荒漠植物黑果枸杞盐碱适应性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:sunningyou
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土壤盐渍化是荒漠化的主要类型之一。黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)广泛分布于中国西北荒漠区,对盐渍土壤表现出较强的适应能力,黑果枸杞盐碱适应性的研究对荒漠区植被的恢复及生态环境的治理具有重要意义。本文以荒漠植物黑果枸杞为研究对象,野外调查了黑河下游额济纳地区优势荒漠植物黑果枸杞的8个自然群落的种群分布格局、群落物种组成及结构,测定了黑果枸杞14项叶片功能性状指标(TWC、RWC、LDMC、SLA、SLV、LT、Suc、LD、C、N、P、C/N、C/P、N/P),分析了群落多样性与土壤离子、土壤盐分及pH之间的关系,种内叶片功能性状分化变异特征,及性状之间、性状与土壤盐分之间的关系;室内采用NaCl与复合盐碱(NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3)对黑果枸杞种子与幼苗进行胁迫处理,分析了NaCl与复合盐碱(NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3)处理对黑果枸杞种子与幼苗生理特性的影响。主要结果如下:(1)对黑河下游额济纳地区8个离主河道不同距离、不同水盐环境、不同荒漠土壤类型的优势种黑果枸杞群落进行的野外生态调查显示,群落由7科15属15种植物组成,优势植物包括:黑果枸杞、花花柴(Kareliniacaspica)、红砂(Reaumuriasoongorica);离河道最远的轻度盐碱沙漠群落黑果枸杞种群呈随机分布,其它黑果枸杞群落种群呈聚集分布格局;群落多样性优势度指数范围0.51-0.94,丰富度指数的范围为1.33-4.1,均匀度指数范围0.16-0.80,香奈-维纳指数范围在0.11-0.88;通过CCA排序分析显示,土壤盐分离子Mg2+、K+、SO42-含量主要影响优势度指数、香奈-维纳指数,而CO32-、K+、SO42-、Ca2+离子含量及pH值共同决定均匀度指数,Cl-、Mg2+、HCO3-离子主要影响丰富度指数。黑果枸杞群落物种组成相对稀少,物种分布不均匀,结构总体上比较简单,群落物种多样性偏低。(2)黑果枸杞叶片功能性状及其土壤环境响应的研究中,SLA与LDMC和LD之间呈极显著负相关(P<0.01),SLV与LDMC呈极显著负相关(P<0.01)、与TWC呈极显著正相关(P<0.01)、与RWC呈显著正相关(P<0.05),LDMC与LD呈极显著正相关(P<0.01),C与P呈显著负相关(P<0.05),P与N/P和C/P之间呈极显著负相关(P<0.01),N与C/N之间呈极显著负相关(P<0.01);群落样地表层土壤盐分(0-20cm)与叶片LT、SLV、Suc、TWC均呈显著正相关(P<0.05),与RWC呈极显著正相关关系(P<0.01),与C和N之间存在极显著负相关关系(P<0.01)、与C/N呈极显著正相关(P<0.01)。SLA、LDMC、SLV可以作为反映黑河下游黑果枸杞适应不同土壤环境的关键叶片水分性状;黑果枸杞叶片C/P与N/P值主要取决于P含量的变化,C/N值主要取决于N含量的变化;叶片N/P值(8.78)<14,反映出黑河下游荒漠黑果枸杞的生长更易受N元素限制;叶片功能性状与土壤表层(0-20cm)盐分之间的关系反映了荒漠植物耐盐抗旱的适应策略。(3)NaCl胁迫试验显示,当NaCl浓度为150mmol·L-1时,黑果枸杞幼苗各器官含水量、干重、幼苗株高值均最高;与对照相比,盐处理能显著提高黑果枸杞叶和茎中的Na+浓度,地上部分Na+浓度高于根部;黑果枸杞根和茎在NaCl胁迫下能较好地维持K+的稳定;与对照相比,50、100、150和200mmol·L-1NaCl分别使黑果枸杞根ST值增加了167%、68%、106%和98%。研究表明,150mmol·L-1NaCl是黑果枸杞最适生长浓度;黑果枸杞幼苗地上部分Na+的积累可以改善地上部分的水分状况;黑果枸杞是一种积盐型植物。(4)复合盐碱胁迫试验显示,总盐浓度在5-25mmol·L-1,A、B、C组(不同碱性)种子萌发指数均高于对照,当总盐浓度大于75mmol·L-1,随盐浓度的增大,各组种子萌发受到抑制;高盐浓度(350mmol·L-1)胁迫下,电解质外渗率最大,并随碱性增强,黑果枸杞叶片电解质外渗率增加;一定盐浓度范围(5mmol·L-1-125mmol·L-1)黑果枸杞叶和茎中维持较稳定的含水量,当盐浓度大于125mmol·L-1,随盐浓度的增大,各组叶和茎中含水量均减少,盐浓度为350mmol·L-1时,各组叶和茎中含水量最少,随碱度增大,含水量减少;一定盐浓度范围(5mmol·L-1-200mmol·L-1)内黑果枸杞幼苗长势良好,当盐浓度大于200mmol·L-1,随盐浓度的增大,各组幼苗存活率均降低,盐浓度为350mmol·L-1时,C、D、E组幼苗存活率最低。结果表明,低浓度总盐(5-25mmol·L-1)和适当的碱性条件可以促进黑果枸杞种子萌发;总盐浓度,总盐浓度与pH间协同交互作用对茎、叶含水量、幼苗存活率影响显著。
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