不同杉木无性系抗旱性综合评价及水力结构特征分析

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lgl5201314
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杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)在我国南方广泛种植,是优良的造林、用材树种之一,具有生长快、出材量高等特点。杉木正常生长受到多种生态因子的影响,其中水分因子是杉木生命活动中必不可少的部分,是杉木进行养分吸收和物质传输的重要媒介。随着全球气候变暖,干旱对我国南方杉木主产区造成的影响严重制约着杉木人工林林分产量及木材品质的提升。然而,关于杉木抗旱性研究起步较晚,尤其是特异耐旱型杉木种源筛选评价及相关水力学结构特性方面的研究还不够深入。因此,深入开展高产优质的耐旱型杉木优良种源筛选和培育,研究不同耐旱型杉木水力结构特异性,对于耐旱型优良杉木定向培育及杉木人工林单位面积产量的提高具有重要意义。本研究以福建农林大学国家林业和草原局杉木工程技术研究中心收集的40个优良杉木无性系为材料,采用自然条件下盆栽控水方法进行干旱胁迫实验,进行生长量及植物抗旱性相关的生理生化指标测定,通过隶属函数法对所有参试杉木无性系进行抗旱性综合评价,筛选得到不同耐旱型杉木无性系,最后对不同耐旱型杉木无性系主茎及侧枝的水力结构特征进行差异分析,研究结果为耐旱型杉木种源筛选及定向培育提供重要依据。主要研究结果如下:(1)干旱胁迫条件下,40个不同杉木无性系的叶片相对含水量均表现为下降趋势,各无性系之间的下降幅度存在较大差异。其中叶片相对含水量下降幅度最大的杉木无性系是26-5号和13-22号,分别为48.98%和47.29%,下降幅度最小的是34-4号和40-3号,分别为2.77%和3.10%。(2)干旱胁迫条件下,40个杉木无性系叶片保水力均出现不同程度的下降,不同杉木无性系下降的幅度各不同。叶片保水力较强的杉木无性系是15-31号和15-1号,表现出较强抗旱性;叶片保水力下降较快的杉木无性系是6-36号和13-20号,表现出较差抗旱性。(3)干旱胁迫条件下,40个杉木无性系叶片相对电导率升高、叶片MDA含量总体呈上升趋势。其中电导率上升幅度最大的杉木无性系是13-1号,比胁迫前升高7.8倍,上升幅度最小的无性系是13-32号,比胁迫前升高2.3倍;MDA上升幅度最大的杉木无性系是67-34号,比胁迫前升高2.8倍,上升幅度最小的无性系是61-10号,比胁迫前升高1.1倍。(4)随着干旱胁迫程度的加深,40个杉木无性系叶片的抗氧化酶SOD、POD、PPO和CAT活性变化均有所不同。干旱胁迫使大部分杉木无性系的SOD活性下降,少量杉木无性系的SOD活性呈上升状态,不同杉木无性系间的SOD活性变化幅度各不相同,其中上升幅度最大的杉木无性系是13-10号、13-20号和46-38号,分别为8.44%、6.69%和5.14%,下降幅度最大的是13-1号、10-5号和48-7号,分别为18.02%、10.68%和9.38%;干旱胁迫使杉木无性系的POD活性下降,不同杉木无性系的POD活性下降幅度各不相同,下降幅度最大的杉木无性系是48-7号、15-1号和40-3号,分别为60.00%、56.40%和54.04%,下降幅度最小的杉木无性系38-1号、13-1号和49-10号分别为1.70%、1.96%和3.54%;干旱胁迫使大部分杉木无性系的PPO活性下降,也有一部分呈上升趋势,不同杉木无性系的PPO活性变化幅度各不同,下降幅度最大的杉木无性系是40-3号、6-36号和13-20号,分别为72.78%、64.74%和59.57%,上升幅度最大的杉木无性系是64-6号、69-23号和34-4号,分别为81.63%、63.27%和56.52%;干旱胁迫使大部分杉木无性系的CAT活性上升,也有一部分呈下降趋势,不同杉木无性系的CAT活性变化幅度各不同,上升幅度最大的杉木无性系是13-32号、17-4号、和6-23号,分别为98.93%、92.78%和82.05%,下降幅度最大的杉木无性系是64-20号、61-10号和34-4号,分别为78.28%、52.86%和52.14%。(5)本研究发现,干旱胁迫显著地降低了40个杉木无性系叶片的Fv/Fm值,不同杉木无性系的变化幅度各不同。Fv/Fm值在干旱胁迫中下降幅度较小的无性系是13-10号、70-17号和5-7号,分别为9.39%、9.79%和9.98%,下降幅度较大的无性系是69-23号、41-1号和13-22号,分别为27.20%、23.31%和23.00%。(6)本试验测试9个与植物抗旱性密切相关的生理生化指标进行隶属函数法综合分析,根据计算得出各杉木无性系的抗旱性强弱为64-6>13-10>64-33>13-12>49-10>38-40>5-7>13-32>69-23>6-23>70-17>1-11>13-9>15-31>25-28>15-1>10-5>12-7>13-20>5-1>34-4>29-24>46-38>6-1>25-15>40-3>41-1>64-20>29-28>61-10>67-34>64-24>48-7>17-4>39-6>13-1>38-1>6-36>13-22>26-5。(7)本研究对评价得到的10个忍耐型和10个敏感型杉木无性系的主茎和侧枝进行水力结构特性的对比分析,结果表明两种耐旱型杉木无性系主茎的导水率、比导率、叶比导率和胡伯尔值均大于侧枝的导水率、比导率、叶比导率和胡伯尔值;忍耐型杉木无性系的主茎和侧枝的导水率、比导率、叶比导率和胡伯尔值整体大于敏感型杉木主茎和侧枝的导水率、比导率、叶比导率和胡伯尔值,说明主茎的输水效率要高于侧枝,忍耐型杉木无性系的输水效率要高于敏感型杉木无性系。
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