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模拟喀斯特岩溶裂隙生境对桢楠幼苗生长、光合及非结构性碳水化合物的影响认领

被引量： 1

作者：

刘俊婷

学位授予单位：

西南大学

摘要：

我国喀斯特分布广泛,生态系统脆弱,植被退化严重,石漠化现象突出,如何有效进行植被恢复成为喀斯特生态研究的热点之一。受自身地质背景和水化学溶蚀影响,喀斯特地表形成大量的岩溶裂隙,被认为是喀斯特地区水分缺乏的重要原因。全球气候变化下,我国西南喀斯特地区年降雨量呈现减少趋势,将加剧岩溶地区的干旱。最近研究表明,植物可能能够充分利用岩溶裂隙里的水分,以适应喀斯特“岩溶干旱”;也可能会通过调整地下根系的空间分布及功能性状、植物光合、非结构性碳水化合物等适应岩溶裂隙缺水生境。同时,野外调查发现,我国珍稀特有树种桢楠在喀斯特地区长势良好,具有扎根破岩的特性。因此,本研究以桢楠（Phoebe zhennan）幼苗为实验材料,通过设置不同土量和裂隙大小的岩溶裂隙生境(纯土壤无裂隙S组、有土壤填充裂隙SF组:SFSmall和SFBig、无土壤填充裂隙F组:FSmall和FBig)和不同降水处理(正常降水W100%、干旱处理W30%),探究植物是否可以利用岩溶裂隙水分（即岩溶裂隙是否具有生境作用）,是否可以通过改变生物量的积累和分配、调整根系空间分布、调节光合生理及非结构性碳水化合物来适应岩溶裂隙生境。主要结果如下:（1）不同岩溶裂隙会影响桢楠幼苗的生物量及根系空间分布。在对照和干旱水分条件下,无土壤填充裂隙组会抑制桢楠幼苗的总生物量,但并不抑制有土壤填充裂隙组总生物量。在干旱水分下,无论有无土壤填充的裂隙组,岩溶裂隙的存在均会促进桢楠幼苗裂隙层根长、根表面积和根体积的分配增加。不同的岩溶裂隙大小生境中,大岩溶裂隙均会促进根生物量、根长、根表面积和根体积的增加,但各生境组会选择采用不同的根系空间分布策略,增加裂隙层或土壤层的根系空间分布。SF生境中,水分充足条件下主要提高裂隙层根生物量,水分亏缺的条件下却主要提高土壤层根生物量。F组生境中,水分亏缺条件使得裂隙层根系的反应更加敏感,因此在水分充足时仅有土壤层粗根的根长、根表面积、根体积增加,而水分亏缺时不仅增加了裂隙层细根的根长、根表面积、根体积,同时还增加了裂隙层粗根和裂隙层细根的生物量。（2）不同岩溶裂隙会影响桢楠幼苗的光合作用及叶片功能性状。与生物量的变化不同,在对照水分下有土壤填充裂隙组会促进桢楠幼苗的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,在干旱水分下无土壤充裂隙组的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率最高。不同的岩溶裂隙大小生境中,桢楠幼苗会选择关闭气孔或提高水分利用效率调节光合作用;叶片含水量、叶干物质含量、比叶面积和叶面积比率始终保持稳定,但具有较小的比叶面积和较高的叶干物质含量。（3）不同岩溶裂隙会影响桢楠幼苗的非结构性碳水化合物含量。在对照和干旱水分下,岩溶裂隙的存在会抑制桢楠幼苗各构件可溶性糖含量,但有土壤填充裂隙组的细根和叶片可溶性糖含量不被抑制。岩溶裂隙的存在会提高整株平均淀粉含量和非结构性碳水化合物（NSC）含量,但岩溶裂隙过大时会抑制整株平均淀粉含量及NSC含量。各构件的淀粉含量无论在对照还是干旱水分下,有无岩溶裂隙的生境组均会抑制叶片的淀粉含量,但有土壤填充的生境会增加根的淀粉含量（尤其是裂隙层的细根）。不同的岩溶裂隙大小生境中,有土壤填充裂隙组中,大岩溶裂隙对桢楠幼苗根的可溶性糖含量和淀粉含量有抑制作用,而无土壤填充裂隙组中,在对照水分下大岩溶裂隙中仅有叶片淀粉含量被抑制,在干旱水分下主要是抑制茎的淀粉含量。总之,岩溶裂隙中赋存的土壤,使岩溶裂隙不再只是水分漏失的通道,同时也成为植物根系生长的“容器”,能够缓解喀斯特地区地表干旱缺水带来的负面效应。同时,桢楠通过调节生长、光合生理及非结构性碳水化合物适应喀斯特生境,但相较于桢楠的其他器官,根系对于岩溶裂隙生境的响应最为敏感。研究结果可为预测降雨格局变化下喀斯特地区未来森林生态系统的动态变化和植被恢复提供理论依据。

摘要译文

关键词：

喀斯特; 岩溶裂隙; 生物量; 光合作用; 根系分布

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

生态学

导师：

刘锦春

中图分类号：

Q948.112[气候因素]

学科分类号：

071002[植物学];071301[植物生态学]

D O I：

10.27684/d.cnki.gxndx.2022.004584