三種豆科灌木對干旱脅迫的響應(yīng)與適應(yīng).pdf

1、干旱脅迫是全球范圍內(nèi)影響植物生存、生長和分布的重要環(huán)境因子。岷江上游干旱河谷區(qū)，由于生態(tài)環(huán)境的脆弱性和長期人類活動的干擾和過度利用，導(dǎo)致植被嚴(yán)重退化，水土流失加劇，山地災(zāi)害頻繁，干旱化和荒漠化趨勢明顯。這種趨勢若不能遏制，將嚴(yán)重阻礙區(qū)域社會經(jīng)濟的快速協(xié)調(diào)發(fā)展，并且威脅成都平原地區(qū)的發(fā)展和長江中下游地區(qū)的生態(tài)安全。因而開展干旱河谷生態(tài)恢復(fù)研究成為解決這些問題的關(guān)鍵。水分匱乏是限制干旱河谷生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵因子，在全球氣候變化的背景下，干旱脅迫

2、在區(qū)域尺度上可能會更加嚴(yán)重，并使干旱河谷的生態(tài)環(huán)境更加惡化。因此，深入研究干旱河谷鄉(xiāng)土植物對干旱脅迫的響應(yīng)和適應(yīng)機理，具有非常重要的理論和實踐意義。
　　 本論文以岷江上游干旱河谷的三種鄉(xiāng)土豆科灌木，白刺花(Sophora davidii)、小馬鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi var.microphylla)和小雀花(Campylotropics polyantha)為研究對象，在人工控制條件下設(shè)計了4-5個連續(xù)性干旱

3、脅迫處理，系統(tǒng)地研究了灌木幼苗的生長、生物量積累和水分利用效率(WUE)、形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理過程等對干旱脅迫的反應(yīng)，揭示了幼苗的干旱適應(yīng)能力及種間差異。主要研究結(jié)論如下：
　　 1)灌木生長和繁殖對干旱脅迫的反應(yīng)
　　 在干旱脅迫下，幼苗生長速率顯著減小，葉片衰老和脫落比率增大，這些變化隨著脅迫強度的增加具有累積效應(yīng)。葉片比莖對干旱脅迫的反應(yīng)更敏感。在嚴(yán)重干旱脅迫下，幼苗的有性繁殖被限制，但在中等程度干旱脅迫下，幼苗的有性繁

4、殖能力被提高。
　　 2)灌木生物量積累及其分配和WUE對干旱脅迫的反應(yīng)
　　 在干旱脅迫下，灌木各器官的生物量都顯著減小，但是生物量的分配側(cè)重于地下部分，使得根莖比在干旱條件下增大。幼苗的耗水量(WU)隨著干旱脅迫的增加而顯著減少。白刺花和小馬鞍羊蹄甲WUE在干旱脅迫下降低；小雀花的WUE在中等干旱脅迫下升高。
　　 3)灌木葉片結(jié)構(gòu)特征對干旱脅迫反應(yīng)
　　 白刺花葉片具有較為典型的旱生型結(jié)構(gòu)，而小馬鞍

5、羊蹄甲和小雀花則為中生型結(jié)構(gòu)。在1至2年的干旱脅迫下，灌木葉片結(jié)構(gòu)組成未發(fā)生本質(zhì)性的改變，主要是細(xì)胞大小的變化。在中等和嚴(yán)重干旱脅迫下，葉肉組織厚度明顯減??；并且氣孔和表皮細(xì)胞面積也顯著減小，氣孔和表皮細(xì)胞密度顯著增大；葉肉細(xì)胞層數(shù)、P/S值、表皮厚度等無顯著變化。
　　 4)灌木對干旱脅迫的生理響應(yīng)
　　 氣體交換參數(shù)和葉片相對含水量(RWC)在中等干旱脅迫下發(fā)生了明顯的改變，而葉綠素?zé)晒鈪?shù)和光合色素含量在嚴(yán)重干旱脅

6、迫下才發(fā)生顯著變化。在干旱脅迫下，凈光合作用速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(gs)和RWC呈下降趨勢，而葉片溫度(T1)呈增加趨勢，蒸騰速率(Tr)的變化不明顯。除了日最大Pn減小以外，干旱脅迫對氣體交換參數(shù)的日變化無顯著影響，但是對光合-光響應(yīng)曲線有顯著的影響，使有效光合時間縮短。在嚴(yán)重干旱脅迫下光系統(tǒng)受到損害而代謝減弱，PSⅡ中心的內(nèi)稟光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm)、量子產(chǎn)量(Yield)、光化學(xué)淬滅參數(shù)(qP)顯著降低，而非光化學(xué)淬滅參數(shù)(N

7、PQ)明顯增加。氣孔限制和非氣孔限制對Pn的影響與干旱脅迫強度有關(guān)。在中度脅迫下，氣孔限制起主導(dǎo)作用，在嚴(yán)重脅迫下非氣孔限制起主導(dǎo)作用，40％FC水分條件可能是灌木由氣孔限制向非氣孔限制的轉(zhuǎn)折點。
　　 5)灌木對干旱脅迫的適應(yīng)能力及其種間差異
　　 三種灌木對干旱脅迫具有較好的適應(yīng)能力，即使在20％FC，幼苗未因干旱脅迫而死亡；80％FC適宜于幼苗生長。白刺花生長速率慢，耗水量較少，具有較強的耐旱和耐貧瘠能力，并具有干