我院国家重点研发计划子课题“核桃楸适生立地选择与密度控制研究与示范”取得重要进展

随着温度的升高和区域降水格局的变化，水资源匮乏日益严重，全球大多数地区处于干旱、半干旱状态，且干旱半干旱区域正在不断扩大。苗木对不同程度干旱条件的生长和生理响应尤为关键。因此，探讨不同水分控制和栽培基质条件下我省珍贵阔叶树种苗木生长和生理生化响应具有重要的意义。非结构性碳水化合物（NSCs）能够反映植物对外界环境条件变化的缓冲能力，是植物对环境胁迫生理调节的关键因子。近些年来，国内外众多学者围绕水分、温度、CO₂浓度等因子，在植物的组织或器官尺度上对NSCs的动态变化规律展开了大量的研究，但对根系的研究较少，尤其是根尖。

研究团队以核桃楸、水曲柳和黄檗三个温带阔叶树种的两年生幼苗为研究对象，采用盆栽控水法，设置土壤基质和水分控制两个因素的随机区组试验，选取腐殖土、壤土和砂壤土作为基质，设置4个水分梯度，即正常供水CK、轻度胁迫T1、中度胁迫T2和重度胁迫T3（分别为田间持水量的80%、60%、40%、20%），测定苗木生长、物质分配、叶片生理、根尖形态学性状、化学性状和NSCs含量，以期探究在不同水分和土壤基质条件下下，苗木根尖NSCs变化的差异，解析细根性状与NSCs的耦合关系，并探究核桃楸苗木培育的最适条件。

研究发现，细根比根长（SRL）和比根表面积（SRA）在T3处理下分别升高了17.22%和14.77%，但组织密度（RTD）和平均直径（AD）未受到水分条件变化的影响。与砂壤土相比，SRL和RTD在腐殖土处理下分别升高了20.19%和20.56%。水分胁迫对3树种细根的C、N和P浓度影响较小，但土壤基质显著改变了细根C、N和P浓度。随着胁迫程度的加深，细根可溶性糖、淀粉和总NSC浓度呈显著降低的趋势。AD和SRL分别是解释可溶性糖（解释了6.8%）和淀粉（解释了32.1%）变异的主要性状。同时，土壤基质和干旱胁迫对核桃楸幼苗的生理生化和光合特性产生了显著的影响，重度胁迫对幼苗的叶绿素、渗透物质和酶体系产生了严重的损伤，同时降低了核桃楸幼苗的光合生产力。总体上，腐殖土中的幼苗有着较好的抗旱表现，腐殖土在40%田间含水量、壤土和砂壤土在60%田间持水量的条件下核桃楸幼苗能有较好的生长表现。

同时，团队编制了吉林省东部山区核桃楸天然次生混交林地位指数表，并利用随机效应模型模拟了东北三省核桃楸地位指数，为准确、客观评价核桃楸天然次生混交林的立地质量，以及更好地为核桃楸培育和经营管理提供了科学依据。本研究通过在辽宁（4个区域53块样地）、吉林（12个区域136块样地）和黑龙江（7个区域71块样地）三省内23个典型区域设置样地260块，共得到2137组树高-年龄数据（辽宁371组，吉林1084组，黑龙江685组），通过单因素方差分析发现，坡位是影响胡桃楸优势木生长最显著的因素，其次为土壤深度、坡度和坡向；通过对8种常见模型的拟合以及建立随机因素地位指数模型，并用K均值聚类分组法最终得到非线性混合效应模型。

由我院杨雨春组建的团队，包括及利、王君、王芳、陆志民、李绍臣等人员，通过上述研究形成了系列论文。具体如下：

[1] Ji, L.; Attaullah, K.; Wang, J.; Yu, D.; Yang, Y.*; Yang, L.; Lu, Z. Root Traits Determine Variation in Nonstructural Carbohydrates (NSCs) under Different Drought Intensities and Soil Substrates in Three Temperate Tree Species. Forests, 2020, 11, 415.

[2] 及利,韩姣,王芳,王君,宋笛,张丽杰,祁永会,杨雨春*.干旱胁迫对不同土壤基质下核桃楸幼苗的生理特性的影响[J].植物研究,2019(05):1-11.

[3] 罗也,杨雨春*,王君,及利,刘婷,于海洋,李焱龙,王元兴.吉林省长白山区胡桃楸天然次生混交林立地指数模型[J].应用生态学报,2019,30(12):4049-4058.

[4] 罗也,王君,杨雨春*,及利,朱瑞,杨斌,张丽杰,祁永会.利用随机效应模型模拟东北三省胡桃楸地位指数[J].应用生态学报,已接收待见刊.

该系列研究成果得到了国家重点研发计划(2017YFD0600605)、吉林省科技厅项目（20160203010NY）、吉林省林业科技项目（2014-006）、吉林省人才开发资金项目和中央高校基础科研业务费专项资金项目(2572019AA07)的支持。