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北京典型乔木幼树非结构性碳的物候存储机制研究认领

被引量： 3

作者：

赵旭

学位授予单位：

沈阳农业大学

摘要：

为揭示树木在器官和整株水平上非结构性碳水化合物的物候节律性存储机制,以4种北京典型乔木幼树油松（Pinus tabulaeformis）、侧柏（Platycladus orientalis）、刺槐（Robinia pseudoacacia）和山杨（Populus davidiana）为研究对象,测定、分析各树种非结构性碳水化合物（NSC）及组分含量和糖淀比的物候节律性变化规律,同步监测环境因子、植物生长指标和生理参数,探究其与各项影响因子的相关性。结果表明:（1）各树种株高和地径增长量的变化总趋势均呈“单峰型”,在夏季物候期达到高峰。春季叶芽开放期、秋季落叶期地上和支持器官的生物量分配显著增加,而夏季封顶期相反。各树种比叶面积的大小顺序为山杨>刺槐>油松>侧柏。各树种器官的生物量分配模式与变化趋势存在差异（P<0.05）。常绿树种叶生物量分配约是落叶树种的2.8倍,叶生物量分配在叶充分展开期最高;小枝生物量分配在春季物候期波动较大,展叶始期最高到达32.05%;主干在叶芽开放期和展叶始期最高,主干和粗根占整株比例达到39.01%、22.53%。生殖生长期的小枝生物量分配急剧减少到5.93%,叶片则不断增加。（2）各树种的光合荧光参数和叶水势均具有显著种间差异（P<0.05）。随着物候节律的推移,叶充分展开期和封顶期的光合参数较高,而叶变色期较低,落叶树种光合参数是常绿树种的3.2倍左右。落叶和常绿树种的叶绿素荧光参数相差7.02%～26.24%。各树种封顶期、果实成熟期和叶变色期的叶绿素荧光参数较大,落叶期显著下降（P<0.05）,降幅达到9.64%～98.41%;其中,Fv/Fm变化较小,平均值超过0.8,Fm、ψ_o、φEo和PIABS的物候节律性变化总趋势均呈“单峰型”。各树种叶水势的大小顺序为:油松>侧柏>刺槐>山杨,秋季球果成熟期、果实脱落始期和叶变色期的叶水势最大,夏季封顶期和秋季落叶期的叶水势均显著下降,降幅达到22.70%～57.51%。（3）各树种不同器官和整株的NSC及组分、糖淀比均存在显著差异（P<0.05）。落叶和常绿树种采取的碳存储策略不同,落叶树种NSC含量和波动幅度显著高于常绿树种。整个观测期,可溶性糖与糖淀比的物候节律性变化总趋势相似,NSC与淀粉相似,均呈“单谷型”。各树种整株NSC总量的波动值为88.68 mg/g～135.42 mg/g,春秋物候期波动剧烈,夏季平缓。不同器官的NSC总量在叶芽开放期差异最大,随后逐渐缩小。地上与地下器官的NSC总量均在展叶始期和落叶始期达到最低;叶在秋季落叶期最低达到82.22 mg/g,且老叶低于新叶;小枝在展叶始期和落叶期最低,极差达到65.73 mg/g;主干和粗根在展叶始期达到最低,分别为80.06 mg/g、80.38 mg/g;细根在秋季落叶期最低达到85.95 mg/g。不同器官木质部的NSC及组分和糖淀比普遍高于韧皮部,高出31.30%左右,在叶芽开放期和展叶期两部分差异显著。（4）各树种的NSC及组分、糖淀比与植物生长指标、生理参数和环境因子均存在显著相关性（P<0.05）。各树种与地上器官、根冠比和比叶面积的相关性强于其他生长指标,pearson相关系数最高达到0.968（P<0.05）,常绿树种的相关性强于落叶。各树种与光合参数普遍呈显著正相关,与Fv/Fm和φEo相关性强于其他叶绿素荧光参数,与叶水势的相关性较弱。环境因子主成分分析中,前两项可以解释总变异的79.18%,日照时长（0.927）、温度（0.891）和太阳辐射（0.810）为主要影响因子;相关分析发现,各树种与温度、太阳辐射和日照时长的相关性较强,系数最高达到0.938（P<0.01）。各树种NSC的变异主要受淀粉影响显著（占比89.61%,P<0.001）,NSC及组分、糖淀比等四者之间的相关性存在种间差异,树种、物候及两者交互对NSC及组分、糖淀比均有极显著影响（P<0.001）。综上,树木的生长指标、生理参数、NSC及组分和糖淀比均具有显著的种间差异和鲜明的物候节律性变化特征,不同生活型树种采取的碳存储策略不同,多种因子影响树木非结构性碳水化合物的物候节律性存储。以上结果,可为未来调查植物年际物候变化和相关压力源对碳存储影响的动态研究提供信息基础,为北京城市森林应对气候变化生态系统模型的开发和评估提供科学依据。

摘要译文

关键词：

典型乔木幼树; 物候节律; 非结构性碳水化合物; 生长指标; 生理参数

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

风景园林学

导师：

李少宁赵娜张维康

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：

10.27327/d.cnki.gshnu.2022.000630