四翅滨藜在不同土壤水分胁迫下的生理生态响应

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 14次 | 上传用户:zp283106190
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从美国引进的准常绿灌木(2年生实生苗)—四翅滨藜在民勤干旱沙区进行抗旱生理生态试验。分别将其定植于土壤含水量为最大田间持水量即无土壤水分胁迫,土壤含水量为最大田间持水的80-90%即轻度土壤水分胁迫,土壤含水量为最大田间持水的50-60%即中度土壤水分胁迫和土壤含水量为最大田间持水的20-30%即重度土壤水分胁迫的陶瓷盆中,在7、8、9三个月分别对其生理生态等指标进行测定,通过四翅滨藜在土壤干旱胁迫下的适应性分析,为其在沙区的引种和推广提供科学理论依据。研究结果表明:1.土壤水分胁迫下,四翅滨藜叶片的水势(Ψs)、自由水(Va)和相对含水量(RWC)降低,束缚水(Vs)、水分饱和亏(WSD)和Vs/Va的比值增大,叶片保水力增强,蒸腾速率下降,在轻度土壤水分胁迫和中度土壤水分胁迫之间、无土壤水分胁迫和重度土壤水分胁迫之间四翅滨藜的组织含水量基本保持不变,而轻度土壤水分胁迫和中度土壤水分胁迫与无土壤水分胁迫和重度土壤水分胁迫相比,组织含水量的变化明显。在土壤水分胁迫初期,无土壤水分胁迫、轻度土壤水分胁迫和中度土壤水分胁迫的Vs、Va以及Vs/Va没有显著的变化,只有重度水分胁迫与前三者的Vs、Va以及Vs/Va发生了显著的变化,而植物组织含水量基本保持不变。随着土壤水分胁迫时间延长到8月份,各处理间相比发生了显著变化,其中Vs、Vs/Va显著升高,Va的降低,而组织含水量也发生了显著的变化;8月份各处理间(无土壤水分胁迫、轻度土壤水分胁迫、中度土壤水分胁迫和重度水分胁迫)与7月份相比叶片含水量分别降低了18.06%、2.57%、4.82%、9.94%;在8月份和9月份轻度土壤水分胁迫、中度土壤水分胁迫、重度土壤水分胁迫和无土壤水分胁迫的Tr的日均值分别为80.90 molh2Om-2s-1、76.37mmolh2Om-2s-1、65.46 mmolh2Om-2s-1、42.11 mmolh2Om-2s-1和40.60 molh2Om-2s-1、33.92 mmolh2Om-2s-1、30.44 mmolh2Om-2s-1、23.29 mmolh2Om-2s-1,说明四翅滨藜在长期的土壤水分胁迫胁迫下叶片的蒸腾速率(Tr)呈现出下降的趋势。2.在土壤水分胁迫下四翅滨藜的净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)、和光补偿点(LCP)显著降低,暗呼吸速率(DRR)减弱。7月份各处理Pn全天的累计值和平均值的大小顺序为:轻度土壤水分胁迫>无土壤水分胁迫>中度土壤水分胁迫>重度土壤水分胁迫,它们的值分别为:7.162μmolm-2s-1、6.106μmolm-2s-1、6.103μmolm-2s-1和1.761μmolm-2s-1。8月份各处理的Pn全天累计值和平均值的大小顺序为:轻度土壤水分胁迫>中度土壤水分胁迫>重度土壤水分胁迫>无土壤水分胁迫,它们的值分别为:7.378μmolm-2s-1、4.738μmolm-2s-1、1.794μmolm-2s-1和1.705μmolm-2s-1。9月份四翅滨藜的Pn变化趋势于8月份的变化曲线基本相似,唯一不同的变化就是各个处理的Pn比8月份的要高,这可能于9月份气温降低,湿度增大有关。无论WUE的日变化在各月的变化如何,但在四种土壤水分胁迫条件下,WUE的日变化在各月的大小顺序为:轻度土壤水分胁迫>中度土壤水分胁迫>无土壤水分胁迫>重度土壤水分胁迫。这充分表明土壤水分胁迫越严重,四翅滨藜的水分利用效率越低,这种变化特征和其它许多乡土植物种在土壤水分胁迫下WUE的变化趋势相一致。四翅滨藜在不同土壤水分胁迫下的光补偿点(LCP):轻度土壤水分胁迫、中度土壤水分胁迫、无土壤水分胁迫和重度土壤水分胁迫下的光补偿点(LCP)分别为,314.8μmolm-2s-1、272.5μmolm-2s-1、176.7μmolm-2s-1、143.1μmolm-2s-1,说明四翅滨藜的LCP随着土壤水分胁迫的加重而呈现降低的趋势,这种变化有利于处在干旱胁迫中的四翅滨藜在光强较弱的条件下仍然能维持一定的光合作用,以满足植物自身生命活动所需,同时也可以使植物在保持体内水分和进行光合作用之间寻找平衡。不同土壤水分胁迫下四翅滨藜的DRR表现出显著的差异,无土壤水分胁迫下DRR为2.87μmolm-2s-1,轻度土壤水分胁迫的DRR为6.46μmolm-2s-1,中度土壤水分胁迫的DRR为6.06μmolm-2s-1,重度土壤水分胁迫的DRR为3.04μmolm-2s-1,以轻度土壤水分胁迫为基础中度土壤水分胁迫下降了6.19%、重度土壤水分胁迫下降了52.94%、无土壤水分胁迫下降了55.57%。说明四翅滨藜随土壤水分胁迫的加重,其DRR出现明显的下降趋势,生理活动明显减弱。3.土壤水分胁迫下四翅滨藜的生物量显著降低,根茎比增加,主根伸长,分枝数和侧根数明显减少,生长发育受到抑制。各处理间的苗高和地茎在7、8、9月份的生长量排序为:轻度土壤水分胁迫>中度土壤水分胁迫>无土壤水分胁迫>重度土壤水分胁迫。其中轻度土壤水分胁迫在7~9月份的平均苗高为47.3cm,是中度土壤水分胁迫(41.77cm)的1.13倍,是无土壤水分胁迫(36.23cm)的1.31倍,是重度土壤水分胁迫(35.22cm)的1.34倍;轻度土壤水分胁迫在7~9月份的平均地茎为14.76mm,是中度土壤水分胁迫(12.78mm)的1.16倍,是无土壤水分胁迫(10.03mm)的1.47倍,是重度土壤水分胁迫(9.82mm)的1.5倍。其中中度土壤水分胁迫、重度土壤水分胁迫和无土壤水分胁迫比轻度土壤水分胁迫的主根鲜生物量降低了6.23%、13.83%、13.02%,干生物量降低了26.07%、50.29%、51.49%,侧根鲜生物量降低了27.40%、84.30%、91.02%,干生物量降低了39.07%、89.62%、94.87%;茎鲜生物量降低了2.57%、37.56%、31.49%,干生物量降低了15.43%、50.52%、49.59%,叶鲜生物量降低了20.28%、46.81%、52.39%,干生物量降低了23.99%、51.76%、47.97%。轻度土壤水分胁迫下四翅滨藜地下部分和地上部分的鲜生物量和干生物量之比分别为0.75、1.51。随着土壤水分胁迫的加重,四翅滨藜地下部分和地上部分生物量的比值逐渐增大,其中中度土壤水分胁迫、重度土壤水分胁迫和无土壤水分胁迫的鲜重根茎比分别比轻度土壤水分胁迫的基础上增大了11.41%、17.55%、68.71%;干重的根茎比增大了24.24%、118.18%、175.75%。4.四翅滨藜在轻度土壤水分胁迫和中度土壤水分胁迫下各项生理指标的变化幅度不大,具有一定的适应能力。在无土壤水分胁迫和重度土壤水分胁迫下各项生理指标变化显著,Tr、Cs增加和Pn、WUE、LS下降,生长量和生物量的大幅度下降,表明其在特别干旱的环境条件下难易生存。通过对各项生理生态指标的综合分析初步得出如下结论:在没有灌溉和降雨量不大的干旱地区难易生存,至于四翅滨藜在降雨量多少毫米的范围内能够生存,还需要进一步的研究;在干旱沙区进行推广,必须有一定的灌溉条件。从干旱沙区民勤治沙综合试验站的栽培来看,四翅滨藜在此地表现出了耐旱、耐寒、耐盐碱、耐低温且年生长量大的优良特性,因此可以在有灌溉条件的沙区和降雨较多且蒸发较小的黄土丘陵区进行推广,作为该地区的水土保持和草场更新的新物种,具有一定的推广潜力,但推广地域范围的划分,仍需进一步的试验研究和充分的科学论证。
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