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东北地区三种雌雄异株树种非结构性碳水化合物特征认领

作者：

李杉

学位授予单位：

东北林业大学

摘要：

雌雄异株植物是陆地生态系统重要的组成部分,在维持森林生态系统的物种多样性和稳定性方面发挥着重要作用。在一定的环境条件下,雌雄植株可能会在形态结构、生长特性以及空间分布格局等方面形成差异。探究雌雄植株非结构性碳水化合物(NonStructural Carbohydrate-NSC)特征有助于深入理解两性植株能量分配及利用策略,以加强对雌雄异株树种NSC分配格局的认识及其对环境的适应机制。本研究以生长于东北东部山区野外自然条件下3种不同生长习性的雌雄异株树木山杨(Populus davidiana)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)和东北红豆杉(Taxus cuspidata)为研究对象,通过测定3个树种雌雄植株各组织器官(叶片、枝条或粗根皮和木质部、细根)NSC和生态化学计量(C、N、P含量)参数、叶性状及不同深度土壤(0-10cm和10-20cm)参数、分析了3个树种雌雄植株各组织器官间NSC特征、种间利用差异、NSC浓度及其组分的相关关系以及NSC浓度与C、N、P含量的相关关系。主要结果如下:(1)除了雌株4年生针叶叶宽、当年生针叶质量显著高于雄株之外,针叶树种东北红豆杉雌雄植株同一年龄各叶性状参数(叶长、叶宽、叶面积、叶质量、比叶面积或含水率)均无显著差异,阔叶树种山杨和水曲柳各叶性状参数性别间差异不显著。除了山杨雌株0-10cm土壤N:P较雄株高29%,东北红豆杉雌株0-10cm土壤C:P较雄株高18%外(P<0.05),其余同种雌雄植株附近同一土壤深度C、N、P含量及其计量比均无显著差异。同一性别植株各土壤参数随深度的增加而降低。(2)器官及其与年龄的交互作用对东北红豆杉可溶性糖(SS)、淀粉(ST)及总NSC浓度有显著影响,但性别对东北红豆杉以上参数均无显著影响。主要表现为东北红豆杉同一年龄针叶或枝条NSC浓度及其组分性别间差异均不显著。虽然针叶SS与ST浓度无显著相关关系,但枝条SS与ST浓度呈显著正相关(P<0.05),且枝条ST浓度变化速率大于其SS浓度变化速率,两者为异速关系。枝条ST浓度随针叶ST浓度的异速增长斜率显著大于1(P<0.05)。东北红豆杉针叶NSC浓度与N、P含量呈显著负相关(P<0.05),枝条NSC浓度与N、P含量呈显著正相关(P<0.05)。(3)树种、器官及与性别的交互作用对3个树种SS、ST和NSC浓度有显著影响,但性别对3个树种以上参数均无显著影响。具体表现为东北红豆杉细根SS和NSC浓度、山杨叶片和枝木质SS、NSC浓度、粗根SS和NSC浓度、粗根木质SS和ST浓度、水曲柳叶片SS和NSC浓度,粗根ST浓度,细根ST和NSC浓度性别间有显著差异,但其余同种植株性别间NSC及其组分浓度均无显著差异(P>0.05)。3个树种组织器官间NSC浓度差异显著,其中,山杨和水曲柳NSC浓度表现为资源获取器官(叶、细根)低于慢速周转器官(枝、粗根),反之,东北红豆杉NSC浓度表现为针叶和细根高于枝和粗根。3个树种中,山杨和水曲柳组织间、组织和器官间SS与ST浓度均呈显著正相关(P<0.05)。3个树种地上器官叶片枝条与地下器官粗根细根之间的SS或NSC浓度差异显著。其中,山杨和水曲柳地上地下器官之间SS或NSC浓度均为等速增长关系,东北红豆杉地上地下器官之间SS或NSC浓度为斜率小于1的异速增长关系。3个树种中山杨、水曲柳根SS和NSC浓度均与C含量呈显著负相关(P<0.05),东北红豆杉根SS和NSC浓度均与C含量呈显著正相关(P<0.05)。综上所述,3个树种各组织器官间NSC及其组分浓度并没有呈现明显的二态性,且组织器官间NSC特征差异与其功能特性密切相关。针阔叶树种在NSC分配及利用策略方面存在差异。山杨和水曲柳整体上对NSC的利用具有一致性,而东北红豆杉则不具有。

摘要译文

关键词：

雌雄异株; 不同年龄针叶和枝条; 非结构性碳水化合物; 性别二态性

学位年度：

2023

学位类型：

硕士

学科专业：

生态学

导师：

孙慧珍

中图分类号：

S718.5[森林生态学]

学科分类号：

0713[生态学];0907[林学];091003[林草生态工程学]

D O I：

10.27009/d.cnki.gdblu.2023.000657