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大气CO_2浓度和温度升高对岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗针叶化学特性的影响



全 文 :http://www.cibj.com/
应用与环境生物学报 Chin J Appl Environ Biol 2012,18 ( 6 ) : 1027~1032
2012-12-25 DOI: 10.3724/SP.J.1145.2012.01027
大气CO2浓度和温度升高对岷江冷杉(Abies
faxoniana)幼苗针叶化学特性的影响*
李守剑1 宋 贺2 王进闯2, 3 张远彬3**
(1四川省林业调查规划院 成都 610081)
(2中国农业大学资源与环境学院 北京 100193)
(3中国科学院成都生物研究所 成都 610041)
摘 要 以6年生岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗为研究对象,利用控制环境生长室进行了2个生长季的大气CO2浓度
倍增和增温(+2.2 ℃)处理,旨在探讨岷江冷杉幼苗针叶化学特性对CO2浓度倍增和增温的响应. 结果表明:大气CO2
浓度倍增对岷江冷杉幼苗针叶的叶绿素含量无显著影响,但降低了针叶N、P和纤维素含量,并增加了针叶可溶性糖和
淀粉含量. 增温显著降低了1年生针叶的叶绿素b含量,同时降低了当年生和1年生针叶的N、P和纤维素含量;显著提高
了针叶的可溶性糖和淀粉含量. CO2浓度倍增和增温同时作用显著增加了针叶叶绿素含量,但降低了针叶N、P和纤维
素含量,而对针叶可溶性糖和淀粉含量无显著影响. 大气CO2浓度倍增和增温对针叶的叶绿素、N和碳水化合物含量
有显著的交互作用. 在大气CO2浓度倍增和增温条件下,岷江冷杉针叶化学性质将发生改变,可能影响针叶的生物化
学过程和凋落物分解. 表3 参40
关键词 叶绿素;碳水化合物;化学元素;气候变化;CO2倍增;增温;岷江冷杉
CLC Q948.112
Effects of Elevated CO2 and Temperature on Needle Chemistry of
Abies faxoniana Seedlings*
LI Shoujian1, SONG He2, WANG Jinchuang2, 3 & ZHANG Yuanbin3**
(1Institute of Sichuan Forestry Inventory and Planning, Chengdu 610081, China)
(2College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China)
(3Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China)
Abstract The subalpine coniferous forests in eastern Qinghai-Tibet Plateau provide a natural laboratory for studying the
effects of climate change on terrestrial ecosystems. However, little is known about the effects of elevated CO2 and temperature
on leaf chemistry of tree seedlings. 6-year-old Abies faxoniana seedlings were grown under control (CON, ambient CO2
concentration and temperature), elevated CO2 concentration (EC, ambient CO2 concentration + 347 μmol mol-1, ambient
temperature), elevated temperature (ET, ambient temperature + 2.2 ℃, ambient CO2 concentration) and the interaction with
elevated CO2 concentration and temperature (ECT, ambient CO2 concentration + 345 μmol mol-1, ambient temperature + 2.1 ℃)
in environment-controlled chambers. After 2 growing seasons, seedlings were harvested and measured for needle chlorophyll,
C, N, P and soluble sugar, starch and cellulose in current-year and one-year-old needles. Compared with CON, EC did not
affect chlorophyll in current-year and one-year-old needles, but led to a decline of needle N and P, as well as lower cellulose in
needles at two layers. EC induced an increase in the concentrations of soluble sugar and starch in needles. Elevated temperature
tended to reduce Chl b concentration in one-year-old needle. Needle N, P and cellulose concentrations in current-year and one-
year-old needles were lower under elevated temperature than ambient temperature. Soluble sugar and starch concentrations
in needles tended to increase with elevated temperature. Signifi cant combination effects of elevated CO2 and temperature on
needle chlorophyll, N, P and carbohydrates were found. Both elevated CO2 and temperature may alter leaf chemistry, indicating
收稿日期:2011-12-19 接受日期:2012-06-19
*国家自然科学基金面上项目(No. 30871999)和中国科学院“西部之光”人才培养计划项目资助 Supported by the National Natural Science
Foundation of China (No. 30871999) and the Project of Chinese Academy of Sciences for Personnel Training in Western Institutes
**通讯作者 Corresponding author (E-mail: zhangyb@cib.ac.cn)
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大气CO2浓度和温度升高对岷江冷杉幼苗针叶化学特性的影响 6期
据政府间气候变化专门委员会(IPCC)报道,在未来100
年内CO2浓度将达到700 mol mol-1,并可能导致地球表面温
度升高1.8~4.0 ℃ [1]. 气候变化将对陆地植被的生长、存活和
繁殖产生重要的影响. 近年来,CO2浓度升高和增温对森林
树种及其生态系统的影响已成为国内外生态学家最为关注
的热点问题之一 [2]. 由于植物叶片的营养质量影响着“植物-
啃食”和“植物-病源寄生”之间的相互关系以及凋落物的
分解,因此,被认为是个非常重要的叶功能特性 [3]. 另外,叶
片中的淀粉和糖类等次生代谢物直接影响着叶面积和光合
作用的效率,进而影响到植物生长 [3]. 因此,了解气候变化如
何改变植物叶的化学性质是预测植物对气候变化响应的重
要环节之一.
许多研究表明,CO2浓度升高对树木生长具有促进作
用,特别是在幼苗阶段. Deluccia等报道了在CO2浓度升高情
况下,13年生的火炬松(Pinus taeda)净生产力增加了25%[4].
CO2浓度升高也可能改变树木组织中的那些与树木光合和呼
吸产生影响的化学组分. 长期的CO2浓度升高能减少美国黄
松(Pinus ponderosa)幼苗叶绿素a和b(Chl a和Chl b)含量,
也使叶片中氮的含量减少15%~30%,进而增加碳 /氮比(C/
N)[5]. CO2浓度升高通常能提高植物光合效率来增加碳的同
化,直接影响叶中碳水化合物含量,这些碳水化合物的聚集
可能通过负反馈调节降低植物的光合效率 [6~8]. 如叶中的淀粉
分子能破坏叶绿体或者限制CO2扩散,而可溶性糖的聚集可
能导致渗透胁迫或者气孔关闭;一些光合基因也被糖抑制[9].
增温往往改变木本植物的叶化学特性. 在增温条件下,
植物总的叶绿素含量通常较高[10~11]. 增温通过增加土壤呼吸
和养分的矿化提高了土壤养分的供应,使欧洲赤松(Pinus
sylvestris)和花旗松(Pseudotsuga menziesii)叶中氮的含量增
高[12~13]. 另外,增温能提高植物的呼吸代谢而导致针叶中碳水
化合物(如淀粉、可溶性糖)含量减少,这些叶片化学性质的
改变直接影响着植物的净光合率和生长 [14~15]. 目前,关于CO2
浓度和增温的交互作用对树木叶化学特性的影响研究较少,
且结论不一致 . Zha等发现温度和CO2浓度升高减少了欧洲
赤松针叶中碳水化合物的含量 [14],而毛子军等报道了温度和
CO2浓度升高增加了蒙古栎(Quecus mongolica)叶中碳水化
合物的含量[16]. 叶氮和叶绿素含量决定了整个树的光合和碳
汇能力[17],而且不同发育时期的叶片对环境的适应能力也各
不相同 [18],但CO2浓度和温度同时升高对不同龄级叶片叶绿
素、养分含量和碳水化合物的影响研究仍鲜有报道.
川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组
成部分,而岷江冷杉是川西亚高山针叶林主要建群种之一. 了
解岷江冷杉对气候变化的响应是预测川西亚高山森林生态
系统对气候变化的关键 . 因此,我们以岷江冷杉幼苗为研究
对象,采用控制环境生长室人工模拟CO2浓度和温度升高处
理2个生长季,研究大气CO2浓度和温度升高对岷江冷杉幼苗
针叶叶绿素、C、N、P含量以及碳水化合物浓度的影响,以期
回答以下两个问题:(1)大气CO2浓度升高或增温是否改变
了岷江冷杉幼苗针叶化学特性?(2)大气CO2浓度和温度对
岷江冷杉针叶化学特性的影响是否具有交互作用?
1 材料与方法
1.1 控制环境生长室
本研究实验的控制环境生长室系统位于中国科学院成
都生物研究所茂县生态站(31°41′07″ N、103°53′58″ E,海拔
1 820 m). 该站点所在区域年均气温8.6 ℃,年均降水量919.5
mm,年均蒸发量795.8 mm,年均日照时数1 139.8 h,年无霜期
200 d左右. 控制环境生长室的构成、控制原理以及控制环境
变量精度等详细信息见文献[19].
1.2 研究对象与培植土壤
本研究实验以基径、株高、冠幅等基本一致的6年生岷
江冷杉幼苗(来自平武县苗圃,海拔1 920 m)为研究对象. 在
选定的研究对象中随机测定了30株幼苗基径和株高,其平均
值分别为26.65(±2.41) cm和4.06(±0.38) mm.
在实验开始前,将岷江冷杉幼苗移栽在50 cm×50 cm×40
cm的木箱中,每个木箱中心栽植1株. 箱内土壤厚度30 cm,来
自于茂县生态站附近海拔约1 900 m的冷杉林下表层土(0~20
cm). 为了降低每个栽植箱内土壤养分的差异,将取回的全
部表层土通过孔径为1 cm的筛(去除大于1 cm的石粒和杂
物),并混合均匀.
1.3 实验处理
本研 究实验 设 C O 2浓度升高(E l e v a t e d C O 2
concentration,EC)、增温(Elevated temperature,ET)、CO2和
温度同时升高(Elevated CO2 concentration and temperature,
ECT)以及对照(Control,CON)4种处理. 据2010~2011年生长
季的生长室内外环境变量监测数据分析可知:(1)ET生长室
内的平均气温升高2.2 ℃;(2)EC生长室内的平均CO2浓度升
高347 μmol mol-1;(3)ECT生长室内平均温度和CO2浓度分别
升高2.1 ℃和345 μmol mol-1.
climate change may infl uence not only biochemical processes of leaves but also fundamental ecosystem processes, such as
litter decomposition. Tab 3, Ref 40
Keywords chlorophyll; carbohydrate; chemical element; climate change; elevated CO2; elevated temperature; Abies faxoniana
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6期 李守剑等
http://www.cibj.com/ Chin J Appl Environ Biol 应用与环境生物学报
在4种处理中,每种处理的生长室重复2次,每个生长室
内放置7个栽植箱,共计处理56株岷江冷杉幼苗. 在2个生长
季(4~8月)期间,每隔10 d对相同处理的不同生长室内栽植
箱进行移动互换,以消除生长室之间的差异. 经过这种处理
后,每个生长室中的栽植箱可以作为重复进行数据统计,保
证实验的重复数符合统计要求[20~22].
岷江冷杉幼苗于2009年10月初栽植于培植木箱内,并将
培植木箱置于生长室外以保证成活. 2010年4月初,将培植木
箱移入控制环境生长室内进行生长季的连续CO2浓度升高和
增温处理. 在整个实验过程中,不向土壤添加任何养分. 根据
控制环境生长室的土壤湿度传感器来控制土壤体积百分比
湿度在28%左右.
1.4 测定指标与方法
2011年8月中旬,分别从不同处理选取6株幼苗作为针叶
样品采集对象. 针叶样品分当年生和1年生针叶采集,把相同
处理、不同生长室的同龄叶片混合后取出3个样品,共计样品
24个.
测定指标及其方法[23~24]如下:
(1)总可溶性糖含量:采用3,5-二硝基水杨酸法测定.
(2)淀粉含量:用3%的盐酸水解材料中的淀粉,然后用
3,5-二硝基水杨酸方法测单糖含量,再换算成淀粉含量.
(3)纤维素含量:采用72.3%的硫酸水解纤维素,然后
用3,5-二硝基水杨酸方法测单糖含量,再换算成纤维素的含
量.
(4)C含量:用重铬酸钾容量法测定.
(5)N含量:用凯氏蒸馏定氮法.
(6)P含量:用钼蓝比色法测定.
(7)叶绿素含量:采用分光光度法测定.
1.5 数据统计分析
采用SPSS10.0软件进行 t检验,处理间差异采用General
Factorial ANOVA多因素方差分析.
2 结果与分析
2.1 光合色素
与对照相比,EC处理的岷江冷杉幼苗当年生和1年生叶
的Chl a和Chl b含量以及Chl a/b比值没有显著差异. ET处理的
1年生叶的Chl b减少21%,Chl a/b增加24%,但对当年生叶的
Chl a和Chl b含量以及Chl a/b没有显著影响. ECT处理对当年
生和1年生针叶的Chl a和Chl b含量都有显著的促进作用,但
对Chl a/b无显著影响(表1). 大气CO2浓度升高和增温对岷江
冷杉幼苗针叶叶绿素含量及其Chl a/b均具有显著的交互作用
(表1).
2.2 碳、氮和磷
EC、ET和ECT处理对当年生针叶的C含量没有显著影
响,但对1年生针叶的C含量有显著影响(表2). EC处理的当
年生针叶N含量显著降低了16%,但1年针叶N含量变化不显
著(表2). ET和ECT处理均减少了两个叶龄的N含量,但处理
间差异不显著. EC和ET处理对当年生和1年生针叶P含量有显
著降低影响,ECT处理对当年生和1年生针叶的P含量没有显
著影响(表2).
EC、ET和ECT处理显著增加了当年生针叶的C:N,而ET
和ECT显著增加了1年生针叶的C:N,但EC处理的1年生针叶
C:N与对照无显著差异. EC和ET处理的当年生针叶N:P没有
显著降低,但ECT处理的当年生针叶N:P显著降低. EC处理的
1年生针叶N:P没有显著变化,但ET和ECT处理的1年生针叶
N:P显著降低(表2). CO2升高和增温的交互作用仅影响1年生
针叶C含量、当年生和1年生针叶的P含量.
2.3 碳水化合物
EC和ET处理显著增加了当年生和1年生针叶的可溶性
糖含量,但ECT处理对当年生和1年生针叶的可溶性糖含量
没有显著影响. EC处理使当年生和1年生针叶的淀粉含量分
别比对照增加了38%和26%. ET处理也使当年生和1年生针叶
的淀粉含量分别增加了24%和7%. 与对照相比,ECT处理的
当年生和1年生针叶的淀粉含量没有显著变化(表3). EC处
理显著降低了1年生针叶的纤维素含量,但对当年生针叶无
显著影响. ET和ECT处理均显著降低了当年生和1年生针叶
的纤维素含量. 温度和CO2浓度对岷江冷杉幼苗针叶的可溶
性糖和淀粉含量存在交互作用,但对纤维素含量无交互作用
(表3).
表1 岷江冷杉幼苗针叶的叶绿素含量对CO2浓度和温度升高的响应
Table 1 Responses of chlorophyll in A. faxoniana seedlings to elevated CO2 and temperature
针叶龄
Needle age
叶绿素
Chlorophyll
处理 Treatment P
CON EC ET ECT CO2 T CO2×T
当年生
Current
Chl a (w/mg g-1) 0.89±0.05a 0.83±0.02a 0.87±0.08a 1.18±0.02b 0.002 0.000 0.000
Chl b (w mg g-1) 0.13±0.01a 0.12±0.01a 0.12±0.04a 0.20±0.01b 0.013 0.029 0.006
Chl a/b 6.90±0.20a 6.78±0.82a 8.06±2.83a 5.84±0.34b 0.000 0.000 0.000
1年生
One-year-old
Chl a (w mg g-1) 0.73±0.02a 0.72±0.02a 0.73±0.04a 0.98±0.02b 0.000 0.000 0.000
Chl b (w mg g-1) 0.14±0.00a 0.13±0.01a 0.11±0.01b 0.17±0.00c 0.000 0.141 0.000
Chl a/b 5.35±0.11a 5.42±0.06a 6.66±0.35c 5.64±0.08b 0.002 0.000 0.001
表中数据为平均值±标准误,样本数为3. 不同的字母表示处理间显著性差异,通过t检验获得. 下同
Values are the means ± SE of three replications. Values with different letters in the same column are signifi cantly different at P < 0.05 using a Duncan Multiple
Range Test. The same below
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大气CO2浓度和温度升高对岷江冷杉幼苗针叶化学特性的影响 6期
3 讨 论
3.1 CO2浓度升高
本研究表明,CO2浓度升高处理没有显著改变岷江冷
杉幼苗当年生和1年生针叶的叶绿素含量,与Utr iainen等
(2000)的研究结果 [25]一致. 这可能是因为资源重新分配到
其它光合和非光合组织中,导致了资源的优化利用[26]. 但前人
的研究发现,由于处理时间差异,CO2浓度升高能增加或减
少叶绿素含量 [27]. 这可能是因为不同树种对CO2浓度升高的
适应性差异. 当年生针叶中的Chl a和Chl a/b明显比1年生针叶
高,进一步说明新叶的光合能力强于老叶[28].
EC处理增加了针叶C含量,与以前的结果 [29 ~30]一致 .
在许多树种中,CO2浓度增加导致了不同叶龄的氮含量减
少[31~33],本研究结果与上述一致,反映了CO2浓度升高不能通
过稀释效应影响叶氮,而可能是通过重新分配,从光合器官
转移到其它非光合组织中[13]. 在本研究中,CO2浓度升高导致
了叶片P减少. 相似地,Luomala等发现在经过3年CO2浓度升
高处理后,减少了欧洲赤松针叶的P含量[34]. 本研究中岷江冷
杉幼苗的当年生针叶N和P的含量高于1年针叶,说明养分从1
年针叶转移到更具活性的叶片中. 这样的转移将能满足植物
在来年的早期生长对养分的需求 [35]. 因此,养分的内部运移
可能解释了不同叶龄中养分的含量差异.
大气CO2浓度升高增加了岷江冷杉幼苗针叶中淀粉和糖
的含量,与已有报道 [14]一致. 也有研究发现,大气CO2浓度升
高对碳水化合物含量没有影响 [36]. 叶片中淀粉和糖的聚集说
明叶片的同化率超过了消耗率,叶片具有储存光合产物的能
力. 同时,本研究发现当年生针叶中可溶性糖和淀粉含量明
显低于1年生针叶,说明当年生针叶比1年生针叶具有更高的
木质部运输率,糖可能被转输到其它新的具有更强碳汇的
生长器官[37]. EC处理没有改变当年生针叶的纤维素含量,同
时减少了1年生针叶的纤维素含量,说明EC处理改变了C的分
配,从结构组分向代谢活性组分转化. EC处理导致碳水化合
物的贮存可能有利于幼苗在胁迫条件下生存 [15].
3.2 增 温
ET处理没有改变当年生针叶的叶绿素含量,减少了1年
生针叶的Chl b含量,增加了Chl a/b,说明两年的增温使1年
生针叶的光捕获能力下降. Luomala等也发现在3年增温处理
后,欧洲赤松的1年生针叶叶绿素含量降低 [34]. Tegelberg等研
究结果表明,增温使垂枝桦(Betula pendula)幼苗Chl b含量
增加,减少Chl a/b,说明不同树种对增温的响应程度不同[27].
另外,Yin等研究发现1个生长季的增温处理使岷江冷杉针叶
叶绿素含量增加 [11]. 这可能因为增温处理时间不同改变了岷
江冷杉对增温的生理响应差异.
已有研究发现,增温加快了土壤N矿化,提高了N可利用
性,能提高树木的叶N含量[12~13]. 但本研究发现,ET处理却减
少了当年生和1年生针叶N和P的含量. 这可能是因为土壤N对
增温的响应比生长更慢,导致了土壤N的可利用性减少 [34]. 另
外,当年生针叶N和P的含量明显高于1年生针叶. 这也说明ET
处理在促进植物生长的同时,可能增加了对N和P的需求,并
增加了N和P从老叶向正在生长的植物部分分配 [38]. 叶片中养
分的减少可能因为植物吸收养分减少或者由于植物增长引起
了稀释效应[38].
叶片中叶绿素、N和P含量的减少可能导致叶片光合
表2 岷江冷杉幼苗针叶养分对CO2浓度和温度升高的响应
Table 2 Responses of elements in A. faxoniana seedlings to elevated CO2 and temperature
针叶龄
Needle age
元素
Element
处理 Treatment P
CON EC ET ECT CO2 T CO2×T
当年生
Current
C (w/mg g-1) 522.1±1.46a 539.0±1.23a 533.8±0.84a 522.3±5.95a 0.228 0.418 0.799
N (w/mg g-1) 36.09±1.79a 30.27±1.37c 27.91±1.17b 26.26±0.63b 0.086 0.027 0.206
P (w/mg g-1) 14.38±0.11a 13.15±0.27b 13.15±0.03b 14.41±0.46a 0.951 0.902 0.000
C:N 1.45±0.12b 1.79±0.14a 1.84±0.11a 1.99±0.10a 0.070 0.003 0.223
N:P 2.51±0.27a 2.31±0.27ab 2.20±0.15ab 1.94±0.23b 0.127 0.390 0.843
1年生
One-year-old
C (w/mg g-1) 504.0±1.52b 538.7±0.51a 545.9±1.58a 521.3±3.35a 0.030 0.006 0.027
N (w/mg g-1) 29.73±0.77a 28.13±0.11a 22.83±0.82b 23.76±0.37b 0.888 0.000 0.913
P (w/mg g-1) 13.36±0.11a 12.38±0.45b 12.49±0.05b 13.56±0.23a 0.805 0.333 0.000
C:N 1.70±0.09a 1.82±0.17a 2.53±0.21b 2.51±0.37b 0.712 0.000 0.608
N:P 2.23±0.04a 2.41±0.25a 1.74±0.17b 1.63±0.24b 0.747 0.000 0.223
表3 岷江冷杉幼苗针叶碳水化合物对CO2浓度和温度升高的响应
Table 3 Responses of carbohydrates in A. faxoniana seedlings to elevated CO2 and temperature
针叶龄
Needle age
碳水化合物
Carbohydrate (w/mg g-1)
处理 Treatment P
CON EC ET ECT CO2 T CO2×T
当年生
Current
可溶性糖 Soluble sugar 26.17±0.32b 28.30±0.31a 28.85±0.11a 25.90±0.72b 0.137 0.582 0.000
淀粉 Starch 173.91±1.34c 240.77±1.34a 215.16±5.62b 173.87±1.48c 0.003 0.033 0.000
纤维素 Cellulose 32.51±0.51a 32.28±3.62a 29.51±6.22b 29.09±8.66b 0.512 0.001 0.221
1年生
One-year-old
可溶性糖 Soluble sugar 27.91±0.59b 31.39±0.89a 30.58±0.50a 27.94±0.25b 0.258 0.291 0.000
淀粉 Starch 244.09±8.62a 307.44±7.71c 261.55±3.16b 230.08±6.55a 0.445 0.170 0.044
纤维素 Cellulose 33.23±2.45a 31.04±3.15b 28.40±4.36c 28.59±1.98c 0.092 0.050 0.050
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6期 李守剑等
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能力的下降 [34]. 在植物养分平衡研究中经常涉及到N的比
率 [34, 38]. 增温引起岷江冷杉当年生和1年生针叶的C:N增加、1
年生针叶的N:P降低,这都与叶N含量减少有关,说明在经过
2个生长季的增温处理后,N可能成为了生长的限制因素.
增温往往增加叶的呼吸速率,使同化物消耗提高,减少
叶片中碳水化合物含量 [14]. 但本研究发现,与EC处理相似,
ET处理也明显提高了可溶性糖和淀粉含量,但减少了纤维素
的含量. 这说明在经过2个生长季的增温处理后,岷江冷杉幼
苗的同化能力依然大于呼吸消耗率,能促进植物的生长. 但
碳水化合物的聚集可能表明了光合产物过剩. 由于对碳需求
的减少,增温可能降低光合能力,导致整个植株作为一个碳
汇的能力减少[39].
3.3 CO2浓度升高和增温的综合作用
ECT处理明显增加了岷江冷杉针叶叶绿素含量,其增加
率高于ET和EC处理. 说明CO2和温度之间存在交互作用,植
物对光的捕获能力和利用增强. 这可能因为ECT处理导致根
合成并输出更多的细胞分裂素到叶片,促进了叶绿素的合成.
但是,Tegelberg等发现短期的ECT处理没有改变垂枝桦的叶
绿素含量,而且两者不存在交互作用 [27]. 这一差异可能与树
种、处理时间和实验条件有关.
ECT处理减少了当年生和1年生针叶的N含量. 但CO2浓
度和温度升高之间不存在交互作用,这个效应与ET相同. 相
似地,Sallas等研究发现,在经过50 d的ECT处理后,欧洲赤
松针叶N含量减少也是由增温引起的[38]. 在同样的研究中,挪
威云杉(Picea abies)叶中N含量虽然减少,但两者具有交互
作用. 与ET和EC相比,ECT提高了当年生和1年生针叶的P含
量. 这些结果说明ET不能缓解由EC引起的N消耗,但能缓解
P的消耗 . 这些养分的变化可能与幼苗对养分的吸收能力有
关 [40].
ECT处理没有显著改变岷江冷杉针叶可溶性糖和淀粉
含量,但CO2和温度之间存在交互作用,说明ECT不能提高整
个树种汇的能力. 当年生针叶纤维素含量降低主要是由ET造
成,因为CO2没有改变当年针叶纤维素含量. 但对1年生针叶
的纤维素则存在交互作用,说明ET能增加EC对老叶结构物
质向代谢活性物质的转变.
4 结 论
大气CO2浓度倍增没有显著改变岷江冷杉幼苗针叶的叶
绿素含量,但减少了针叶中N和P的含量,增加了叶中可溶性
糖和淀粉含量,减少了纤维素含量. 增温减少了1年生针叶的
叶绿素b含量,减少了针叶中N和P含量,增加了针叶中可溶
性糖和淀粉含量,减少了纤维素含量. CO2浓度倍增和增温处
理,增加了叶绿素含量,减少了N和P含量,没改变针叶可溶
性糖和淀粉含量,但减少了纤维素含量. CO2浓度倍增和增温
对岷江冷杉幼苗针叶化学性质的改变,不仅影响着针叶的生
物化学过程、植物—啃食关系,也将进一步影响着生态系统
的养分循环过程,如凋落物分解.
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