复合胁迫对降香黄檀幼苗生理生态的影响

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降香黄檀(Dalbergia odorifera T.Chen)为豆科黄檀属的红木树种,为海南特有的一种半落叶乔木,具有较高的经济和药用价值。然而,受人为因素和全球气候变化的影响,热带亚热带地区的温度变化和氮沉降的沉积仍在不断加剧,影响着陆地植物的生长发育。此外,由气候变化导致的极端天气事情(水淹和干旱)发生的频率,也深受世界各国政府和科学家们的广泛关注。前期研究表明,降香黄檀对水淹、干旱、盐及低温胁迫等具有不同程度的适应能力。但是,目前针对水淹和干旱胁迫下邻间植株对降香黄檀的影响还未见报道。此外,前期研究发现,水翁(Cleistocalyx operculatus(Roxb.)Merr.)物种可以提高邻间植株水蒲桃幼苗的耐水淹能力。因此,开展气候变化及邻间植株对降香黄檀幼苗形态生长和生理特性的影响,对揭示降香黄檀幼苗的抗逆性机制,提高人工林栽种的面积,丰富物种多样性具有重要现实意义。综上,本研究以降香黄檀幼苗为研究对象,通过模拟增温(+4℃)和氮沉降(+30 kg N·ha-1·a-1),分析其生长形态、生物量、光合、细胞膜透性等指标,来探究:1)增温和施氮对降香黄檀幼苗形态生长及生理特性的影响。其次,通过模拟水淹(水位维持在土壤表面10 cm处)和水淹后干旱(为田间持水量40%~50%)胁迫的方法,来研究该环境下邻间植株水翁幼苗对降香黄檀的影响,并结合分析形态生长、叶片水势、叶绿素含量、光合荧光参数、抗氧化系统、细胞膜透性、根系活力以及非结构性碳水化合物含量等指标的变化,探究:2)水淹胁迫下,具有较强耐水淹能力的水翁幼苗是否有助于降香黄檀幼苗生长和耐水淹能力的提高;3)水淹后干旱胁迫下,拥有较多不定根的水翁幼苗是否会影响邻间植株—降香黄檀幼苗的生长发育和生理适应的能力。主要研究结论如下:(1)经过了120天的增温、施氮以及增温×施氮处理之后。与对照相比,增温、施氮以及增温×施氮处理均促进了降香黄檀幼苗的生长形态发育、增加了生物量的积累、光合参数、最大光化学量子产量、叶片硝酸还原酶及根系活力,但降低了叶片相对电导率和丙二醛含量;增温×施氮处理下,降香黄檀幼苗的生物量积累、光合参数、最大光化学量子产量、叶片硝酸还原酶及根系活力的增幅最大,而叶片相对电导率和丙二醛含量降幅最显著。并通过模糊隶属函数分析说明增温×施氮处理下,降香黄檀幼苗的生长发育和生理特性最佳。(2)经过了70天的水淹胁迫处理之后,降香黄檀的成活率为83.33%,邻间植株水翁的成活率为100%,说明水翁比降香黄檀幼苗的耐淹能力强。与对照组混种模式相比,纯种种植模式的降香黄檀幼苗生长状态最好,具有最高的生物量积累、根系活力、叶绿素含量、光合荧光参数,以及最低的抗氧化酶活性和细胞膜透性(相对电导率、丙二醛含量);然而,水淹胁迫下,显著降低了降香黄檀幼苗的生物量积累、叶绿素含量、光合荧光参数,提高了抗氧化酶活性和活性氧物质、以及细胞膜物质、渗透调节物质的含量。水淹胁迫下,与水淹纯种种植模式相比,混种模式具有较高的叶绿素含量、光合荧光参数,较低的相对电导率、可溶性蛋白、脯氨酸、活性氧物质、非结构性碳水化合物、抗坏血酸含量,但均未达到显著性差异。并通过模糊隶属函数分析说明正常水分处理下,纯种模式对降香黄檀幼苗生长发育和生理适应效果最好,水淹胁迫下,混种模式的降香黄檀幼苗的生长发育受到抑制,但是可通过改善生理适应的响应来应对水淹胁迫。(3)经过了40天的水淹后干旱胁迫处理之后,降香黄檀的成活率为100%,邻间植株水翁的成活率也为100%,说明两物种均具有一定的抗旱能力。与对照组混种模式相比,纯种种植模式的降香黄檀具有更高的株高增长量、叶面积、光合能力、更低的叶片水势、脯氨酸、可溶性蛋白含量、抗氧化酶活性以及细胞膜透过性;而水淹后干旱胁迫下,与水淹组混种种植模式相比,纯种种植模式的降香黄檀幼苗具有更高的叶片增/减数、叶面积、叶绿素含量以及净光合速率,更低的叶片水势、淀粉含量、丙二醛含量以及抗氧化酶活性。并通过模糊隶属函数分析说明正常水分处理下,纯种模式对降香黄檀幼苗生长发育和生理适应效果最好,水淹后干旱胁迫下,纯种模式下的降香黄檀表现出更好的生长发育和生理适应能力。综上所述,增温和施氮处理下,降香黄檀幼苗生长发育的促进作用最大。水淹胁迫处理下,混种模式的水翁抑制了降香黄檀的生长发育,但混种模式下有利于改善降香黄檀幼苗在生理适应方面的水淹耐受性。水淹后的干旱胁迫下,拥有较多不定根的水翁幼苗却抑制了降香黄檀幼苗的生长发育与生理适应响应。其结果可为拓展降香黄檀人工林的栽培范围和河岸带的配置模式提供一定的理论参考依据。
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