【摘要】：隨著全球氣候變化,干旱事件頻繁出現(xiàn),嚴重程度逐漸加劇,持續(xù)性也明顯增加,全球森林正遭受著日益嚴重的干旱威脅。碳饑餓理論作為解釋干旱導(dǎo)致林木生長不良甚至死亡的最新熱點理論之一,認為干旱脅迫會降低林木儲存的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(NSC)含量,最終導(dǎo)致林木因缺乏代謝所需的NSC而死亡。然而,關(guān)于干旱脅迫對林木NSC的影響研究至今未形成一致結(jié)論。本研究以黃土高原典型造林樹種刺槐(Robinia pseudoacacia)和油松(Pinus tabuliformis)幼苗為研究對象,通過設(shè)置生長季不同強度持續(xù)性干旱脅迫和生長季末期自然干旱脅迫的盆栽控制試驗,研究干旱脅迫特征(強度、持續(xù)時間、發(fā)生時間)對不同樹種幼苗各器官和整株NSC含量及分布格局的影響,以期豐富碳饑餓理論,為揭示干旱導(dǎo)致黃土丘陵區(qū)刺槐和油松生長不良、枯稍的機理及預(yù)測氣候變化下該地區(qū)未來森林生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化、人工林的撫育管理、植被恢復(fù)和生態(tài)重建提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:1、干旱脅迫強度和持續(xù)時間均是影響刺槐和油松幼苗NSC干旱脅迫響應(yīng)的因素。刺槐和油松各器官可溶性糖、可溶性糖與淀粉含量的比值均隨干旱脅迫強度的增加而顯著增加。刺槐各器官淀粉和NSC含量均隨干旱脅迫強度的增加而降低,但除葉外其它器官中度干旱脅迫組與對照組無顯著差異。油松葉淀粉和NSC含量隨干旱脅迫強度的增加而增加;枝、干、細根的先增加后降低,枝和干的最大值出現(xiàn)在嚴重干旱脅迫組,細根的最大值出現(xiàn)在中度干旱脅迫組;粗根的隨干旱脅迫強度的增加而降低。刺槐枝、干及整株淀粉和NSC含量的顯著降低僅出現(xiàn)在生長季末期。干旱脅迫強度對刺槐和油松整株NSC含量無顯著差異,但導(dǎo)致其整株可溶性糖含量顯著增加、淀粉含量顯著降低,對各器官NSC比率也有顯著影響,表明刺槐和油松幼苗有維持其整株NSC相對穩(wěn)定的傾向。但通過增加NSC中可溶性糖的比例及NSC在各器官中的分布格局應(yīng)對干旱脅迫。2、干旱脅迫對幼苗NSC的影響因器官而異。生長季持續(xù)干旱脅迫導(dǎo)致的刺槐淀粉和NSC含量顯著且顯著降低低于正常供水組僅出現(xiàn)在枝、干中;導(dǎo)致刺槐葉、粗根、細根NSC比率相對顯著降低,而干NSC比率相對顯著增加;油松干和粗根NSC比率相對顯著降低,而葉和細根NSC比率相對顯著增加。生長季末期干旱脅迫導(dǎo)致刺槐枝、干、粗根NSC含量顯著降低,而葉和細根NSC含量顯著增加。3、干旱脅迫對刺槐和油松幼苗NSC的影響不同。刺槐NSC的儲存以淀粉為主,油松以可溶性糖為主。干旱脅迫導(dǎo)致刺槐各器官NSC含量顯著降低,而油松除粗根外各器官NSC含量顯著增加;刺槐NSC對干旱脅迫的響應(yīng)沒有油松敏感;刺槐維持其NSC相對穩(wěn)定的時間尺度沒有油松長;刺槐NSC傾向于向干的分布,油松NSC傾向于向葉和細根的分布。這些可能是刺槐抗旱性弱于油松的重要機制之一。4、生長季末期干旱脅迫對刺槐幼苗NSC含量的影響不同于生長季其他時期。該時期干旱脅迫導(dǎo)致幼苗功能葉生物量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度均持續(xù)顯著降低,因而導(dǎo)致幼苗整株淀粉和NSC含量降低。除枝和細根NSC含量外,不同器官NSC及其組分可溶性糖與淀粉含量、可溶性糖與淀粉含量的比值、整株NSC含量均與土壤含水量、葉生物量、氣孔導(dǎo)度和凈光合速率顯著相關(guān)。生長季末期干旱脅迫導(dǎo)致刺槐幼苗提前大量落葉、凈光合速率降低、淀粉向可溶性糖轉(zhuǎn)化增加,淀粉積累減少,進而NSC被提前消耗,且以樹干和粗根中的消耗最顯著。生長季末期干旱脅迫導(dǎo)致的NSC提前消耗可能對幼苗應(yīng)對寒冷脅迫及來年葉片的萌發(fā)產(chǎn)生不利影響,影響幼苗的幸存與生長。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S792.27;S791.254

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本文編號：2713852