黃土高原礦區(qū)典型木本植物幼苗對干旱脅迫的生態(tài)適應(yīng)性研究.pdf

1、土壤水分是影響黃土高原礦區(qū)植被生長和生態(tài)恢復(fù)的主要限制因子。本研究在前期對該礦區(qū)自然定居和人工恢復(fù)植物群落進(jìn)行調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，選擇耐旱、耐貧瘠的7種典型木本植物——臭椿(Alianthus altissima)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、側(cè)柏(Platycladus orientalis)、油松(Pinus tabuliformis)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)、沙棘(Hippophae rh

2、amnoides)和荊條(Vitex negundovar.heterophylla)，以其幼苗為研究對象，以礦區(qū)生黃土為基質(zhì)，模擬礦區(qū)土壤水分條件，通過溫室盆栽控水實驗，設(shè)置3個土壤水分處理(適宜水分、中度干旱脅迫和重度干旱脅迫，分別為田間持水量的75±5％,55±5%,35±5%)。采用生化技術(shù)和Li-6400XT光合作用系統(tǒng)等方法，研究了不同干旱脅迫對其幼苗的葉片水分生理指標(biāo)、葉綠素含量、抗氧化酶系統(tǒng)、光合特性及土壤酶活性的影響，

3、揭示了苗期各物種對干旱脅迫的響應(yīng)特征，進(jìn)而分別評價喬木和灌木幼苗對干旱脅迫的生態(tài)適應(yīng)性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴隨干旱脅迫程度的加劇，7種木本植物幼苗的葉片相對含水量(RWC)、葉片保水力和5種木本植物幼苗(臭椿、刺槐、紫穗槐、沙棘和荊條)的葉綠素含量下降，葉片相對水分虧缺(RWD)上升。其中側(cè)柏和油松幼苗抗脫水能力強(qiáng)于臭椿和刺槐，紫穗槐幼苗抗脫水能力強(qiáng)于沙棘。⑵隨干旱脅迫程度的加劇，除油松幼苗外，其余6種木本植物幼苗的膜質(zhì)過

4、氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)含量均升高，其膜脂過氧化程度增大，其中油松和側(cè)柏MDA含量變化較刺槐和臭椿小，荊條MDA含量變化較紫穗槐和沙棘小。與適宜水分相比，重度干旱脅迫下臭椿、刺槐、側(cè)柏、紫穗槐幼苗可通過增加超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性來清除體內(nèi)大量積聚的活性氧從而抵御干旱脅迫；油松幼苗通過增加SOD活性、荊條幼苗通過增加POD活性來抵御干旱脅迫。臭椿、刺槐、側(cè)柏、油松、紫穗槐可通過提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)—可溶性蛋白(SP

5、)含量來抵御干旱脅迫。表明各植物種幼苗通過不同的機(jī)制調(diào)節(jié)來抵御或忍耐干旱脅迫，喬木植物中側(cè)柏的抗旱能力強(qiáng)于油松、臭椿和刺槐，灌木植物中紫穗槐的抗旱能力強(qiáng)于沙棘和荊條。⑶隨干旱脅迫程度的加劇，5種木本植物幼苗(臭椿、刺槐、紫穗槐、沙棘和荊條)的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)下降。與適宜水分相比，重度干旱脅迫下，臭椿和紫穗槐的胞間 CO2濃度(Ci)下降，其 Pn的下降主要由氣孔限制引起；而刺槐、沙棘和荊條的Ci上升

6、，其Pn的下降主要由非氣孔限制引起；臭椿和紫穗槐的WUE分別高于其余喬木和灌木，其能更經(jīng)濟(jì)的利用水分。⑷直角雙曲線修正模型可以很好地擬合5種木本植物幼苗在不同水分條件下的光合光響應(yīng)曲線。同等光照下各植物種幼苗的凈光合速率(Pn)表現(xiàn)為：適宜水分>中度干旱>重度干旱。隨干旱脅迫程度的加劇，各木本植物幼苗的表觀量子效率(AQY)、最大浄光合速率(Pmax)、暗呼吸速率(Rd)、光飽和點(LSP)呈下降趨勢，光補(bǔ)償點(LCP)則呈上升趨勢。干

7、旱脅迫使各植物種幼苗對光能的利用范圍變窄，其中臭椿幼苗、紫穗槐和沙棘幼苗的對光能的利用范圍較寬。干旱脅迫下，臭椿幼苗對強(qiáng)光的適應(yīng)能力強(qiáng)于刺槐；紫穗槐和沙棘幼苗對強(qiáng)光的適應(yīng)能力強(qiáng)于荊條。⑸與適宜水分相比，重度干旱脅迫下各植物幼苗根際土壤過氧化氫酶、脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性均受到了抑制，其中各植物幼苗的堿性磷酸酶和過氧化氫酶變化較大。重度干旱脅迫下，4種喬木植物相比，側(cè)柏各種酶活的變化均比較小，油松根際土壤過氧化氫酶活性下降幅度較大，臭