《不同呼吸組分權衡對植物代謝指數的調控機理研究》是依託福建師範大學，由程棟樑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：不同呼吸組分權衡對植物代謝指數的調控機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：程棟樑
- 依託單位：福建師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究樹木呼吸速率與個體生物量之間的關係,能更精確、有效地計算森林碳收支，對全球環境變化等研究意義重大。目前代謝生態學研究認為：生長發育過程中不同器官（根、莖、葉）生物量分配模式的轉變導致植物代謝指數在小個體時接近1.0，而在大個體中接近3/4。但該模式無法解釋我們前期所發現的較大個體植物代謝指數趨近1.0的實測結果，迫切需要解決。基於不同呼吸組分（維持呼吸和生長呼吸）權衡的原理和前沿進展，提出代謝指數的呼吸組分權衡與個體發育耦合的調控模型。以馬尾松和刨花楠為對象，在區分維持呼吸和生長呼吸的基礎上，通過分析不同季節、不同生境下呼吸速率-個體生物量之間異速生長關係的變化規律，旨在探明代謝指數的閾值轉變範圍，揭示不同呼吸組分權衡對代謝指數的調控機理。研究成果有助於深化植物代謝生態學理論，並為建立更加精確的森林群落呼吸量估算模型、研究森林生態系統穩定及其對全球環境變化的回響等提供理論依據。
結題摘要
研究木本植物呼吸速率與個體生物量之間的關係能夠更精確有效地計算森林的碳收支，對降低大氣CO2濃度，減緩氣候變暖具有重大意義。基於植物維持呼吸和生長呼吸組成存在顯著的季節變化規律，且與不同呼吸組分與生物量之間的異速生長指數具有顯著差異，課題組提出了代謝指數的呼吸組分權衡耦合調控假說。通過對被子植物（刨花楠、閩楠）裸子植物（馬尾松、杉木）不同季節呼吸速率，生物量，養分狀況的連續觀測，以及不同尺度植物生態化學計量特徵、氣候因子對代謝過程的影響分析，課題組取得以下階段性成果：（1）植物呼吸速率-生物量之間的異速生長指數存在顯著的季節變化規律，且針葉樹的代謝指數顯著低於闊葉樹種。主要表現為針葉樹春季與秋季的代謝指數顯著高於冬季和夏季的代謝指數，而闊葉樹在秋季的代謝指數最高，春季的代謝指數最低，冬季與夏季的代謝指數差異不顯著；（2）闊葉植物呼吸速率與N、P含量異速生長指數顯著高於針葉樹種，導致種間植物呼吸速率與N、P含量的異速生長指數顯著大於1.0；（3）植物細根N、P含量間呈現顯著的正相關關係,且N:P隨著P含量的增加而顯著降低，表明細根的N:P變化主要由P元素決定；（4）在個體與群落水平上，亞熱帶不同森林類型林下植被地上生物量正比於地上生物量，支持生物量等速分配模型；（5）代謝生態學理論認為溫度以玻爾茲曼係數的方式對植物的代謝速率進行調控，與美國Enquist教授團隊合作，通過對目前代謝生態學理論的拓展，構建了新的氣候因子對群落代謝速率的影響模型，課題組研究發現：氣候因子（溫度和降雨）幾乎不能解釋植物瞬時代謝速率的變異。這主要是由於大氣溫度與植物生理溫度之間的不匹配造成的，以後的研究要注重植物生理溫度對植物代謝過程的影響。
