年龄的增加,上冠和下冠枝条平均可溶性糖含量分别下降了45.4%和53.1%,NSC含量则分别下降了32.9%和39.7%。树干中NSC及其组分含量存在显著的空间变异,各组织(树皮、边材和心材)间可溶性糖和淀粉含量的沿树干高度的变化趋势并不相同。而修枝对细根和粗根的NSC及其组分含量并没有显著影响。此外,轻度修枝中,下冠叶片的平均淀粉含量分别比重度修枝和对照高18.6%和19.1%,且总NSC含量也分别高15.3%和23.7%,而重度修枝并未影响杉木各组织/器官NSC及其组分的含量。研究表明,杉木整体NSC含量存在显著的空间变异,且适度修枝能够提高下冠叶片以及整体冠层的NSC含量,提高杉木的碳源供应。

抚育间伐对小黑杨人工林非结构性碳和氮磷钾生态化学计量特征的影响

了解不同林龄阶段小黑杨人工林各器官的非结构性碳(NSC)含量和氮(N)磷(P)钾(K)生态化学计量特征及其对抚育间伐的响应,从而为小黑杨人工林的科学经营提供依据。以黑龙江省大庆市红旗林场幼龄和中龄小黑杨人工林为研究对象,建立间伐强度为25%(以株数计)的抚育间伐样地,调查分析抚育间伐对小黑杨人工林各器官NSC含量和NPK生态化学计量的影响特征。研究结果表明,2种林龄小黑杨人工林具有各自不同的NSC含量和NPK生态化学计量分布特征。中龄林树叶、树枝和树根NSC含量较幼龄林分别降低31.76%、21.19%、38.98%(P<0.05)。中龄林树叶N含量较幼龄林增加11.85%(P<0.05)。中龄林树枝、树干和树根P含量分别较幼龄林分别降低17.57%、35.85%、60.11%(P<0.05),树叶、树枝、树干和树根K含量分别较幼龄林分别降低21.05%、34.67%、22.99%、46.22%(P<0.05)。抚育间伐显著影响小黑杨幼龄林树干和树根的NSC含量、中龄林树枝和树根的NSC含量(P<0.05)。抚育后幼龄林树干NSC含量增加29.35%,树根NSC含量降低40.37%;中龄林树枝和树根NSC含量分别增加12.81%、33.51%。抚育间伐显著影响小黑杨幼龄林各器官N含量、树枝K含量、树干P含量和中龄林树叶、树根K含量(P<0.05)。抚育后小黑杨幼龄林树叶、树枝、树干和树根N含量分别增加5.77%、15.68%、53.71%、10.85%,树枝K含量增加36.90%,树干P含量降低19.63%;小黑杨中龄林树叶和树根K含量分别增加20.86%、31.69%。树叶NSC含量与N含量极显著负相关(P<0.01),与K含量间显著正相关(P<0.05);树枝NSC含量与N含量显著负相关,与P含量显著正相关(P<0.05),与K含量极显著正相关(P<0.01);树干NSC含量与N含量极显著正相关(P<0.01);树根NSC含量与N含量极显著负相关,与P含量极显著正相关(P<0.01)。结果表明,林分未进行抚育时,小黑杨幼龄林和中龄林NSC和N、P、K元素在各器官中的分配格局差异明显;幼龄林碳资源更多地分配给根系,促使其生长延伸,中龄林更多地投入到树木地上部分生长与竞争。抚育间伐会改变小黑杨NSC和N、P、K在各器官中的分布格局,抚育后,2种林龄小黑杨地上部分与地下部分碳资源比例均发生改变。对小黑杨中龄林进行抚育间伐增加林木碳汇的同时也改善了P限制的状况。

遮荫对鸡爪槭非结构性碳和化学计量特征的影响

为了探究鸡爪槭(Acerpalmatum)的光适应生长策略,测定并分析了不同光照强度(CK、60%光照与40%光照)下鸡爪槭根、枝与叶中非结构性碳积累、分配及其C:N:P化学计量特征。结果表明:随着遮荫程度增加,根的非结构性碳水化合物含量(NSCs)及其组分增大,枝与叶的NSCs及其组分减小,叶N、P含量增大,C:N、C:P减少,枝N含量、N:P先减小再增大,P、C:N和C:P先增大再减小,根N、P含量先增大再减小,N:P、C:N和C:P先减小再增大。在全光照下,NSCs及其组分为叶>枝>根,N含量为叶>根>枝,N:P和C:N为根>叶>枝;60%的光照下,NSCs及其组分为叶>枝>根,N含量与N:P为叶>根>枝,C:N与C:P为枝>叶>根;40%光照下,NSCs及其组分根>叶>枝,N、P含量为叶>枝>根,C:N与C:P为根>枝>叶。相关性分析表明,叶可溶性糖、淀粉、NSCs含量与N、P含量呈显著负相关,与C:N和C:P呈显著正相关(P<0.01);枝NSCs含量与N和C:N呈显著负相关(P<0.05),根NSCs与C:N呈显著正相关(P<0.05),枝SS:ST与N、N:P与C:N呈极显著负相关(P<0.01)。由此可见,随着光照强度的降低,鸡爪槭通过增加根系NSCs积累与分配,保证根系的存活以及提高叶片N、P含量的策略来适应荫蔽环境。

光强对杉木幼苗形态特征和叶片非结构性碳含量的影响

选取南方重要的造林树种杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.)Hook)幼苗为研究对象,通过搭建遮荫棚设置5个光照强度(分别为自然光照的100%、60%、40%、15%和5%),研究了幼苗在不同光照强度下的生长形态、生物量积累及分配、叶片的非结构性碳含量(NSC)特征.结果显示:(1)叶长、叶宽和叶面积在40%光照强度下最大,而比叶面积和叶片相对含水量随着光照强度的降低呈递增趋势;(2)随着光照强度的降低,杉木幼苗各器官生物量下降,根生物量比和根冠比降低,茎和叶生物量比增加;(3)杉木幼苗在60%光照强度下叶片非结构性碳含量最高,5%光照强度下含量最低;(4)杉木幼苗比叶面积与叶生物量以及与非结构性碳含量之间存在极显著的负相关关系(P<0.01),叶生物量与非结构性碳含量之间存在极显著的正相关关系(P<0.01).杉木幼苗能够通过形态学上的可塑性来适应不同的光强环境,提高光竞争能力和生存适合度,但在5%光照强度下,由于较难维持碳收支平衡而不利于其生长和存活.

模拟酸雨高温胁迫对桂花品种‘杭州黄’抗氧化酶活性和非结构性碳代谢的影响

为了揭示桂花品种‘杭州黄’ Osmanthus fragrans ‘Hangzhou Huang’抵御酸雨高温胁迫的生理生化机制,以‘杭州黄’叶片为材料,采用盆栽人工模拟酸雨胁迫(pH 5.6, pH 4.0, pH 3.0, pH 2.0)和高温胁迫(40℃)进行处理,测定了叶片光合色素,活性氧(ROS),丙二醛(MDA)质量摩尔浓度,抗氧化酶活性和非结构性碳的变化。结果表明:(1)酸雨或高温单一胁迫后,叶绿素a(Chl a)质量分数、总叶绿素(Chl t)质量分数和Chl a/b均呈降低趋势。酸雨高温协同胁迫后,叶绿素a和总叶绿素质量分数及Chl a/b进一步降低, pH 2.0处理分别比对照降低了27.7%,23.8%和19.5%(P<0.05)。(2)ROS和MDA质量摩尔浓度在酸雨或高温胁迫后均显著增加;协同胁迫后,随着pH值的降低, O_2·-和MDA质量摩尔浓度显著增加, pH 2.0处理分别比对照增加了158.3%和142.0%(P<0.05),过氧化氢(H_2O_2)质量摩尔浓度在pH 3.0时达最大,比对照增加了180.0%(P<0.05)。(3)酸雨及高温胁迫后保护酶超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著增加, 3种酶共同作用抵御胁迫造成的伤害;协同胁迫后, SOD和CAT活性先升高后下降,而POD仍保持较高活性, pH 2.0处理比对照增加了107.3%(P<0.05)。(4)酸雨胁迫后,葡萄糖和果糖质量分数相对稳定,蔗糖和淀粉质量分数显著降低;高温胁迫后,非结构性碳质量分数均显著降低;协同胁迫后,非结构性碳质量分数进一步降低,其中协同pH 2.0胁迫后果糖、蔗糖和淀粉质量分数分别比对照降低了38.1%～41.6%,葡萄糖质量分数比对照降低了22.4%。研究表明:‘杭州黄’在酸雨高温胁迫后通过调节保护酶活性和非结构性碳代谢减轻胁迫造成的伤害,增强机体还原力,表现出较强的抵御酸雨高温胁迫的能力。

模拟氮沉降对毛竹非结构性碳的影响

【目的】分析不同强度氮沉降对毛竹体内非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响,为全面认识氮沉降对毛竹林生态系统的影响提供科学依据。【方法】在临安市毛竹林长期试验基地,采用典型选样法,设置12块20 m×20 m样地,包括低氮(30 kg·hm^(-2)a^(-1))、中氮(60 kg·hm^(-2)a^(-1))、高氮(90 kg·hm^(-2)a^(-1))和对照(0 kg·hm^(-2)a^(-1))4种处理,每处理设3个重复样地,处理32个月,探讨模拟氮沉降对1龄和3龄毛竹NSC含量的影响。【结果】可溶性糖和淀粉在NSC中所占比例分别为80%和20%,NSC主要以可溶性糖的形式存在;竹叶NSC含量最高,分别是枝和秆的1.32和1.27倍;3龄竹枝和秆NSC含量显著高于1龄竹(P<0.05),竹龄对竹叶NSC含量影响不显著(P>0.05);氮沉降显著降低毛竹叶、3龄竹枝和1龄竹秆的NSC含量(P<0.05);氮沉降和竹龄的交互作用对毛竹枝、秆的NSC含量影响显著(P<0.01),对毛竹叶影响不显著。【结论】氮沉降显著影响毛竹地上器官的NSC含量及其分配,且随竹龄而显著变化,高强度的氮沉降不利于毛竹NSC的积累和固碳。

水分胁迫对苹果苗非结构性碳水化合物组分及含量的影响

对红高富士苹果在轻度、中度、重度水分胁迫条件非结构性碳水化合物进行测定 ,结果表明 :①水分胁迫条件下 ,苹果同化物的积累主要是山梨醇、蔗糖、葡萄糖和果糖。②水分胁迫导致叶片和根系中溶质增加的主要原因是山梨醇含量的升高 ,其在苹果的渗透调解中起重要作用 ,由此可推知山梨醇 /可溶性糖是衡量水分胁迫后溶质变化及苹果对水分胁迫反应的有效指标。③适度水分胁迫处理使苹果叶片和根系中蔗糖含量升高、淀粉含量显著降低 ,表明水分胁迫条件下蔗糖及淀粉的变化在苹果抵御水分胁迫逆境反应中也起一定的作用。同时也为实践上调控干旱、半旱条件下果树的生长发育提供采取措施的基本思路和理论依据。

5个藤本月季品种生长和非结构性碳分配对遮阴的响应

以洋桔哥、读书台、瓦尔特大叔、休姆主教、蓝色奥塔5个藤本月季为研究对象,设置不遮阴、半遮阴、全遮阴3个处理,测定了不同品种的生长、叶面积、比叶质量、光合作用及根茎叶的非结构性碳(NSC)含量,旨在了解月季的耐阴性及其生理机制,为城市绿化中低光环境条件下的品种选择提供理论依据。结果表明,半遮阴和全遮阴处理均显著降低了5个月季品种的株高和基径、光合作用及大部分部位的NSC含量,全遮阴处理以上指标的降低程度更大;品种间比较,读书台不遮阴和遮阴条件下均生长最快,全遮阴和半遮阴条件下洋桔哥和蓝色奥塔的生长情况最差。5个品种中,读书台在遮阴条件下生长较快,可作为低光环境下的藤本月季品种种植。

遮阴限制碳摄取对侧柏苗木非结构性碳、抗寒能力和后续生长的影响

[目的]碳限制会影响到树木生长和一系列生理功能,但目前我们还不了解碳限制植物解除碳摄取障碍后的恢复时间和恢复过程中的生长、碳素分配和抗旱能力的变化,这也限制我们对碳限制植物的恢复的全面理解。[方法]本研究以三年生侧柏苗为研究对象,通过2个月的95%遮阴造成树木的碳限制,检测了处理结束后及第二年秋季的树高、基径、生物量分配及根和茎的非结构性碳浓度,同时检测了碳限制侧柏经历冬季后的叶枯尖比例。[结果]经过两个月的重度遮阴后,植物不同部位的生长均受到限制,尤其根系生物量较对照有较大程度的降低,根和茎木质部NSC显著降低,冬季叶尖干枯比例显著增加,到第二年秋季,植物的树高、基径、根茎叶生物量显著低于对照,根NSC浓度显著低于对照,茎NSC浓度与对照无显著差异。[结论]以上结果表明碳限制会影响到植物的生长,尤其对根的生长影响更大,在经历一个生长季后,这种影响仍没有完全恢复,碳限制植物的恢复是一个超过一年的较长时间过程。

抚育间伐对云南松非结构性碳和化学计量特征的影响

【目的】探究抚育间伐对云南松各个器官非结构性碳(NSC),以及碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量学特征的影响机制。【方法】以云南省永仁县国有林场白马河林区云南松中龄林为研究对象,设置间伐(间伐强度为35.4%)与对照样地,分析抚育间伐对云南松非结构性碳和化学计量特征的影响。【结果】(1)抚育间伐显著影响云南松针叶和枝的NSC含量(P<0.01),对根NSC含量则无显著影响。抚育后枝NSC含量增长9.30%,而针叶NSC含量减少3.57%。(2)抚育间伐对云南松枝C含量、针叶和干P含量有显著影响(P<0.05),对针叶N含量有极显著影响(P<0.01),但对根的C、N、P含量没有显著影响。抚育后云南松枝中C含量增加12.93%;针叶中N含量增长18.04%;叶和干中P含量分别降低了27.78%、55.56%。(3)云南松NSC、CNP化学计量学特征在各个器官之间表现出显著差异(P<0.05)。相关性分析表明:针叶和根P含量与可溶性糖含量呈显著正相关(P<0.05),而叶中C含量则和可溶性糖含量显著负相关(P<0.05)。【结论】抚育间伐能促进云南松干、枝和根NSC含量以及各器官C含量的积累,降低叶NSC和各器官P含量,改变C、N、P在各器官中的分布格局;该地区云南松人工林生长在一定程度上受N限制,适当配施N肥将促进林分质量的提高。

森林生态系统非结构性碳水化合物研究现状

指出了非结构性碳水化合物是植物新陈代谢过程中重要的能源物质,其动态变化反映了植物体内的碳收支状况及其对外界环境的适应。综述了森林生态系统非结构性碳水化合物研究的意义,最新进展及其主要的影响因素。以期为进一步深入探索森林生态系统非结构性碳水化合物的变化规律及植物适应机制奠定基础。

杉木伐桩活细根活力、非结构性碳含量及其碳氮磷化学计量变化特征

伐桩(stump)是森林经营过程中人工采伐剩余物,长期存在于森林生态系统中,其在水土保持、碳(C)吸收以及森林更新方面发挥的生态功能已受到关注,但伐桩活细根的活力,以及非结构性碳水化合物(NSC)和C、氮(N)、磷(P)含量随时间的如何变化尚不清楚.以湖南省临武县2014-2022年国家储备林建设期间产生的杉木(Cunninghamia lanceolata)伐桩为研究对象,采用空间换时间的方法,分析活细根的活力、NSC以及C、N、P含量随时间的变化规律,探讨其产生原因.结果显示:(1)随伐桩存留时间的延长,细根C含量在第一年显著上升,之后整体呈现下降趋势,从采伐第一年(2022年)到第9年(2014年)下降了10.06%;而N和P含量在第一年有所下降,随后逐年上升,直到第9年(2022年)分别增加了70.06%和103.03%;(2)杉木伐桩细根根系活力在采伐后的9年内仍较强,活力值介于92.34-113.22μg g^(-1)h^(-1)之间,整体呈现缓慢下降趋势;(3)杉木伐桩活细根NSC含量变化不显著,维持在228.59-267.65 mg/g之间.本研究表明杉木采伐9年后,伐桩活细根仍然保持较强的活力,能够持续从土壤中吸收N和P并将其储存于细根内,导致这些元素含量逐年上升;NSC总含量的稳定性可能暗示杉木伐桩细根NSC含量需要保持在一定阈值范围内,以维持根系的活力并使其在土壤中存活更长时间.(图3表1参50)

马占相思幼苗不同器官非结构性碳水化合物含量对磷添加的响应

非结构性碳水化合物(NSC)在植物抵御生物和非生物胁迫时发挥着不可或缺的作用.以马占相思作为研究对象,设置对照(CK,不加磷)、低磷(LP,+50 kg hm^(-2)a^(-1))、高磷(HP,+100 kg hm^(-2)a^(-1))3种处理,探究不同浓度磷添加对马占相思幼苗各器官的NSC含量及分配格局的影响.结果表明:(1)低磷(LP)处理显著增加马占相思幼苗苗高和地径的相对生长速率(RGR);苗高、地径的RGR在不同处理下均表现为LP>HP>CK.低磷和高磷均显著增加植株的总生物量;但是低磷显著提高了叶、枝、茎和粗根的生物量占全株生物量的比例,高磷仅改变了粗根的生物量占比.(2)磷添加显著增加叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素浓度,具体表现为HP>LP>CK,(3)与CK相比,LP和HP处理下枝的NSC含量显著降低;粗根的NSC含量在LP处理下显著低于CK和HP处理.磷添加显著增加粗根可溶性糖占整株的百分比,同时磷添加显著增加枝、茎和粗根淀粉与NSC占整株含量的百分比.本研究表明低磷添加显著促进马占相思幼苗的生长,并通过调整NSC在不同器官的分配比例来应对土壤磷供应水平,以更好地适应土壤低磷环境.(图4表3参46)

虫害叶损失造成的树木非结构性碳减少与树木生长、死亡的关系研究进展

大规模虫害爆发可造成区域森林死亡,近年的气候变化进一步增加了虫害的频度和危害程度。森林和林地植物死亡会导致植被生产力降低,改变生态系统结构和功能,使森林由一个净的碳汇转变为一个碳源。因此,加深虫害对树木危害机制的认识有重要意义。虫害造成的叶损失(虫害叶损失)降低树木光合作用能力,增加非结构性碳(NSC)消耗,使得树木体内碳储备降低,NSC降低到一定程度会导致树木因碳饥饿而死亡。外部环境和树木自身的补偿性机制也会对这个过程产生正或负的影响。在近年气候变化背景下,树木死亡在全球尺度上增多,重新激起了人们对碳饥饿的重视,碳饥饿被视为解释树木死亡的主要生理机制之一。该文介绍了碳饥饿的定义,综述了虫害叶损失减少树木NSC储备与树木生长、死亡的关系,以及树木虫害和叶损失与气候变化之间的关系,并对今后的研究进行了展望。

氮沉降对毛竹非结构性碳组成与分配的影响

植物组织中非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrate,NSC)的浓度反映了植物整体的碳供应状况,但其对氮沉降的响应人们仍知之甚少。毛竹是我国分布最广、产值最大的禾本科竹类植物,在亚热带地区生态环境建设和山区经济发展中发挥着重要作用。本文以粗放经营的毛竹林为研究对象,设计4个模拟氮沉降处理水平:低氮(L,30kg·hm^(-2)·a^(-1))、中氮(M,60 kg·hm^(-2)·a^(-1))、高氮(H,90 kg·hm^(-2)·a^(-1))和对照(CK,0kg·hm^(-2)·a^(-1)),处理时间32个月。结果表明:(1)毛竹中可溶性糖是NSC的主要组分;(2)毛竹中NSC浓度表现为秆(4.1%)>叶(3.6%)>枝(3.3%);(3)4龄竹竹叶的NSC浓度显著低于2龄竹(P<0.05),竹龄对竹秆NSC浓度的影响显著(P<0.05),对竹枝NSC浓度的影响不显著(P>0.05);(4)氮沉降对毛竹竹枝和竹秆的NSC浓度影响显著(P<0.05),竹枝的NSC浓度随着氮沉降量的增加呈现先上升后下降的趋势,竹秆的NSC浓度随着氮沉降量的增加呈现先下降后上升的趋势,对竹叶的NSC浓度影响不显著(P>0.05);(5)氮沉降和竹龄的交互作用对毛竹竹叶、竹枝和竹秆的NSC浓度均有显著影响(P<0.05)。适当的氮沉降会促进该区域粗放经营毛竹林的生长,利于积累更多的生物量碳。

土壤增温对杉木幼苗细根呼吸和非结构性碳的影响

在福建省三明市陈大国有林场开展杉木幼苗土壤增温试验,采用内生长环法研究土壤增温(+5℃)对杉木幼苗细根比呼吸速率和非结构性碳的影响,分析杉木人工林对全球变暖的地下响应及其适应性.结果表明:增温第二年,土壤增温引起细根组织内非结构性碳水化合物(NSC)的较大变化,1月增温处理0~1 mm细根NSC和淀粉浓度下降,1~2 mm细根可溶性糖和NSC浓度下降;7月增温处理0~1 mm细根NSC、可溶性糖和淀粉浓度提高,使1~2mm细根淀粉浓度增加.增温第3年,土壤增温对细根NSC无显著影响.增温处理使0~1 mm细根比根呼吸速率在增温第二年7月增加,而在第三年7月下降;与0~1 mm细根相比,增温处理对1~2 mm细根比呼吸速率没有显著影响.细根呼吸对增温的响应与增温持续时间有关,随增温时间的延长,细根呼吸产生部分驯化,同时能够使细根NSC浓度保持稳定.

七种云杉针叶非结构性碳与光合特性随物候期的动态变化特征

云杉作为我国东北和西部高山地区的主要树种,在森林碳汇、水源涵养、生态安全屏障等方面具有重要的意义,其非结构性碳(NSC)的动态变化为研究森林碳储存和碳供应提供重要参考.为探究不同云杉树种针叶NSC含量与光合特性随物候期的动态变化特征,对同质园内7个云杉属树种幼树的物候期进行了观测,并测量了各物候期一年生和当年生叶中NSC的含量以及净光合速率.结果表明:各树种的萌动期从早到晚依次为粗枝云杉<青扦<白扦<林芝云杉<青海云杉<川西云杉<红皮云杉,伸展期从早到晚依次为白扦<青海云杉<粗枝云杉<青扦<红皮云杉<川西云杉<林芝云杉,顶芽期则无显著差异;物候期的差异不仅存在对当前生境如有效积温(R=0.996^*)、土壤含水量(R=-0.807^*)等的响应,也存在对原生境的适应;各树种NSC含量随物候期变化规律一致,当年生和一年生叶中淀粉含量均呈单峰型变化,可溶性糖含量则是先升高后趋于稳定;当年生叶中NSC含量均低于一年生,其中淀粉含量变化范围分别是20~50、70~ 150 mg·g^-1,可溶性糖含量变化范围分别是80~150、200~350 mg·g^-1.此外,不论在新老龄叶片中,淀粉含量下降后光合速率均会升高,净光合速率与淀粉和可溶性糖含量存在协调性.以上结果为全面理解云杉属树种NSC的季节动态及种间差异的变化规律提供了重要参考.

关帝山不同海拔和季节对沙棘黄酮含量的影响

为探究海拔和季节对沙棘黄酮类化合物含量的影响,本研究以山西吕梁山中部关帝山区不同海拔高度的野生中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.subsp.sinensis Rousi)为研究对象,比较了叶片、一年生枝、果实总黄酮含量及主要组分在季节和海拔高度(1150~2100 m)上的变化,同时检测了沙棘树木生长情况、光合作用、叶形态、不同部位的非结构性碳(NSC)含量,并分析了黄酮类化合物含量与生长和生理指标的关系。结果表明,叶片、枝条、果实的总黄酮含量均随海拔的升高呈先升高后降低趋势,均在中海拔(1650 m)处达到最大值,叶片总黄酮含量在9月最高,为17.32 mg·g^(-1),果实总黄酮含量最高达10.31mg·g^(-1),一年生枝中总黄酮含量在7月最高,为4.90 mg·g^(-1)。总黄酮含量总体上表现为叶片>果实>一年生枝。1650 m海拔高度植株综合生长状况最好,沙棘叶片NSC含量也高于其他海拔。果实总黄酮含量与果实可溶性糖、果实NSC、叶片可溶性糖、叶片NSC含量呈极显著正相关,叶片总黄酮含量与果实可溶性糖和果实NSC含量呈显著正相关。上述结果表明,中海拔(1650 m)沙棘叶、果黄酮含量较高,生长季后期沙棘的叶黄酮积累较多,沙棘体内总黄酮含量除受环境条件影响外,还与植物生长状况和碳代谢密切相关。本研究结果为全面了解沙棘黄酮类化合物的积累和分布规律及其对海拔的响应提供了参考。

刺槐苗木干旱胁迫过程中水力学失败和碳饥饿的交互作用

【目的】通过分析刺槐在干旱和复水过程中水力学性状和非结构碳(NSC)储藏的变化,研究在水力学失败和碳饥饿对刺槐苗木的影响,以探讨在经历导致落叶的严重干旱胁迫之后叶片恢复的影响因素。研究的结果可以阐明刺槐干旱和复水过程中水力学结构和碳代谢的交互作用方式,同时为揭示干旱半干旱地区刺槐衰败死亡的生理学机制提供思路和试验证据。【方法】测定3年生刺槐苗在严重干旱导致落叶后和复水后叶片长成时的小枝凌晨和正午水势、枝条正午气穴栓塞、叶片最大光合速率和气孔导度、单株叶面积、枝条和根的非结构碳含量,测定严重干旱后刺槐枝条的栓塞脆弱性,并比较复水后茎干基部和上部新发叶片的叶面积、比叶质量和光合作用及新发小枝的凌晨和正午水势、枝条气穴栓塞。【结果】在干旱导致全部落叶时,凌晨和正午水势分别达到-3.01和-3.73 MPa,显著低于对照;正午导水损失率(PLC)达到91%,显著高于对照;干旱导致刺槐90%以上落叶时其叶片的光合速率为负值,气孔导度也降低到趋近于0。在复水后30天叶片长成时,枝条正午PLC为81%,仍显著高于对照。经历干旱和复水处理的枝条P50(栓塞为50%时的枝条水势)为-1.09 MPa,比对照高0.37 MPa,经历干旱胁迫的枝条抗气穴栓塞能力显著降低。干旱和复水过程均显著降低了刺槐枝条和根的NSC含量,复水过程NSC降低程度更大。复水后的单株总叶面积仅为对照的38%。复水后叶片恢复的主要部位是茎基部和枝条上部,茎基部恢复叶片的叶面积、光合速率、气孔导度均显著大于枝条上部恢复叶片,茎基部新发小枝的凌晨和正午水势显著高于上部新发小枝。【结论】严重干旱导致水势降低,木质部导管栓塞加重,限制了刺槐的水分输导,进而抑制叶片光合作用,导致出现负的碳平衡。在复水阶段,前期严重干旱导致木质部导水能力下降和NSC含量下降限制了复水后新叶的生长,NSC含量降低可能会影响木质部栓塞的即时修复,水力学失败和碳饥饿的交互作用加重了干旱对刺槐的影响。

盐碱胁迫下枸杞和柽柳的水力学特性和碳代谢

盐碱胁迫是全球范围内重要的非生物胁迫形式之一,但目前对植物水力学特性和碳代谢应对盐碱胁迫响应的研究还不多。本研究以耐盐碱植物枸杞(Lycium chinense Miller)和柽柳(Tamarix chinensis Lour.)为对象,测定不同盐碱程度下两种植物的枝条水势和导水损失率(PLC)、叶片光合作用和气孔导度、不同部位的非结构性碳(NSC)浓度以及植株生长情况。结果显示,重度盐碱胁迫显著降低了两种植物凌晨和正午水势、光合速率和枝条PLC,重度胁迫下柽柳的光合速率、气孔导度和枝条PLC下降程度均大于枸杞,重度盐碱胁迫下枸杞不同部位的NSC浓度均显著降低,但柽柳的地上部分NSC浓度显著增加,根部NSC浓度显著减低。两种植物有不同的应对盐碱胁迫策略,枸杞有较强的气孔调节能力,对水力结构的维持有利,但会限制碳摄取,柽柳气孔调节能力弱,水力结构易受影响,但对碳平衡维持有利。