应用^(13)C示踪技术研究红花石蒜非结构性碳水化合物分配及转运模式

【目的】解析非结构性碳水化合物在红花石蒜Lycoris radiata体内的合成、运输和分配规律。【方法】采用^(13)C同位素脉冲标记法研究新同化碳在不同器官(叶、根系、内层鳞片、中层鳞片以及外层鳞片)和非结构性碳水化合物各组分(蔗糖、果糖、葡萄糖及淀粉)中的分配规律及转运路径。【结果】①生物量和含碳总量均以内层鳞片最大;各器官的库活力从大到小依次为叶、内层鳞片、根、中层鳞片、外层鳞片。②叶片在吸收^(13)CO_(2)后,在不同器官中光合固定的^(13)C的分配比例从高到低依次为叶、茎、根;在鳞茎中的分配从内到外逐渐减少。^(13)C标记的蔗糖分配比例从高到低依次为内层鳞片、叶、中层鳞片、根、外层鳞片;^(13)C标记的果糖和葡萄糖的分配比例从高到低均依次为叶、内层鳞片、根、中层鳞片、外层鳞片;^(13)C标记的淀粉的分配比例从高到低依次为叶、内层鳞片、中层鳞片、根、外层鳞片。③^(13)CO_(2)在红花石蒜中的运输主要存在横向和纵向运输两大途径,其中在纵向运输上^(13)C转运更多。④^(13)C在非结构性碳水化合物各组分中的分配以蔗糖中最多,其次为^(13)C标记的果糖,而各部位中^(13)C标记的葡萄糖甚微,低于其他糖类。⑤在糖转化过程与代谢过程中,叶、根、内层鳞片中果糖的^(13)C分配率依次为葡萄糖^(13)C分配率的9.6、41.5、118.1倍,短时间内新合成的果糖远多于葡萄糖。【结论】新同化的碳的分配在石蒜体内纵向与横向运输上均逐渐减少,石蒜叶片中光合产物形成后先被转运至内层鳞片,一部分先运输至根中,另一部分由内层鳞片向外层运输。此时,中层鳞片与外层主要发挥临时营养“库”的功能。蔗糖既是石蒜叶片光合的主要产物,也是石蒜体内非结构性碳水化合物运输的主要形式;石蒜体内大量^(13)C标记果糖的产生与蔗糖水解过程优先采用蔗糖合成酶途径有关,也阐明了果糖对石蒜的生长发育具有重要意义。

干旱胁迫下藏东南沙生植物非结构性碳水化合物分配策略研究

植物各组织中的非结构性碳水化合物(Non-structural carbohydrates,NSC)含量能反映植物对能量物质的分配策略,揭示干旱胁迫下植物NSC的动态变化有助于了解干旱环境下植物生存的资源分配策略。本研究以藏东南地区两种沙生植物白莲蒿(Artemisia gmelinii Weber)和云南沙棘(Hippophae rhamnoides subsp.yunnanensis Rousi)为研究对象,探讨在不同程度干旱胁迫下植物各器官(叶片、枝条、粗根、细根)中的非结构性碳水化合物含量的分配动态。结果显示:(1)干旱胁迫导致植物的根冠比显著增加,枝条、粗根和细根中的可溶性糖和NSC含量亦随干旱胁迫强度的增加而增加;(2)干旱胁迫发生后,NSC及其组分优先被分配至地下部位,叶片和细根中的NSC主要以可溶性糖的形式累积;(3)干旱胁迫下,白莲蒿细根的可溶性糖、淀粉及NSC的占比随干旱胁迫强度的增加而降低,而云南沙棘则与之相反。研究结果表明,植物通过储存更多的可溶性糖来抵御干旱胁迫,并且主动将NSC储存至根部来提升植物应对干旱的能力。

采伐方式对硬头黄竹非结构性碳水化合物分配特征的影响

以优良纸浆用丛生竹种硬头黄竹(Bambusa rigida)为研究对象,探究不同处理下丛生竹生长变化、快速生长过程母竹和新竹内非结构性碳水化合物(NSC)含量动态变化及二者之间的相关关系,旨在探究母竹对新竹NSC的供给规律,从而优化林分结构和采伐方式,揭示丛生竹快速生长的内在规律。设置保留1年生母竹(处理Ⅰ)和保留1、2年生母竹(处理Ⅱ)两种采伐模式,并以不采伐处理的硬头黄竹丛为对照(CK),分析不同采伐方式下竹丛的出笋、成竹和生物量特征,比较3种采伐模式竹丛生长的数量和质量变化。研究硬头黄竹快速生长过程中5个关键时期的母竹叶、枝、秆和根NSC含量、含水率动态变化,探究不同年龄母竹与新竹NSC的供求关系。结果表明,不同采伐处理硬头黄竹的繁殖率为处理Ⅰ>处理Ⅱ>CK,成竹率为CK>处理Ⅱ>处理Ⅰ,新竹生物量为CK>处理Ⅱ>处理Ⅰ,且均表现为处理Ⅰ与CK和处理Ⅱ差异显著(P<0.05), CK与处理Ⅱ差异不显著。不同处理的1年生母竹上发出的新竹胸径最大,其出笋、成竹数和新竹生物量占总数的90%以上。新竹快速生长期从笋芽萌动到高停止生长,新竹NSC含量总体上呈现出先升高后降低的变化趋势,在节间快速生长时期达到最大,不同年龄母竹各器官NSC含量均呈现出逐渐下降趋势,其中处理Ⅰ母竹枝、叶、秆、根NSC含量分别下降49.70%、 54.05%、 39.85%、 60.86%,均高于处理Ⅱ中1年生与2年生母竹各器官NSC含量下降幅度,处理Ⅱ中1、 2年生母竹各器官下降幅度差异不显著。相关性分析表明,处理Ⅰ中母竹的叶、根和秆的淀粉含量与新竹的淀粉含量呈显著正相关(P<0.05),处理Ⅱ中1年生母竹的叶、根和枝,2年生母竹的根和秆的淀粉含量均与新竹的淀粉含量呈显著正相关(P<0.05)。在硬头黄竹采伐经营中,伐除3年生及以上的母竹,保留1、 2年生母竹能有效提升竹林生产力及繁殖能力。不同采伐处理对母竹向新竹转移NSC过程产生显著影响,当只有1年生母竹时,其叶、秆和根是参与新竹淀粉转运的主要器官,当1、 2年生母竹共同存在时,1年生母竹的枝、叶、根主要参与新竹淀粉转运,同时2年生母竹也向1年生母竹上发出的新竹提供NSC。因此,硬头黄竹林采伐经营中应保留1、 2年生母竹,保障快速生长期对新竹的养分供给能力。

厚壁毛竹非结构性碳水化合物分配格局

基于蒽酮比色法,对不同年龄厚壁毛竹叶、枝、秆、蔸、鞭、蔸根、鞭根7器官构件的非结构性碳水化合物(可溶性糖、淀粉)含量及其分配格局进行分析和研究。结果表明:(1)竹叶可溶性糖的含量较高,平均为7.89%,淀粉含量较低,只有4.42%;竹蔸、蔸根、鞭根和鞭的淀粉含量较高,分别可达15.02%,13.40%,12.02%和5.03%;而可溶性糖的含量较低,说明鞭、蔸、根是主要的营养储藏器官。(2)随年龄增长,竹叶、枝可溶性糖和淀粉含量变化不大,而竹秆、竹蔸逐渐升高,从Ⅰ度竹至Ⅵ度竹,竹秆的可溶性糖和淀粉分别由1.68%、2.26%增加到6.10%和4.48%;竹蔸也分别由0.48%、8.62%增长到2.02%和22.35%,但竹鞭淀粉含量则显著降低,由幼龄鞭的10.26%锐减到老龄鞭的0.07%,减少了150倍。总之,厚壁毛竹非结构性碳水化合物含量在器官构件层次上存在较大差异,且受年龄影响较大。

氮添加对稀土尾砂地猴樟幼苗根系生长、生物量分配及非结构性碳水化合物的影响

为探究氮添加对稀土矿尾砂地猴樟(Cinnamomun bodinieri)幼苗生长及非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响,以1年生猴樟扦插苗为研究对象,选用硝酸铵钙作为氮肥(含N 15%),设置3种氮肥水平(CK(0)、N1(1.8 g·株^(-1))、N2(3.6 g·株^(-1))),分析不同氮添加水平下猴樟幼苗根系生长、生物量分配和NSC等指标的差异,探讨稀土尾砂地猴樟对氮添加的响应。结果发现:稀土尾砂地氮添加均增加了猴樟幼苗不同组织的生物量积累,其中N1处理下叶生物量、冠层生物量分别较N2处理下显著提升了44.75%、57.43%(P<0.05);N2处理下叶比重分别较CK、N1处理显著提升了123.53%、15.85%(P<0.05)。不论是粗根(直径>2 mm),还是细根(直径≤2 mm),氮添加均显著增加了植物的根长和根表面积(P<0.05),其中N1处理的促进效果最显著(P<0.05);N2处理下的比根长、比表面积均高于CK与N1,且与CK显著差异(P<0.05)。对NSC来说,N1处理提升了叶、茎中的可溶性糖质量分数,而N2处理下细根NSC质量分数分别比CK、N1显著降低了46.49%、28.61%。综上,在稀土矿尾砂地植被恢复过程中,宜选用1.8 g·株^(-1)硝酸铵钙氮肥对猴樟幼苗进行施肥管理。

剪顶对红松苗木非结构性碳水化合物和内源激素质量分数及不定芽发生的影响

在位于黑龙江省尚志市的东北林业大学帽儿山实验林场老山人工林实验站,以6年生红松(Pinus koraiensis)裸根苗为试验材料,进行不同剪顶时间(高生长速生期、高生长结束后)、不同留干高度(低留干40 cm、高留干70 cm)的剪顶处理,以不剪顶为对照,试验设置5种处理(2剪顶时间×2留干高度+对照),每处理3次重复,每重复40株苗木;每种处理随机选取60株苗木,剪顶后每20 d调查不定芽数量和萌芽株数,测定不定芽长度和基径;选取不定芽发生效果最佳处理(高生长速生期低留干40 cm)的苗木、对照苗木,测定苗木针叶和茎干的可溶性糖质量分数、淀粉质量分数、细胞分裂素质量分数、生长素质量分数、赤霉素质量分数、脱落酸质量分数;以红松苗木不定芽萌发和生长、红松苗木针叶和茎干的非结构性碳水化合物及内源激素质量分数变化为评价指标,以剪顶时间、留干高度为影响因素,采用双因素方差分析法、邓肯(Duncan)多重比较法,从生理角度分析剪顶时间和留干高度及其交互作用对红松苗木不定芽生长指标的影响。结果表明:剪顶时间、留干高度对红松苗木不定芽生长指标的影响显著。高生长速生期剪顶更有利于不定芽发生,低留干苗木的不定芽数量更多,而高留干苗木的不定芽长度更长。剪顶后,红松苗木针叶和茎干非结构性碳水化合物质量分数变化均无显著规律。不定芽萌发前,苗木针叶和茎干内,细胞分裂素质量分数、生长素质量分数显著上升,脱落酸质量分数显著下降;针叶的赤霉素质量分数显著上升,茎干的赤霉素质量分数变化不显著。剪顶促进红松苗木不定芽发生,最优剪顶时间为高生长速生期;低留干促进不定芽萌发数量增加,高留干促进不定芽长度增加。剪顶后,红松苗木不定芽发生与非结构性碳水化合物质量分数变化关系不大,但与内源激素变化有关;针叶和茎干内细胞分裂素、生长素质量分数上升,脱落酸质量分数下降,在红松苗木不定芽发生中起重要作用。

光质和光强变化对油松幼苗生长及非结构性碳水化合物的影响

为研究不同光质和光强对油松幼苗生长的影响,以培育5个月的油松容器苗为材料,设置红蓝绿混合光源(red∶blue∶green=6.5∶1.2∶2.3)、红蓝混光光源(red∶blue=5∶1)和全光谱植物生长灯作对照处理,分别在RGB和RB光源条件下50 cm处设置光子通量为90、150、210μmol·m^(-2)·s^(-1)的3个不同光照强度对油松幼苗继续补光4个月,揭示不同光质和光强对油松幼苗生长及非结构性碳水化合物的影响规律。结果表明:1)RB和RGB光质处理下除W1处理外,油松幼苗苗高和地径均高于CK,达到油松1年生播种苗的一级苗木标准。RGB处理下光照强度为210μmol·m^(-2)·s^(-1)时油松幼苗的苗高与地径最大,分别是CK处理的149.44%和152.00%。2)RB和RGB光质处理下整株干重、根冠比、根分配率及壮苗指数均在光照强度为210μmol·m^(-2)·s^(-1)时最高。3)RB光质处理下光照强度为150μmol·m^(-2)·s^(-1)时油松幼苗的淀粉含量变化明显,RGB光质处理下光照强度为210μmol·m^(-2)·s^(-1)时油松幼苗的可溶性糖含量最多,且可溶性糖与淀粉含量之间的转化相对稳定。4)RB和RGB光质处理下油松幼苗整株生物量、地径和苗高与淀粉含量存在正相关,与可溶性糖含量存在负相关(P<0.01)。

配方施肥对华北落叶松各器官非结构性碳水化合物特征的影响

探究配方施肥对华北落叶松针叶、枝条和细根的非结构性碳水化合物(NSC)的影响,为华北落叶松高效施肥技术提供参考依据。以32年生华北落叶松为研究对象,采用N、P、K三因素三水平正交设计L 9(34),以不施肥为对照,研究配方施肥对华北落叶松针叶、枝条和细根的NSC及组分(可溶性糖、淀粉)含量的影响,分析华北落叶松各器官NSC及组分含量的相关关系。结果表明,1)华北落叶松针叶、枝条和细根非结构性碳水化合物含量随月份呈显著变化,基本均在10月达到峰值,且3个器官中NSC均以可溶性糖为主。2)各施肥处理对针叶、枝条和细根的NSC及组分含量的表现不同,其中针叶和细根的NSC含量分别在处理T4和T8较CK平均增幅最大,为29.65%、23%;而枝条的NSC含量和可溶性糖含量与CK的平均增幅相比表现为减少。3)相关性分析显示:针叶、枝条和细根的NSC含量与其可溶性糖含量和淀粉含量间均存在极显著正相关(P<0.01);细根NSC含量与针叶和枝条的可溶性糖含量均存在显著负相关(P<0.05)。4)N、P、K肥对华北落叶松各器官NSC及组分含量均有一定影响;N肥对细根NSC及组分含量均产生显著增加影响,P肥和K肥对各指标显著性影响有所不同;改善华北落叶松非结构性碳水化合物特征的最佳施肥方案为N 3P 3K 2(N 528.78 g·株^(-1)、P 1621.58 g·株^(-1)、K 172.98 g·株^(-1))。施用适宜的N、P、K配方能有效改善华北落叶松针叶、枝条和细根的NSC及组分含量,且各器官在生长过程中存在相互平衡和动态调配的关系。

缓释肥对檫木容器苗生长和非结构性碳水化合物积累的影响

为探究不同含氮量的缓释肥对檫木容器苗生长和非结构性碳水化合物积累的影响,以当年生檫木容器苗为研究对象,在生长期每隔60 d测定其苗高和地径,并于生长停止后,测定其地上和地下生物量和非结构性碳水化合物积累状况。结果显示:缓释肥处理的檫木苗高、地径、地上生物量、地下生物量、可溶性糖含量和淀粉含量均显著高于对照,表明施用缓释肥对檫木容器苗的生长和非结构性碳水化合物积累具有显著促进作用。每株施用0.1 g缓释肥处理的檫木容器苗的淀粉含量最高,为9.51 mg·g^(-1);而平均苗高(85.33 cm)、地径(8.74 mm)、地上生物量(10.61 g)和地下生物量(7.92 g)、可溶性糖含量(52.62 mg·g^(-1))等均略低于每株施用0.2 g缓释肥的处理。综合考虑生产成本等因素,建议生产上檫木容器育苗缓释肥施用量为每株0.1 g。

低磷胁迫对麻竹幼苗叶片非结构性碳水化合物及抗氧化保护酶系统的影响

【目的】通过研究磷胁迫下麻竹幼苗叶片的生理变化探究麻竹幼苗对低磷环境的耐受性。【方法】以麻竹幼苗为研究对象,采用水培法进行室内控制条件下的低磷胁迫试验。按照霍格兰配方配制营养液,用KH2PO4分别配制0、0.2、0.4、0.8和1.6 mmol·L^(-1)磷溶液,其他营养元素含量保持相同。【结果】麻竹幼苗叶片还原糖和可溶性糖含量随磷含量的提高而提高;淀粉、纤维素、MDA含量及抗氧化酶(CAT、POD、SOD)活性随磷含量的提高而降低。相比于缺磷处理(0 mmol·L^(-1)),磷浓度为1.6 mmol·L^(-1)时麻竹幼苗叶片的各个生理指标均呈显著差异,还原糖及纤维素含量分别上升了56.45%和67.08%,淀粉、可溶性糖、MDA含量及抗氧化酶(CAT、POD、SOD)活性分别下降了34.86%、14.61%、73.89%、64.19%、89.99%和65.34%;在不同浓度磷胁迫下MDA含量均呈显著差异,可溶性糖含量差异最小,而POD酶活性差异最大。【结论】麻竹幼苗对低磷胁迫具有较强的抗逆性,在苗期能适应低磷环境。

抚育间伐对杨桦次生林非结构性碳水化合物质量分数和碳氮磷生态化学计量特征的影响

以黑龙江省庆安县庆安国有林场管理局新青山林场杨桦次生林为对象,采用林木现场取样及室内化学分析的方法,探究抚育间伐对山杨(Populus davidiana)林木和白桦(Betula platyphylla)林木非结构性碳水化合物(NSC)质量分数及碳、氮、磷生态化学计量特征的影响。结果表明:山杨林木枝、干、根的NSC、可溶性糖、淀粉质量分数及w(可溶性糖)∶w(淀粉)显著高于白桦的。山杨枝的P质量分数、根的C及P质量分数显著高于白桦的,叶的N及P质量分数、枝的N质量分数、干的C及N质量分数显著低于白桦的。抚育间伐对山杨林木叶、枝、根及白桦林木叶、枝的NSC及其组分质量分数影响显著。间伐后,山杨林木叶、枝的淀粉质量分数分别增加了11.64%、9.72%,根的NSC、可溶性糖、淀粉质量分数分别降低20.30%、20.33%、20.24%;白桦林木叶的NSC、可溶性糖、淀粉质量分数分别增加32.03%、41.50%、15.91%,枝的NSC、可溶性糖、淀粉质量分数分别降低13.20%、12.21%、16.03%。抚育间伐可显著改变山杨及白桦林木的N、P质量分数。间伐后,山杨林木枝的N及P质量分数分别增加12.53%、12.91%;白桦林木叶的N及P质量分数分别降低8.62%、12.28%。抚育间伐改变了山杨林木的NSC质量分数及白桦林木的NSC及C质量分数在各器官中的分配格局。

热浪频次及间隔时间对闽楠和木荷苗木水力结构和非结构性碳水化合物的影响

近年来亚热带地区极端气候事件热浪发生频率增加,热浪频次及间隔时间的变化使热浪发生的模式及其对植物的胁迫方式更加多样化。高频热浪不仅通过热胁迫影响植物的碳固持速率,还会间接形成水分胁迫造成植物水力结构发生障碍,影响碳水化合物的运输。然而,目前亚热带树木水力结构和非结构性碳水化合物(NSC)对复杂热浪的模式的响应仍不明确。以亚热带主要阔叶树种闽楠(Phoebe bournei)和木荷(Schima superba)苗木为研究对象进行了热浪模拟试验,关注不同热浪频次(单次,两次)及重复热浪间隔时间(短间隔、中间隔、长间隔)对苗木茎部水力结构特征及NSC的影响,使用冲洗法测定水力结构中的导水率(Kh)、最大导水率(K_(max))、比导率(K_(s))、木质部栓塞百分数(PLC),使用蒽酮-硫酸比色法测定茎段非结构性碳水化合物含量。结果表明,(1)闽楠和木荷的水力结构和非结构性碳水化合物在树种间存在显著差异;(2)不同热浪频次对闽楠和木荷的K_(max)和PLC影响存在显著差异;(3)重复热浪间隔时间变长,木荷茎栓塞减轻,而闽楠茎栓塞增加,且植株栓塞越严重,茎NSC含量越少。总体上,闽楠的水力传输系统对热浪抗性较弱,在热浪后栓塞严重,导水率下降且无法完全恢复,且NSC含量与栓塞程度相关性较弱;而木荷水力传输系统抗性较强,在热浪后导水能力可能恢复至未受干扰水平,且其恢复程度与NSC含量紧密相关。该研究结果表明,高频热浪的发生会显著影响闽楠和木荷苗木茎部的导水能力,且不同间隔时间的重复热浪事件对植物水力结构的影响存在差异性,并且两个亚热带阔叶树种对热浪伴随的高温和水分胁迫的耐受性和耐受机制存在差异。

土壤含水量对树番茄苗木生长及非结构性碳水化合物的影响

【目的】为树番茄苗木水分管理提供参考。【方法】采用双因素随机区组试验,以1年生的树番茄苗木为研究对象,设置4个水分处理,即适宜水分含量处理、轻度亏水处理、中度亏水处理、重度亏水处理,土壤含水量分别为26.83%~30.41%、21.46%~25.04%、16.10%~19.67%、10.73%~14.31%,比较树番茄苗木在经过不同胁迫时间(15、30、45、60 d)后生长量、各器官生物量和非结构性碳水化合物(NSC)含量及积累量的变化规律,了解土壤含水量对树番茄苗木生长与NSC的关系。【结果】在适宜的水分含量和轻度亏水处理下树番茄苗高和地径持续生长,中度和重度亏水处理对苗高和地径生长有明显的抑制作用。随着土壤水分含量减少和胁迫时间的延长,茎生物量最高,各器官生物量由高到低依次为茎、叶、根;叶片可溶性糖和NSC含量逐渐增加;茎可溶性糖和NSC含量先增加后减少;根可溶性糖和NSC含量均高于叶和茎。根、茎、叶淀粉含量在适宜水分含量、轻度亏水、中度亏水处理下先减少后增加。胁迫15、30、60 d时,各处理下叶、茎可溶性糖与淀粉的含量比值高于适宜水分含量处理,胁迫45 d时,叶、茎、根可溶性糖与淀粉含量比值随土壤含水量的减少而逐渐减少。【结论】树番茄苗木生长和各器官的可溶性糖、淀粉、NSC含量随着胁迫时间延长有不同的响应,随着土壤含水量减少,树番茄苗木在一定的胁迫时间下,NSC不断积累,以此来缓解水分胁迫对树番茄苗木生存的影响。

云南松幼苗非结构性碳水化合物对干旱胁迫的响应及其激素调控

【目的】探究云南松幼苗非结构性碳水化合物和内源激素对干旱胁迫的响应规律及其调控机制。【方法】以2年生云南松幼苗为试验材料,采用盆栽称重控水法,将土壤相对含水量分别控制在田间最大持水量的75%~85%(CK)、60%~70%(轻度干旱)、45%~55%(中度干旱)和30%~40%(重度干旱),研究不同干旱胁迫处理下云南松幼苗针叶非结构性碳水化合物(可溶性糖和淀粉)含量、内源激素(脱落酸ABA、生长素IAA、赤霉素GA和玉米素核苷ZR)含量的变化情况以及二者的相关关系。【结果】①随干旱程度的加重,云南松幼苗针叶可溶性糖含量逐渐增加,淀粉含量先升高后降低,可溶性糖/淀粉比值先降低后升高,淀粉分配比例先增后减,可溶性糖分配比例先减后增。②各干旱胁迫处理云南松幼苗针叶ABA含量较CK显著升高,而ZR、GA及IAA含量随干旱胁迫加重均呈下降趋势,IAA/ABA、GA/ABA和ZR/ABA比值较CK显著下降。③云南松幼苗针叶可溶性糖含量与ABA含量呈正相关关系,与IAA、GA、ZR含量均呈负相关关系,其中与IAA含量呈显著相关(R^(2)=0.4230,P<0.05);针叶淀粉含量与ABA、IAA、GA、ZR含量均呈正相关关系,其中与GA含量呈显著相关(R^(2)=0.3924,P<0.05);针叶可溶性糖和淀粉含量与IAA/ABA、GA/ABA、ZR/ABA比值均呈负相关关系,其中可溶性糖含量与IAA/ABA比值显著相关(R^(2)=0.3943,P<0.05)。【结论】云南松幼苗可通过调整体内可溶性糖和淀粉的相互转化与分配,同时通过积累抑制生长的ABA和降低促进生长的GA、IAA、ZR,进而调整针叶IAA/ABA、GA/ABA和ZR/ABA比值来适应干旱环境。

中幼龄林华山松非结构性碳水化合物季节变化

【目的】探究不同龄林华山松非结构性碳水化合物(NSC)及其组分在各器官的分配随季节变化特征,对于揭示不同龄林华山松的碳分配机制有重要意义。【方法】以幼、中龄林华山松为研究对象,通过周期性采样,测定不同龄林华山松不同器官NSC及其组分含量,探究其年内季节动态变化。【结果】(1)不同龄林华山松植株NSC及其组分在各器官间的分配规律基本一致,淀粉含量表现为根>叶>枝>茎,且茎中淀粉含量显著低于其他器官,可溶性糖和NSC含量在叶、根、枝间差异不明显;茎中糖淀比显著高于其他器官。(2)在整个生长季内,华山松NSC及其组分主要受季节影响,季节×器官间交互作用的影响次之,林龄的影响最小。(3)在不同龄林中各器官NSC及其组分之间的相关性基本一致,除幼龄林糖淀比与淀粉、NSC,中龄林糖淀比与淀粉为负相关外,其余指标之间均为正相关。【结论】华山松各器官NSC及其组分含量存在明显的季节波动,当环境变化时不同器官间的碳供需协同变化,有利于华山松生长,并增强其应对极端环境的抵抗力和适应性。

生物炭对干旱胁迫下咖啡苗生长及非结构性碳水化合物的影响

为明确在干旱胁迫下施用生物炭对咖啡苗生长及非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响,以正常水分处理(W1:土壤水分为最大持水量的65%~70%,不施用生物炭;W2:土壤水分为最大持水量的65%~70%,施用相当于烘干土质量5%的生物炭)为对照,设置不同生物炭处理(D1:不施生物炭;D2:施用量为干土质量的5%)下进行持续干旱与复水的盆栽试验,干旱与复水共设4个处理,分别为持续干旱9 d(DL)、持续干旱13 d(DS)、持续干旱9 d+复水后3 d(DL+R)、持续干旱13 d+复水后3 d(DS+R),分析各器官(根、茎、叶)干物质量、NSC组分含量及其质量的变化。结果表明:与正常水分处理(W1)相比,持续干旱9 d时(DL),D1处理咖啡苗叶的可溶性糖含量、淀粉含量和NSC比率分别下降22.5%、21.1%和21.1%,根的可溶性糖含量和NSC比率分别显著提高8.7%和62.8%,茎的可溶性糖含量和NSC比率分别显著提高22.0%和28.2%。持续干旱13 d时(DS),D1处理较W1处理的根、茎、叶干质量和总干物质量分别下降30.6%、22.2%、34.8%和30.8%,叶的NSC含量和NSC比率分别下降23.7%和16.4%,根的NSC含量和NSC比率分别增加33.8%和57.9%;生物炭处理(D2)较不施生物炭的处理(D1)总干质量增加16.7%,根的NSC含量和茎的NSC比率分别下降18.0%和24.1%,叶的NSC含量和NSC比率分别增加22.8%和15.0%。持续干旱9 d复水后3 d时(DL+R),生物炭处理(D2)对各器官NSC含量恢复作用显著,且与正常水分处理(W1)间无显著差异;干旱13 d复水后3 d时(DS+R),不施生物炭处理(D1)的咖啡苗生长未恢复,而生物炭处理(D2)对咖啡苗恢复作用显著,D2较D1处理的总干质量增加20.3%,叶的NSC含量增加22.7%,根和茎的NSC含量分别下降11.8%和15.3%。可见,施用生物炭是增强咖啡抗旱性和减缓咖啡NSC组分剧烈变化的有效途径。

云南松幼苗生物量和非结构性碳水化合物特征的干旱响应

【目的】研究云南松幼苗生长和非结构性碳水化合物(NSC)对持续干旱胁迫的响应,为该物种的种群动态与制定合理经营措施提供理论基础,同时也为干旱条件下人工林营造特别是苗木管护提供依据。【方法】2年生云南松苗进行盆栽试验,采用称重控水法,将土壤相对含水量分别控制在田间持水量的75%~85%(对照)、60%~70%(轻度干旱)、45%~55%(中度干旱)和30%~40%(重度干旱),分析不同干旱处理对幼苗地径、苗高、生物量积累与分配和NSC含量的影响。【结果】1)随土壤干旱程度增加,幼苗地径和苗高增长量、针叶、茎、粗根和整株生物量均逐渐降低;但细根生物量逐渐增加,重度干旱下显著增加22.79%。2)随土壤气候程度增加,幼苗针叶、茎和粗根NSC含量均有不同程度的增加,重度干旱下显著增加10.89%、45.37%、30.70%,细根NSC含量则出现不同程度的降低;各器官可溶性糖与淀粉的比例存在干旱胁迫响应差异,且比值均大于1;淀粉是云南松幼苗最主要的NSC贮藏形式,主要贮藏于茎和粗根。3)干旱胁迫下,云南松幼苗的生物量和NSC器官分配比例变化规律相似,即随土壤干旱程度增加,叶的生物量和NSC分配比例逐渐减小,茎、细根的生物量和NSC分配比例逐渐增加,粗根的生物量和NSC分配比例则先下降后上升。4)幼苗生长与非结构性碳水化合物普遍存在显著相关;可塑性和PCA分析表明,苗高和地径的可塑性指数相对较小,而针叶生物量、细根生物量比、茎淀粉、针叶和茎可溶性糖/淀粉的可塑性指数较高,在主成分上的载荷较大。【结论】干旱胁迫显著抑制云南松幼苗生长。当碳供应受干旱胁迫限制时,存在生长和NSC储存之间的权衡,即生物量和NSC减少对针叶的分配,但增加对细根的分配,是导致云南松幼苗生长缓慢的重要原因。云南松幼苗主要通过调节针叶和细根生长、增加茎贮存淀粉、针叶和茎维持NSC动态平衡来适应干旱环境。

云南松幼龄林和中龄林针叶非结构性碳水化合物与碳氮磷化学计量特征分析

【目的】了解亚热带地区云南松(Pinus yunnanensis)幼龄林和中龄林针叶非结构性碳水化合物(NSC)及碳(C)、氮(N)、磷(P)含量的四季动态平衡变化,以促进对不同林龄植物养分利用策略的理解。【方法】通过比较云南宜良地区云南松幼龄林(15年)和中龄林(25年)针叶NSC(可溶性糖和淀粉)含量和C、N、P含量的季节变化特征,探讨云南松幼龄林和中龄林针叶NSC含量和C、N、P化学计量特征的差异原因,以及它们之间的相关性。【结果】(1)随四季变化,云南松幼龄林和中龄林针叶可溶性糖、淀粉和NSC含量表现出不同程度的降低,可溶性糖/淀粉值先升后降,在8月最高(幼龄林为1.41,中龄林为1.85),1月最低(幼龄林为0.93,中龄林为0.88)。(2)云南松幼龄林和中龄林针叶C含量8月最低(幼龄林为389.77 g/kg,中龄林为386.10 g/kg),N含量和P含量表现为先下降后上升,且在8月份最低,1月份最高。云南松幼龄林和中龄林针叶C/N、C/P值在8月最高(幼龄林为900.25和2 624.83,中龄林为1 143.65和2 200.80),而N/P值在5月最高(幼龄林为3.38,幼龄林为2.46)。(3)云南松2个林龄林木针叶C、N、P含量与NSC含量之间呈极显著正相关;而C/N、C/P与NSC含量之间表现为极显著负相关关系,N/P与NSC含量间相关性不显著。【结论】云南松幼龄林和中龄林均通过调整其针叶NSC和C、N、P的分配应对四季气候的变化,且2个林龄间分配方式相似。在生长旺盛期(8月),云南松幼龄林和中龄林均通过增加针叶可溶性糖与淀粉之间的转化,来增强云南松针叶的生理活动;但云南松幼龄林和中龄林针叶C、N、P含量变化在生长旺盛期表现出不同的变化规律。

氮素添加对羊草非结构性碳水化合物和脯氨酸的影响

为探究施肥对羊草(Leymus chinensis)非结构性碳水化合物(NSCs)和脯氨酸(PC)的影响,以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为研究对象,分析群落优势物种羊草NSCs各组分对两种氮素化合物(尿素和硝酸铵),5个氮添加梯度(0、2、10、20、50 g N·m^(-2)·yr^(-1))的响应规律与机制。研究结果表明:相对于尿素添加,羊草NSCs各组分对硝酸铵的响应更为敏感,且在降水较多的年份响应更为明显;施氮提高了羊草叶片的PC含量,其中在低浓度氮素添加水平(≤10 g N·m^(-2)·yr^(-1))下,其含量增幅更大,氮素添加水平高于10 g N·m^(-2)·yr^(-1)增幅不显著;在两年间降水较少的年份,PC对氮添加梯度增加的响应更为敏感;不同处理下,羊草的相对生物量与其淀粉(ST)含量、PC含量均呈显著正相关关系。该研究证实羊草叶片可以通过PC的调节来应对氮沉降,PC的升高对其NSCs及其组分生长具有正效应。