巴郎山川滇高山栎NSC含量、TN含量及C/N对海拔梯度的响应

摘要

川滇高山栎(Quercus aquifolioides)属亚高山硬叶栎，是中国非常特殊的植被类型，广泛分布于横断山地区，随海拔由南向北逐渐升高，出现了从森林到灌丛连续分布的罕见现象，并往往在高山峡谷的阳坡形成大面积的顶级群落。虽然其经济价值不高，但根系发达，萌生能力强，适应范围广，在西南山地有良好的水土保持和水源涵养作用。作为高山林线交错带重要的植被类型，近年来，对其形态学、遗传学和生态学，尤其是生物量、群落结构等方面的研究较为深入而系统，而从生理生化角度对其生长机制及分布格局进行的研究才刚刚起步。非结构性碳水化合物(NSC)是参与植物生命代谢的重要物质，主要包括葡萄糖、果糖、蔗糖、果聚糖、淀粉等。植物组织中的NSC含量是植物碳吸收(光合同化)与碳消耗(生长与呼吸消耗)关系的一种度量，反应了可供植物生长利用的物质水平。随着海拔升高，植物体内碳源/汇比例失调造成了碳平衡的缺乏，这直接影响了细胞生长和组织形成，这意味着在碳获取不足的情况下，新细胞的形成减慢或停止，因此导致了森林在一定高度上不能继续向上延伸。植物各组织中的全氮(TN)和C/N与其光合能力有着密切联系，被认为是衡量植物在长期进化过程中对其生存环境适应性的综合指标。因此，本文试通过对巴郎山不同海拔梯度的川滇高山栎在不同生长期各组织(叶、枝和根)NSC含量、TN含量以及C/N的研究，旨在揭示川滇高山栎的生理生态特性、生长物质储量情况及对各海拔生境的适应策略，探讨其在不同海拔条件下的生长表现及其对全球气候变化的生理响应，以期对亚高山地区植被的恢复与重建、生态系统保护及资源利用提供理论依据，并对世界最大山体系统高山林线形成过程的研究提供基础数据。研究结果如下：
　　 (1)巴郎山川滇高山栎叶、枝和根的NSC含量随海拔的升高均有不同程度的增加(除生长旺盛期叶的蔗糖含量变化和枝、根的淀粉含量变化)，但根变化的显著性不如枝和叶。叶的总糖、果糖和蔗糖含量均高于枝。各组织在不同生长时期全氮的含量随海拔升高的变化趋势具有高度的一致性，均随海拔升高呈不同程度的上升趋势，而各组织的C/N随海拔的变化趋势则相反。
　　 (2)休眠期各组织的指标变化趋势均一致，除C/N随海拔的升高均呈下降趋势外，其余各指标含量均随海拔的升高而上升，而生长旺盛期各组织的生理指标变化趋势则有显著差异。此外，叶、枝的总糖和果糖含量以及1a生叶的蔗糖含量、各组织的TN含量和2a生叶的C/N均是休眠期大于生长旺盛期，其余的表现为旺盛期大于休眠期。
　　 (3)4种非结构性碳水化合物含量的大小排序大致为：总糖＞果糖＞蔗糖＞淀粉，且各组织间的淀粉含量在休眠期和生长旺盛期的差异较大。其次，总糖和果糖的含量随海拔的升高呈显著性上升趋势；蔗糖含量随海拔的变化也较为显著，但变化趋势不一致；淀粉含量在不同组织和不同生长期随海拔变化的趋势和显著性区别均较大。
　　 (4)本研究广泛获得了川滇高山栎不同海拔在不同生长季节的NSC、TN、C/N数据，没有证据表明该区这一林线交错带典型植物存在“碳水化合物不足假说”。

目录

文摘

英文文摘

项目基金资助

前言

1 国内外研究进展

1.1 国内外川滇高山栎研究进展

1.1.1 川滇高山栎地上生物量和营养元素研究

1.1.2 川滇高山栎林水文特征研究

1.1.3 川滇高山栎光合速率和稳定碳同位素研究

1.2 国内外非结构性碳水化合物研究进展

1.2.1 草本植物非结构性碳水化合物的研究

1.2.2 木本植物叶内非结构性碳水化合物的研究

1.2.3 木本植物枝条非结构性碳水化合物的研究

1.2.4 木本植物根内非结构性碳水化合物含量的研究

1.2.5 高山林线研究中非结构性碳水化合物的研究

1.3 研究目的和意义

2 研究内容与方法

2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 地质特征

2.1.3 地形地貌

2.1.4 河流与水文

2.1.5 气候特征

2.1.6 土壤

2.1.7 植被特征

2.2 研究方法

2.2.1 样地设置

2.2.2 样品采集

2.2.3 样品分析

2.2.4 数据处理

3 结果与分析

3.1 川滇高山栎叶片NSC含量

3.1.1 休眠期叶片NSC含量

3.1.2 生长旺盛期叶片NSC含量

3.2 川滇高山栎枝NSC含量

3.2.1 休眠期枝NSC含量

3.2.2 生长旺盛期枝NSC含量

3.3 川滇高山栎根NSC含量

3.3.1 休眠期根NSC含量

3.3.2 生长旺盛期根NSC含量

3.4 川滇高山栎TN含量

3.4.1 休眠期TN含量

3.4.2 生长旺盛期TN含量

3.5 川滇高山栎C/N

3.5.1 休眠期C/N

3.5.2 生长旺盛期C/N

4 结论与讨论

4.1 不同组织间生理指标的差异

4.2 不同生长季节间生理指标的差异

4.3 不同生理指标对海拔变化响应的差异

4.4 巴郎山川滇高山栎是否存在碳供应不足

参考文献:

致谢