| 题名 | 夜间增温和施氮对两种川西亚高山针叶树根系分泌物的影响研究 |
| 作者 | 肖娟 |
| 答辩日期 | 2013-10 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 刘庆 |
| 关键词 | 气候变暖 施氮 根系分泌物 原位收集方法 Doc和净tn速率 成分鉴定 亚高山针叶林 |
| 学位专业 | 植物学 |
| 英文摘要 | 针叶林生长季短、低温和低N有效性常常抑制植物的生长和C、N的矿化作用。以全球气候变暖为主要特征的全球气候变化已经并正在改变着陆地生态系统的结构和功能，且不同N素水平(施氮和不施氮) 条件下，全球气候变化对地下生态过程的重要影响日趋突显。至今，模拟气候变化对针叶林生态系统地下生态过程中根系分泌物的影响仍鲜见报道。这种气温的升高和氮素输入的改变将直接或间接地影响到植物根系分泌物的释放，并极可能显著地影响着地下生态系统的根际过程物质循环及其对气候变化的反馈。 本文以川西亚高山云杉林的两种重要树种云杉和冷杉幼苗为研究对象，采用红外辐射器连续四年模拟增温（空气增温2.02℃，土壤增温3.04℃）和外施NH4NO3氮肥（施氮量25 g N m-2 yr-1）的实验方法，成功地改进一种原位根系分泌物收集方法，收集两树种幼苗根系分泌物，测定根系分泌物中可溶性碳（DOC）分泌速率和净总氮（TN）速率及鉴定其化学成分，同步监测幼苗根系生长、形态和生理特征，并从植株水平和样地水平上研究根系分泌物的潜在意义，主要结果如下： 1. 根据野外实地状况，成功地改进一种原位根系分泌物的收集方法，即为收集针筒定做了专用的硅胶塞，设置可封闭的进样管和出样管，冷冻保存根系分泌物溶液。改进后的装置能优化操作过程、具有提升样品质量和数量以及减少误差等诸多优点。 2. 实验增温显著地促进云杉和冷杉幼苗单位根长、单位根表面积和单位根干重根系分泌物DOC的分泌速率，同时也显著地增加了这两种幼苗的单位根长、单位根表面积、单位根尖数和单位根干重根系分泌物净TN速率的绝对值，表明了这两物种根系释放更多的含碳有机物和吸收更多的有效氮来响应增温。单独施氮对根系分泌物速率没有促进作用。增温和施氮联合作用对云杉根系分泌物速率没有显著叠加效应，但是对冷杉根系分泌物速率的促进作用只是发生在生长初期和末期。 3. 经GC-MS鉴定结果表明云杉有62种和冷杉有75种低中等极性成分组分。上述小分子物质中，两种针叶树幼苗共有的成分是37种，此外云杉有25种，冷杉有38种物质不同。同一物种不同的处理下，小分子物质种类基本不变，但是相对含量发生变化，其主要确定化学成分是酚类及其衍生物和小分子酸及其酯类物质。这部分物种的总和及部分成分呈现出和生长季节中期DOC分泌速率相同的规律。HPLC-MS的谱图表明，不同处理下，两种针叶树幼苗根系分泌物高极性分子主要成分相同，但浓度存在差异。通过制备液相方法从根系分泌物富集液中制备纯物质，经过核磁共振和质谱检测出在云杉根系分泌物富集液中含有一种纯物质。 4. 单独增温处理显著提高了云杉单株幼苗的细根根长、细根生物量、细根活力、总生物量、细根总生物量比和根冠比，并显著地降低粗根细根比，同时，增温显著地增加生长季节中云杉样地单位面积细根根长和细根生物量，但是对冷杉没有显著促进作用，表明增温促进云杉幼苗光合产物向地下转移。施氮处理对两种幼苗上述指标没有显著的影响。而增温和施氮联合作用对两种幼苗单株根系特征的影响并不相同，联合作用对云杉幼苗生长指标的正效应显著低于单独增温，尽管该处理显著地提高冷杉幼苗的细根活力和促进了细根和总生物量，但是没有显著地影响粗根细根比、细根总生物量比和根冠比。 5. 在生长季节期间，增温显著地增加两树种幼苗植株水平上根系分泌物DOC通量和净TN通量绝对值，树种间也存在显著差异，估算植株单位重量总生物量、单位重量地上生物量、单位重量地下生物量、单位重量叶生物量和单位重量细根生物量根系分泌物DOC通量和净TN通量绝对值明显地响应于增温。增温不同程度地增加两种针叶树生长季节期间单位面积根系分泌物可溶性C占净增加生物量的比例。另外，在不同林龄的针叶林估算中，升高温度导致云杉林和冷杉林生长季节期间根系分泌物DOC总量和净TN总量绝对值倍增，且不论增温与否，云杉林均高于冷杉林。 总之，成功改进一种原位培养收集装置是关键，为本研究提供了方法支撑。尽管单独增温有利于提高云杉和冷杉幼苗根系分泌物DOC和净TN绝对值速率和仅显著地提升云杉幼苗根系生长、形态、生理特征和地下碳分配，但是增温对两种幼苗的单株和单位面积根系分泌物DOC和净TN通量有促进作用，而且不同树种的增温促进效应不同。单独施氮和增温施氮联合作用对云杉根系分泌物没有促进作用，但是显著提高生长季节初期和末期冷杉根系分泌物速率。另外不同处理下，不同物种的根系分泌物化学成分不同，且增温提高主要的中低极性成分物质。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 生态研究 |
| 产权排序 | 1 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.75.237.14/handle/351003/28744]  |
| 专题 | 成都生物研究所_生态研究 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 肖娟. 夜间增温和施氮对两种川西亚高山针叶树根系分泌物的影响研究[D]. 中国科学院大学. 2013. |
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