荒漠植物紅砂、白刺和沙拐棗抗旱指標及抗旱性綜合評價研究.pdf

1、紅砂、白刺和沙拐棗抗旱、耐鹽、耐高溫，是干旱、半干旱地區(qū)防風、固沙和水土保持的優(yōu)良植物。它們廣泛分布于我國干旱荒漠地區(qū)，特別廣布于西北的半干旱地區(qū)，其抗逆性強，生態(tài)可塑性大，具有很強的抗旱和集沙能力。因此研究這三種荒漠植物的抗旱性對其植被保護和恢復以及為荒漠植物抗逆性研究具有重要的意義。本文以分布于不同地區(qū)的紅砂、白刺和沙拐棗為材料，通過對自然干旱條件下三種荒漠植物的光合特性、熒光特性、水分生理、相關(guān)代謝物質(zhì)的變化、酶活性變化以及葉綠素

2、的變化進行了研究，以期進一步闡明這三種荒漠植物的抗旱機制，并對它們進行抗旱性綜合評價。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.三種荒漠植物的光合、蒸騰速率日變化曲線特征可以分為兩類：（1）雙峰型，包括紅砂；（2）單峰型，包括白刺和沙拐棗。而按光合、蒸騰強弱劃分可以分為3類：（1）低光合、低蒸騰型，包括紅砂；（2）高光合，高蒸騰型，包括白刺；（3）低光合、高蒸騰型，有沙拐棗。在環(huán)境因子中，光合有效輻射是影響三種植物光合和蒸騰速率的最重要因子

3、；中午高光強造成白刺和沙拐棗的光抑制現(xiàn)象，但并未對紅砂產(chǎn)生光抑制效應(yīng)。三種植物的光合最適宜溫度范圍分別為紅砂25～30℃，白刺28～32℃，沙拐棗35～37℃。水分條件是導致地區(qū)間植物光合和蒸騰速率產(chǎn)生差異主要因素，而且空氣相對濕度主要對植物的蒸騰速率起作用。在內(nèi)在因素中，紅砂光合午休以及沙拐棗10:00以前光合強弱的主要原因是氣孔因素，并且干旱加劇會提高這兩種植物的氣孔調(diào)節(jié)能力。白刺氣孔調(diào)節(jié)能力受諸多環(huán)境因予以及植物因素影響，但白刺氣

4、孔調(diào)節(jié)對光合的作用大于對蒸騰的作用。結(jié)果表明，在水分條件降低時，紅砂通過氣孔調(diào)節(jié)和滲透調(diào)節(jié)來提高水分利用效率；白刺的水分利用效率則隨一天環(huán)境條件的改變而變化；沙拐棗由于光合碳同化途徑的不同，以及植物本身蒸騰特性的差異，使其水分利用效率始終高于其它兩種植物。
　　 2.強光盡管使紅砂光合作用的Fv/Fm和F PSH下降，卻并沒有發(fā)生光抑制現(xiàn)象；水分是引起紅砂光化學效率下降主要因素，而光化學效率下降是紅砂光合午休的非氣孔因素之一。強

5、光引起了白剌和沙拐棗的光抑制現(xiàn)象發(fā)生，而且水分條件的降低則加劇了這種現(xiàn)象，但沙拐棗光抑制出現(xiàn)有滯后現(xiàn)象，說明其光抑制較輕。在強光、高溫及干旱環(huán)境中紅砂主要依賴于葉黃素循環(huán)的熱能耗散機制使其光合機構(gòu)得以保護，而不是光抑制因素；而白刺和沙拐棗則既依賴于葉黃素循環(huán)的熱能耗散又依賴于光抑制。
　　 3.三種荒漠植物的水分生理變化表明：從WP的角度來說，紅砂的耐旱能力最強，沙拐棗最弱；而按照RWC和WSD判斷則以沙拐棗的抗旱性最強，紅砂最

6、低。
　　 4.研究發(fā)現(xiàn)，在干旱荒漠區(qū)Pro和SS在水分匱乏的情況下短時積累是有益，是植物干旱忍耐的一種方式，但在不同植物中的作用不同。以Pro和SS的高低來判斷三種植物的抗旱性順序為紅砂>白刺>沙拐棗。三種荒漠植物在水分減少時均引發(fā)膜脂過氧化作用和超氧自由基產(chǎn)生速率加快，造成了對細胞膜系統(tǒng)的破壞。以MDA含量和O2產(chǎn)生速率來判斷這三種植物的抗旱性順序應(yīng)該為沙拐棗>紅砂>白刺。在水分虧缺時，沙拐棗通過提高SOD和CAT酶活性來抵

7、御干旱傷害的作用強于其它兩種植物，而POD對三種植物在極端干旱條件下的保護能力是有限。按SOD和CAT的作用來判斷三種植物的抗旱性順序為紅砂>白刺>沙拐棗。本實驗條件下的土壤含水量對紅砂和白刺造成了干旱脅迫，從而引起它們體內(nèi)Chl的減少；而在相同條件下對沙拐棗構(gòu)成的脅迫較小，其體內(nèi)的Chl含量升高，說明沙拐棗對水分條件的改變反應(yīng)遲緩。
　　 5.結(jié)果顯示，不同地區(qū)紅砂的抗旱性強弱順序為：WWM>JQJ>ZYL>LZJ；不同地區(qū)白

8、刺的抗旱性強弱順序為：JQJ>WWM>ZYL>LZJ；不同地區(qū)沙拐棗的抗旱性強弱順序為：JQJ>WWM>ZYL。可以看出，水分條件越差得地區(qū)植物的抗旱性越強，這是植物通過自身生理調(diào)節(jié)對外部環(huán)境條件產(chǎn)生適應(yīng)的結(jié)果。
　　 6.研究結(jié)果表明，本實驗所測的18項指標在紅砂、白刺和沙拐棗的抗旱性中相互制約，相互依賴，綜合調(diào)節(jié)著它們的內(nèi)在抗旱機制。但通過降低蒸騰速率來提高水分利用效率、依賴于葉黃素循環(huán)的熱能耗散機制以及以Pro為主的滲透調(diào)