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橡胶树在西双版纳季节性干旱和低温胁迫下具有明显的叶片养分回流策略

时间:2016-12-28 11:04:26  来源:中国科学院西双版热带植物园  作者:

   目前我国的橡胶种植区主要分布在海南、云南南部和广东等地区。橡胶林,作为人工构建的主要森林生态系统类型之一,已经成为上述地区区域生物多样性空间格局和森林景观的重要组成部分。但是,由于我国的橡胶种植区基本处于热带北缘,气候条件处于橡胶树生长的北限,与橡胶原产地南美热带雨林环境相比,多表现为冬春低温多雾,在季节性干旱和低温气候条件下橡胶树已经由原产地南美洲亚马逊原始热带雨林中的常绿树种转变成为集中落叶树种。 

  为了确定季节性干旱和低温胁迫下橡胶树在叶片衰老到落叶期间的内部营养策略以及土壤在此过程中的生态功能,李玉武博士及其合作者在曹敏研究员、邓晓保正高级工程师、林露湘研究员和杨效东研究员等的指导和帮助下,选择了西双版纳地区9个林龄(1年,5年,8年,10年,15年,23年,32年,40年,48年)的单一种植橡胶种植园构建橡胶林时间序列(1-48年),分别调查了不同林龄的橡胶树成熟叶和衰老叶片养分含量和总量,以及成熟叶片阶段、叶片衰老和凋落阶段以及来年的新芽萌发初期三个阶段的土壤养分和土壤微生物特征。研究结果表明橡胶树在叶片衰老和更新期间NPK等元素存在明显而复杂的养分回流过程。从叶片衰老到凋落阶段,约50.26%的叶片养分和21.47%的土壤养分重新回流到橡胶树体。然而,未发现土壤微生物的结构和功能等特征伴随发生显着变化。这些养分回流策略可能是重要的胁迫应激反应。在养分回流过程中,土壤扮演营养供应者和养分银行的双重角色。在此研究阶段,土壤既从脱落前的橡胶叶片中获得养分(NP),又同时向正处于非生长阶段的橡胶树提供养分(K)。而且橡胶树树体对养分的吸收和积累在叶片开始枯萎和凋落前就已经开始了。 

  由于本研究受实验设计、方法和资金限制,只能初步表征橡胶树的这种养分回流策略及土壤在此过程中的生态功能,我们还有待下一步从更大空间尺度和更高时间频率以及利用同位素示踪的方法进一步开展相关研究。 

      该研究以Rubber Trees Demonstrate a Clear Retranslocation Under Seasonal Drought and Cold Stresses 为题发表于Frontiers in Plant Science。该研究得到了国家自然科学基金(41201298)、农业部橡胶生物学和遗传资源利用重点实验室开放课题(RRI-KLOF1407)和中国科学院热带森林生态学重点实验室开放课题(09KF001B04)的资助。该研究也得到了西双版纳热带雨林生态系统研究站和土壤生态学研究组在野外和室内实验以及数据处理和论文撰写方面的支持和生物地球化学实验室的室内样品分析支持,在此一并表示感谢。

干旱和低温胁迫下的橡胶树叶片养分回流过程假想图

橡胶树叶片养分回流过程和比例以及此阶段土壤的双重角色

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