云杉属三个树种非结构性碳含量及组分的年内动态变化

发布时间：2020-06-22 07:37

【摘要】：非结构性碳水化合物(NSC)作为衡量树木生长过程中碳平衡的指标,其含量变化及组分间的代谢活动直接影响着树木的生长发育,但是目前关于NSC组分动态变化的研究还较为匮乏。云杉属树种是我国东北和西部高山地区森林的主要建群种,在森林碳汇、水源涵养、生态安全屏障等方面具有重要的意义。本文以同质园内青扦(Picea wilsonii)、青海云杉(P.crassifolia)和红皮云杉(P.koraiensis)三种云杉的幼树为研究对象,跟踪测定了各物候期当年生枝叶和一年生木质部中NSC及各组分的含量,旨在更好地了解云杉属不同树种NSC及各组分含量的年内动态变化规律。主要结果如下:1.除淀粉外,三种云杉NSC及各组分含量在当年生枝叶中的变化规律基本一致。松醇含量在芽物候第5阶段达到最大值,完全展叶后处于较低水平;葡萄糖和果糖含量在针叶伸展阶段达到最大值,此后逐渐降低,休眠芽成熟后开始升高;蔗糖含量在完全展叶后达到最大值,此后急剧降低处于较低水平;棉子糖含量一直处于较低水平,仅在休眠芽成熟后逐渐升高;青海云杉和红皮云杉的淀粉含量在芽物候第5阶段达到最大值,而青扦的淀粉含量在伸展阶段才达到最大值,并且青扦的淀粉峰值(25.02 mg/g)显著高于青海云杉(12.1 mg/g)和红皮云杉(16.53mg/g)。2.三种云杉NSC各组分含量在一年生木质部中的变化规律存在种间差异。青扦和青海云杉松醇和果糖含量达到最大值的时间(芽物候第4阶段)早于红皮云杉(芽物候第6阶段);相比于青海云杉和红皮云杉淀粉含量的稳定变化,青扦淀粉含量的变化更显著,并且青扦的松醇、果糖和蔗糖含量的最大值(23.59 mg/g、22.8 mg/g、14.67 mg/g)均高于青海云杉(15.15mg/g、16.39mg/g、7.64mg/g)和红皮云杉(12.25mg/g、12.10mg/g、3.61mg/g)。3.三种云杉NSC各组分在两个组织间存在相互转换,并受相应生理功能的调控。休眠阶段,两组织中的NSC组分主要是松醇、果糖和淀粉,随着细胞的生长发育,它们转换成葡萄糖和果糖以及蔗糖,分别作用于细胞的生长和增殖以及细胞的分化与成熟。4.三种云杉NSC各组分在两组织间存在就近分配原则。其中淀粉和果糖是生长前期最早参与源汇就近分配的主要组分,松醇、葡萄糖与蔗糖等则参与后续的形态构建、能量产生等。综上,本研究明确了三种云杉当年生枝叶和一年生木质部中NSC不同组分含量及组分间调控代谢的年内变化,探讨了NSC不同组分在云杉属树种生长发育中的作用,为林木生长中碳平衡的动态变化研究提供重要的理论参考。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S791.18
【图文】：

助(101°58′21″N, 36°51′04″E)和青海湟源(101°38′22″N, 37°22′55″E)采集，于 2005年由甘肃省小陇山林业局林业科学研究所(34°28′54″N, 105°54′38″E)育苗，2009年移栽至小陇山林业局张家林场苗圃。同时监测了苗圃内的温度和降雨(图2.1)。表 2.1 青扦、青海云杉和红皮云杉采样个体的基本特征Table1 Essential characteristics of sample trees of P. wilsonii, P. crassifolia, P. koraiensis树种Species 编号株高(cm)冠幅(cm*cm)顶枝长(mm)基径(mm)青扦(P. w)1 213 105*115 55.0 51.272 190 85*100 45.0 52.243 220 95*117 50.0 66.341 145 75*70 18.0 22.16青海云杉(P. c)红皮云杉2 144 73*68 17.0 44.573 155 120*110 33.0 39.271 265 100*108 60.0 55.822 251 94*80 42.0 48.92(P. k) 3 280 95*116 44.0 57.42

芽萌发后升高至第 138 天后开始下降(图 3.1 E)；青扦和红皮云杉的果糖含量在芽物候阶段持续升高，但是青海云杉的果糖含量在第 5 阶段时达到最高，然后开始下降，芽萌发后三种云杉的果糖含量也升高至第138天后开始下降(图3.1 F)；三种云杉的蔗糖含量在芽物候阶段均十分低，芽萌发后蔗糖含量表现出持续升高的趋势(图G)；棉子糖含量在芽物候阶段也十分低，芽萌芽后依旧很低(图3.1 H)。完全展叶后，三种云杉在当年生枝叶中 NSC 及各组分含量的动态变化显著(图 3.2)。 NSC 含量在三种云杉间的变化基本一致，三种云杉均在第 198 天开始急剧降低，随后保持稳定，但是青扦和青海云杉的 NSC 含量在第 277 天开始呈现升高的趋势，而红皮云杉的 NSC 含量在第 262 天已经开始升高(图 3.2 A)；三种云杉可溶性糖含量、松醇含量的变化趋势同 NSC 含量的变化(图 3.2 B、D)；淀粉含量在红皮云杉与青海云杉中的变化不显著，但青扦的淀粉含量变化幅度较大

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本文编号：2725405