植物生态学报 ›› 2005, Vol. 29 ›› Issue (3): 394-402.DOI: 10.17521/cjpe.2005.0052
所属专题: 稳定同位素生态学
韦莉莉1, 张小全1,*(), 侯振宏1, 徐德应1, 余雪标2
收稿日期:
2004-03-09
接受日期:
2004-09-09
出版日期:
2005-03-09
发布日期:
2005-05-30
通讯作者:
张小全
作者简介:
*E-mail: xiaoquan@forestry.ac.cn基金资助:
WEI Li-Li11, ZHANG Xiao-Quan1*1,*(), HOU Zhen-Hong11, XU De-Ying11, YU Xue-Biao22
Received:
2004-03-09
Accepted:
2004-09-09
Online:
2005-03-09
Published:
2005-05-30
Contact:
ZHANG Xiao-Quan1*
摘要:
使用LI6 4 0 0红外CO2 气体分析仪并应用13 C稳定性同位素脉冲标记方法 , 研究了两年生杉木 (Cunning hamialanceolata) 苗木在水分胁迫下的光合特性及光合产物的分配规律和分配格局的变化。干旱处理没有明显抑制苗木在饱和光强以下的净光合速率。干旱处理各器官13 C自然丰度略高于正常的对照处理。从标记后 1~ 2 1d苗木光合产物分配的动态过程来看 , 干旱处理全株稳定性碳同位素比值 (δ13 C值 ) 和单位质量碳的净增加比率 (N13 CR) 的平均值均低于对照 , 即水分胁迫限制了苗木对13 C的吸收 , 而且对地上部分的影响大于地下部分。生长季结束时对苗木干重的测定结果表明 , 水分胁迫对苗木地上部分生物量影响较大 , 而对地下部分生物量的影响不明显。在苗木各器官中 , 水分胁迫对当年生针叶的影响最大。水分亏缺条件下当年生针叶的δ13 C值、N13 CR和生物量均明显低于对照 , 标记后 2 1d内其N13 CR降幅最大 , 表明水分胁迫使苗木当年生针叶的碳输出增加。当年生针叶生长的降低使苗木光合总面积减少 , 因而净初级生产的总量减少。另外 , 水分胁迫下苗木全株的平均N13 CR降幅大于对照 , 即13 C的流失增加。水分胁迫下光合产物向地下部分尤其是细根迁移 , 使地下部分的分配比例增加 , 最终改变了苗木光合产物的分配格局 , 使根冠比增加。
韦莉莉, 张小全, 侯振宏, 徐德应, 余雪标. 杉木苗木光合作用及其产物分配对水分胁迫的响应. 植物生态学报, 2005, 29(3): 394-402. DOI: 10.17521/cjpe.2005.0052
WEI Li-Li1, ZHANG Xiao-Quan1*, HOU Zhen-Hong1, XU De-Ying1, YU Xue-Biao2. EFFECTS OF WATER STRESS ON PHOTOSYNTHESIS AND CARBON ALLOCATION IN CUNNINGHAMIA LANCEOLATA SEEDLING. Chinese Journal of Plant Ecology, 2005, 29(3): 394-402. DOI: 10.17521/cjpe.2005.0052
图1 在不同水分处理下两年生杉木苗木净 光合速率 (Pn) 的光响应曲线表1不同水分处理两年生杉木苗木光合速率对光强的响应
Fig.1 Light responses of net photosynthetic rate (Pn) in current- needles of 2-year-old Cunninghamia lanceolata seedling with different water availability PPFD: Photosynthetic photo flux density
处理 Treatments | 最大净光合速率Pmax (μmol·m-2·s-1) | C0 (μmol·m-2·s-1) | 光量子利用效率 α | 光补偿点LCP (μmol·m-2·s-1) | 光饱和点LSP (μmol·m-2·s-1) | 相关系数 R |
---|---|---|---|---|---|---|
干旱处理 Water stress | 8.231 9 (4, 0.05) | 1.066 7 (4, 0.03) | 0.038 7 (4, 0.01) | 13.739 0 (4, 7.57) | 503.634 9 (4, 19.10) | 0.981 0 |
对照 Control | 8.308 5 (4, 0.14) | 1.012 0 (4, 0.02) | 0.044 9 (4, 0.01) | 2.200 3 (4, 3.78) | 428.315 2 (4, 13.53) | 0.990 0 |
表1 不同水分处理两年生杉木苗木光合速率对光强的响应
Table 1 Light responses of net photosynthetic rate in current-needles of 2-year-old Cunninghamia lanceolata seedling with different water availability
处理 Treatments | 最大净光合速率Pmax (μmol·m-2·s-1) | C0 (μmol·m-2·s-1) | 光量子利用效率 α | 光补偿点LCP (μmol·m-2·s-1) | 光饱和点LSP (μmol·m-2·s-1) | 相关系数 R |
---|---|---|---|---|---|---|
干旱处理 Water stress | 8.231 9 (4, 0.05) | 1.066 7 (4, 0.03) | 0.038 7 (4, 0.01) | 13.739 0 (4, 7.57) | 503.634 9 (4, 19.10) | 0.981 0 |
对照 Control | 8.308 5 (4, 0.14) | 1.012 0 (4, 0.02) | 0.044 9 (4, 0.01) | 2.200 3 (4, 3.78) | 428.315 2 (4, 13.53) | 0.990 0 |
处理 Treatments | 当年生针叶 Current-needle | 一年生针叶 1-year-old needle | 枝干 Branch-and -stem | 细根 Fine roots | 粗根 Coarse roots |
---|---|---|---|---|---|
干旱处理 Water stress | -28.06 (4, 0.28) | -29.55 (4, 0.36) | -26.55 (4, 0.24) | -25.76 (4, 1.05) | -26.49 (4, 0.21) |
对照 Control | -29.16 (4, 0.83) | -29.73 (4, 0.92) | -26.54 (4, 0.66) | -27.74 (4, 0.05) | -26.77 (4, 0.06) |
表2 不同水分处理2年生杉木苗木自然δ13C值 (‰)
Table 2 Natural δ13C values (‰) in 2-year-old Cunninghamia lanceolata seedling with different water availability
处理 Treatments | 当年生针叶 Current-needle | 一年生针叶 1-year-old needle | 枝干 Branch-and -stem | 细根 Fine roots | 粗根 Coarse roots |
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干旱处理 Water stress | -28.06 (4, 0.28) | -29.55 (4, 0.36) | -26.55 (4, 0.24) | -25.76 (4, 1.05) | -26.49 (4, 0.21) |
对照 Control | -29.16 (4, 0.83) | -29.73 (4, 0.92) | -26.54 (4, 0.66) | -27.74 (4, 0.05) | -26.77 (4, 0.06) |
项目 Items | 生长特性 Growth characteristic | 各器官干重占总生物量的% Percentage of dry weight of organs in total dry weight | |||
---|---|---|---|---|---|
干旱处理 Water stress | 对照 Control | 干旱处理 Water stress | 对照 Control | ||
苗高Height (cm) | 46.53 (30, 1.98) | 53.17 (30, 1.64) | |||
地径Root collar diameter (cm) | 0.63 (30, 0.03) | 0.65 (30, 0.03) | |||
总生物量Gross dry weight (g) | 8.55 | 12.4 | 100 | 100 | |
当年生针叶Current-needle (g) | 1.31 | 6.87 | 15.32 | 55.40 | |
一年生针叶1-year-old needle (g) | 0.39 | 0.77 | 4.56 | 6.21 | |
枝干Branch and stem (g) | 1.87 | 0.90 | 21.87 | 7.26 | |
细根Fine roots (g) | 3.72 | 2.32 | 43.51 | 18.71 | |
粗根Coarse roots (g) | 1.26 | 1.54 | 14.74 | 12.42 | |
地上部分Above-ground (g) | 3.57 | 8.54 | 41.75 | 68.87 | |
地下部分Below-ground (g) | 4.98 | 3.86 | 58.25 | 31.13 | |
根冠比 Roots/shoots ratio | 1.39 | 0.45 | 15.32 | 55.40 |
表3 不同水分处理两年生杉木苗生长特性
Table 3 Growth characteristic in 2-year-old Cunninghamia lanceolata seedling with different water availability
项目 Items | 生长特性 Growth characteristic | 各器官干重占总生物量的% Percentage of dry weight of organs in total dry weight | |||
---|---|---|---|---|---|
干旱处理 Water stress | 对照 Control | 干旱处理 Water stress | 对照 Control | ||
苗高Height (cm) | 46.53 (30, 1.98) | 53.17 (30, 1.64) | |||
地径Root collar diameter (cm) | 0.63 (30, 0.03) | 0.65 (30, 0.03) | |||
总生物量Gross dry weight (g) | 8.55 | 12.4 | 100 | 100 | |
当年生针叶Current-needle (g) | 1.31 | 6.87 | 15.32 | 55.40 | |
一年生针叶1-year-old needle (g) | 0.39 | 0.77 | 4.56 | 6.21 | |
枝干Branch and stem (g) | 1.87 | 0.90 | 21.87 | 7.26 | |
细根Fine roots (g) | 3.72 | 2.32 | 43.51 | 18.71 | |
粗根Coarse roots (g) | 1.26 | 1.54 | 14.74 | 12.42 | |
地上部分Above-ground (g) | 3.57 | 8.54 | 41.75 | 68.87 | |
地下部分Below-ground (g) | 4.98 | 3.86 | 58.25 | 31.13 | |
根冠比 Roots/shoots ratio | 1.39 | 0.45 | 15.32 | 55.40 |
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