dhap气候变暖为主要特征的全球变化

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1、DHAP气候变暖为主要特征的全球变化1.1研究目的与意义政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告指出，以气候变暖为主要特征的全球变化已成为一个不争的事实[1]。过去100a（1906-2005年）来，全球平均地表温度升高0.74±0.18℃[2,3]，变暖幅度较20世纪90年代以来明显加速，大多数气候模型都预示未来100a全球气温可能升高1.1~6.4℃[4]。中国西北干旱区生态环境脆弱，是对全球气候变化较为敏感的区域之一[5]。已有研究表明由暖干向暖湿转型的强劲信号出现在中国西北地区，

2、而新疆在整个西北地区最为突出[6-11]。新疆是我国地域面积最大的省区，位于中国西北边陲，自然条件独特，但其气候和生态环境也都发生了显著的变化[12]。近40a（1961-2010年）来，新疆年平均气温以0.33℃/10a的倾向率呈显著的上升趋势，与全球与全国气温变化趋势总体一致[13]。已有的天山山区气候变化研究结果指出，天山山区气候整体向暖湿化转变，气温、降水均逐年增加，冰川消融退缩，湖泊、江河水位上升，增加了洪涝灾害，沙尘暴频次减小，对水资源和生态环境产生重大影响[5,14,15]。气候的不

3、断变暖，也将在不同空间和时间尺度上影响陆地植被，尤其是对森林生态系统[16,17]。天山云杉（PiceaschrenkianaFisch.etMey.）属云杉属（Picea），为中亚和亚洲中部山地特有种，是天山山脉最主要的地带性森林群落建群种，主要分布在天山南北坡和昆仑山西部北坡。天山云杉林分面积约为52.84万hm2，占新疆山地天然林面积的50%，蓄积量约为1230万m3，占全疆山地森林蓄积量的61.3%，以其为主体的天山山地森林生态系统对新疆绿洲的水源涵养、水土保持和维系生态系统健康发挥着不可

4、或缺的重要作用[18]。然而随着长时间无火干扰的影响，以及人类活动对森林生态系统干扰强度和林产品需求量的逐渐增大，天山云杉天然更新问题变得越来越突出，成为林业工长期困惑的一大难题。自20世纪50年代以来，就有学者研究天山云杉的天然更新问题，对种子活力、森林采伐方式、林分结构、水分、养分及林下光照等方面进行了研究，但从研究结果和产生的效应发现很难解决根本问题。近年来的研究结果发现，自毒作用可能是导致天山云杉天然更新不良或更新障碍的关键所在[19]。植物（或微生物）之间相互抑制或促进的生物化学作用被称

5、之为化感作用[20]，当供体植物（或微生物）与受体植物（或微生物）属于同一物种时，这种生物化学作用就称为自毒作用[21]，因此，自毒作用是化感作用的特殊类型。人们很早就已认识到这种现象，但是在近20a才从科学的角度证实了自毒作用。自毒作用是植物（或微生物）通过分泌并释放到环境中的被称作自毒物质的一些植物次生代谢物来实现[22]。植物体中的自毒物质可通过如挥发、淋溶、残体分解等途径从植物体释放到环境中，并以不同方式影响自身生长[23,24]。在森林生态系统中，天山云杉潜在自毒物质主要通过降雨或融雪释

6、放到环境中，凋落物水溶性化感物质抑制地表凋落物中包裹着的天山云杉种子萌发和幼苗生长，从而使天山云杉的天然更新恢复受到影响[25]。目前，研究已证明天山云杉凋落物主要物质3,4-二羟基苯乙酮（DHAP）具有化感潜力[26]，并验证了DHAP的化感自毒效应。化感物质作为一种胁迫因子，通常通过干扰生长调节系统和初级代谢过程来影响植物生长发育。内源植物激素能够诱导植物产生多种不同的效应，它可以调配营养物质，通过使营养物质增加（或减少）来控制生长发育过程[27]。化感物质可以通过诱导受体植物内源激素水平发生

7、变化，从而影响细胞的正常生长与发育过程，进而干扰植物间的竞争关系[28]。那么，如果DHAP是天山云杉潜在自毒物质，DHAP又是通过怎样的生理过程与途径影响天山云杉生长发育的，这一问题值得深入研究。基于“自毒作用对天山云杉天然更新障碍温度效应假设”，本研究以全球气候变暖为背景，在已知对天山云杉自身生长具有抑制作用的潜在自毒活性物质DHAP基础上，采用人工气候培养箱进行模拟生长季温度，选用天山云杉自毒物质DHAP为培养处理液，检测温度变化背景下，DHAP对天山云杉种子萌发和幼苗生长阶段的自毒效应以及

8、生长阶段内源植物激素含量变化动态规律，探讨DHAP是通过怎样的生理过程与途径影响天山云杉更新过程。1.2国内外研究进展1.2.1温度对植物生长发育的影响在自然环境中，植物的生长发育过程由多种环境因子调控，种子萌发和幼苗生长过程受到温度、光照、水分等生态因子的综合影响。由于外界环境的不断变化，植物需采取不同的生长对策来适应外界环境的变化，进一步提高其生存能力。温度是调控植物生长发育的重要环境因子之一，环境温度一般是通过改变植物的根温来影响植物的生长发育，地温变化1℃，植物生长和养分吸