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土壤增温对中亚热带杉木幼苗不同季节生理生化特征的影响认领

被引量： 1

作者：

吕春平

学位授予单位：

福建师范大学

摘要：

大量化石燃料的燃烧和土地利用方式的改变,导致大气温度升高。植被是联结大气、水分和土壤等要素的自然纽带,属于变温类型,气候与植被相互作用的过程是陆地生态过程中重要的环节。亚热带是温带与热带的过渡区,位置特殊,该地区森林生产力对温度变化或许会更为敏感。而且气候变化及个体发育可能存在季节性差异,进而影响有机体的化学元素、计量和抗氧化作用。因此,研究不同季节增温对中亚热带植物生理生态的影响显得尤为必要。本研究样地位于福建三明森林生态系统与全球变化研究站——三明陈大林业国有林场观测点,实验设置对照(CT)和增温(W)两个处理,每个处理5个重复,共10个样方,以电缆方式增温。于2016年12月和2017年7月取样,测定土壤理化性质,叶片的碳、氮、磷、钾、钙和镁含量,探究杉木养分利用情况;另外测定杉木生长情况、光合作用、过氧化物含量、抗氧化酶活性以及内源激素等指标,探索不同季节增温对杉木生理生态的影响,以揭示全球变暖大背景下杉木的生长策略。本文主要结论如下:1)增温后土壤总有机碳、总氮、总磷、钾、钙、镁含量均呈下降趋势,短期增温可能造成土壤肥力下降。土壤有效氮主要以铵态氮形式存在,增温后NO3-/NH4+显著下降,土壤δ15N也没有上升,证明该研究区域处于氮限制状态。2)本研究树种为处于快速生长阶段的杉木幼苗,增温后叶片氮、磷含量降低,说明短期增温不利于植物养分累积。增温提高杉木叶片N/P以及δ15N值,冬季叶片N/P和δ15N值均高于夏季,但叶片N/P均小于14,说明目前杉木生长处于氮限制状态,增温可以缓解氮限制,且非生长季增温缓解作用大于生长季。3)增温增加叶片活性氧簇(ROS)含量,非生长季主要通过增加脯氨酸(Pro)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力来清除活性氧类物质,而生长季则是通过增加可溶性蛋白浓度、GSH含量以及过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和GSH-Px活力来应对胁迫。增温降低总抗氧化(T-AOC)活力,夏季T-AOC活力整体低于冬季,这与MDA含量相对应,即增温对杉木生理状态造成损伤,其中夏季胁迫更为明显。增温对生长素的合成无促进作用。4)增温后,杉木叶片净光合速率(Asat)显著下降,暗呼吸速率(Rarea)无显著变化,呼吸速率与光合速率的比值(Rarea/Asat)呈上升趋势,且7月显著高于5月和10月,叶片非结构性碳水化合物含量(NSC)表现出相对应的变化趋势,该结果表明增温不利于杉木积累有机物质。设定温度25 ℃下,增温处理杉木潜在最大净光合速率(Amax25)显著下降,叶片氮含量以及NSC含量对叶片光合能力的变化均发挥重要作用,而暗呼吸速率无显著变化(Rarea25),杉木呼吸速率对温度产生适应性,叶片NSC含量发挥重要作用。

摘要译文

关键词：

亚热带; 增温; 季节; 生理生态; 矿质养分; 杉木

学位年度：

2018

学位类型：

硕士

学科专业：

自然地理学

导师：

杨玉盛

中图分类号：

S791.27[杉木⑨]

学科分类号：

0907[林学]