【摘 要】
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本研究以北京地区典型园林绿化树种刺槐(Robinia pseudoacacia)、山杨(Populus davidiana)、侧柏(Platycladus orientalis)和油松(Pinus tabuliformis)幼苗为试验试材,设置逐步干旱、旱后复水试验处理,采用高效液相色谱法量化处理组与对照组植被幼苗器官部位(叶片、一年生小枝、茎干和根系)可溶性总糖、葡萄糖、果糖和蔗糖含量,同步观测
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本研究以北京地区典型园林绿化树种刺槐(Robinia pseudoacacia)、山杨(Populus davidiana)、侧柏(Platycladus orientalis)和油松(Pinus tabuliformis)幼苗为试验试材,设置逐步干旱、旱后复水试验处理,采用高效液相色谱法量化处理组与对照组植被幼苗器官部位(叶片、一年生小枝、茎干和根系)可溶性总糖、葡萄糖、果糖和蔗糖含量,同步观测各树种幼苗叶光合和叶绿素荧光参数,探究植物幼苗各器官可溶性糖浓度变化特征,旨在揭示植物幼苗各器官部位在逐步干旱、旱后复水恢复进程中的碳分配策略。取得主要研究结果如下:(1)植物幼苗可溶性糖浓度会随着土壤含水量的减少而增加,逐步干旱和旱后复水对植物各器官内的蔗糖影响较小,葡萄糖和果糖的变化特征较为显著。不同器官可溶性糖对水分胁迫的响应不尽相同,叶可溶性糖浓度较大,干和根部较为敏感。不同树种之间增加的程度有差异。干旱胁迫会显著影响可溶性糖浓度,甚至在复水恢复初期阶段,可溶性糖浓度也会受到相应的影响。逐步干旱过程中,在叶可溶性总糖方面,刺槐和侧柏逐渐增加,增幅分别为219.66%和180.01%,山杨和油松则逐渐降低。在枝可溶性总糖方面,刺槐和山杨变化不显著,侧柏和油松则逐渐减小,降幅分别为202.16%和65.49%。在干和粗根可溶性总糖方面,刺槐干和粗根、侧柏粗根在干旱中期显著增加(P<0.05),刺槐、山杨干和粗根、侧柏粗根在干旱末期显著降低(P<0.05),侧柏干在干旱中期显著降低,干旱末期显著增加,油松干和粗根无显著差异。在细根可溶性总糖方面,山杨与侧柏干旱中期最高,油松随干旱加剧无显著差异。旱后复水恢复阶段,在叶可溶性总糖方面,刺槐在复水末期恢复至对照组水平,而山杨未曾恢复至对照浓度。在枝和干可溶性总糖方面,山杨均在复水末期恢复至对照水平。在根部可溶性总糖方面,刺槐和山杨均未能恢复至对照组水平,细根则复水末期恢复至对照组水平。侧柏和油松幼苗各器官可溶性总糖均在试验结束时恢复至对照组水平。(2)干旱胁迫-复水影响植物可溶性糖分配,不同树种各器官间差异显著。常绿树种幼苗(侧柏、油松)地上部位器官(叶、枝、干)可溶性糖占比显著高于地下部位(粗根、细根),落叶树种幼苗(刺槐、山杨)则相反;随土壤含水量降低,常绿树种幼苗叶可溶性糖含量增加,枝、干、细根先增加后降低,落叶树种幼苗枝、干可溶性糖含量显著降低;复水后各树种可溶性糖最优先分配至细根,其次是叶片、粗根、主干和枝,枝则就近优先将糖再次转运至叶片;干旱-复水过程中,各树种器官不同可溶性糖含量差异明显,其中不同器官果糖占可溶性总糖比例排序为:油松>刺槐>侧柏>山杨,干旱胁迫下,叶葡萄糖占比排序为:山杨>刺槐>侧柏>油松,复水后,各器官蔗糖占比均表现为干最高。可见,水分是影响幼苗各器官可溶性糖分配的重要因素。(3)植物叶和细根内可溶性糖合成主要受光合能力的影响,与之呈正相关,枝、干和粗根内可溶性糖合成与之呈负相关。这与植株经历干旱胁迫时要优先保证机体基础水分与代谢功能相关。侧柏细根葡萄糖、果糖和可溶性总糖、油松叶葡萄糖、油松细根果糖和可溶性总糖与Pn呈显著相关(P<0.05);侧柏细根葡萄糖和可溶性总糖与Gs呈显著相关(P<0.05),油松叶葡萄糖与Gs呈极显著相关(P<0.01)。干旱胁迫导致不同树种叶片PSII活性的降低程度不同,植物Fv/Fm表现出不同程度的降低。刺槐粗根葡萄糖、果糖和可溶性总糖均与Fv/Fm呈显著负相关(P<0.05);侧柏枝葡萄糖、果糖和可溶性总糖、侧柏干蔗糖均与Fv/Fm呈极显著负相关(P<0.01)。侧柏干蔗糖与PIABS呈显著负相关(P<0.05)。各树种幼苗其他器官可溶性糖与各生理指标均无显著相关性。综上所述,本研究通过分析北京地区典型园林绿化树种幼苗各器官可溶性糖浓度变化特征,比较园林绿化树种幼苗自然干旱、旱后复水恢复两过程中植物器官可溶性糖浓度变化与分布模式差异,得出落叶树种刺槐和山杨幼苗应对干旱能力较强,均能在试验结束时恢复至对照组水平,以揭示北京地区典型园林绿化树种幼苗在面临干旱胁迫时,会如何分配自身器官中的可移动碳同化物,以优化自身基础代谢,为耐旱林木资源的筛选和培育提供理论参考。
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