沙拐枣光合生理特性的比较研究

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以吐鲁番沙漠植物园中栽培的沙拐枣属(Calligonum L.)植物为研究对象,通过对沙拐枣进行光合数据测定,分析其差异性;并测定7个抗逆生理指标,利用方差分析结合主成分分析综合评价沙拐枣的抗逆性;同时,测定沙拐枣同化枝N、P、K元素含量,结合生态化学计量学理论对沙拐枣适应性进行综合分析。为沙拐枣属植物在荒漠恢复重建中的保护、合理利用提供理论依据。研究结果如下:  (1)沙拐枣属植物的光合特性存在种间差异。对泡果沙拐枣(C.calliphysa)、淡枝沙拐枣(C.leucocladum)、奇台沙拐枣(C.klementzii)和艾比湖沙拐枣(C.ebi-nurcum)的光合数据的测量结果显示,泡果沙拐枣、淡枝沙拐枣、奇台沙拐枣光合速率日进程均是双峰曲线,艾比湖沙拐枣的光合速率为单峰曲线,且泡果沙拐枣、淡枝沙拐枣、奇台沙拐枣午休现象均由非气孔因素导致。  (2)4种沙拐枣相较,艾比湖沙拐枣属于高光合,高蒸腾的植物,最大净光合速率大,光饱和点高,可利用光照范围大,表现出对环境良好的适应性。泡果沙拐枣水分利用效率最高,蒸腾速率低,气孔导度小,气孔限制值大,光合速率较低,通过降低气孔导度来降低蒸腾速率,提高水分利用效率,适应干旱胁迫,维持自身生命活动。泡果沙拐枣表现量子效率最低,光补偿点最高,利用弱光能力最弱。淡枝沙拐枣表现量子效率最大,光补偿点最低,能够高效的利用弱光,但是非气孔因素导致午休现象明显。奇台沙拐枣水分利用效率较低,最大净光合速率最低,可利用光照范围小,表现出对干旱环境较差的适应性。光合数据的分析结果与沙拐枣在新疆的生态分布范围相吻合。  (3)10种沙拐枣不同生理指标表现出显著的种间差异,且采用不同指标对沙拐枣种进行评价结果不同。主成分分析综合评价结果显示泡果沙拐枣抗逆性最强,其次为艾比湖沙拐枣;密刺沙拐枣(C.densum)、淡枝沙拐枣、奇台沙拐枣、心形沙拐枣(C.cordatum)、红果沙拐枣(C.rubicundum)表现中等抗逆性;乔木状沙拐枣(C.arborescens)、头状沙拐枣(C.caput-medusae)、小沙拐枣(C.pumilum)抗逆性相对较差。该结果与沙拐枣对新疆荒漠环境的生态适应范围相符合。  (4)对10种沙拐枣的元素含量分析结果显示,植物的选择吸收和不同种植物化学元素分布的不均一性,乔木状沙拐枣同化枝中N含量最高,红果沙拐枣N含量最低,10种沙拐枣同化枝的N元素含量均低于中国平均水平20.2 g/kg,全球平均水平20.6 g/kg,北方荒漠水平24.4 g/kg。密刺沙拐枣同化枝中P含量最高,小沙拐枣同化枝中P含量最低,5种沙拐枣P含量水平低于中国平均水平1.46g/kg,8种沙拐枣P含量水平低于全球1.99g/kg。红果沙拐枣同化枝中K含量最高,小沙拐枣同化枝中K含量最低。乔木状沙拐枣能够更好地利用氮素,密刺沙拐枣能够更好地利用磷素,红果沙拐枣能够更好地利用钾元素。  (5)小沙拐枣同化枝中的N/P最大,密刺沙拐枣、心形沙拐枣同化枝中的N/P较小;乔木状沙拐枣、泡果沙拐枣、小沙拐枣、头状沙拐枣N/K较高,淡枝沙拐枣、红果沙拐枣、心形沙拐枣N/K较低,淡枝沙拐枣和红果沙拐枣同化枝中K/P最高,密刺沙拐枣最低。本研究中10种沙拐枣的N/P均小于14,表示该植物生长更易受到N元素限制。尤其对于新疆缺氮的荒漠现状,选择高效吸收和利用氮素,提高光合作用效率,适应氮元素限制及逆境胁迫的沙拐枣种尤为重要。
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