沙漠葳对土壤水分变化的生理生态响应

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:youguxinzhu2009
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将美国西部引进的沙生灌木沙漠葳的2年生实生苗盆栽于土壤含水量分别为田间持水量的80%~90%(轻度土壤胁迫—LWS)、50%~60%(中度土壤水分胁迫—MWS)和20%~30%(重度土壤水分胁迫—HWS)条件下15~90d,研究沙漠葳对土壤水分胁迫的生理生态响应。结果表明: 1.土壤水分胁迫下,沙漠葳叶片的水势(Ψs)、自由水(Va)和相对含水量(RWC)降低,束缚水(Vs)、水分饱和亏(WSD)和Vs/Va比值增大,叶片保水力减弱,蒸腾速率(Tr)加快,而组织总含水量基本保持稳定。各指标对土壤水分胁迫响应的敏感性有所不同。与LWS相比,MWS并未使RWC、WSD和保水力发生显著变化,而HWS才使三者发生显著变化,MWS和HWS均使Ψs、Vs、Va、Vs/Va比值和Tr发生显著变化。8月份HWS下叶片的Ψs、Va和RWC分别在LWS的基础上降低了48.81%、52.4%和6.29%,而Vs、WSD、Vs/Va比值和Tr则分别上升了100.9%、109.98%、145.5%和62.18%。随气候的季节性变化,不同土壤水分条件下沙漠葳的Ψs、Vs、Va、Tr等也表现出明显的月变化特征。 2.土壤水分胁迫下,沙漠葳的净光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)和光补偿点(LCP)显著降低,暗呼吸速率(DRR)减弱。LWS、MWS和HWS下Pn日平均值在7月份分别为8.19μmolm-2s-1、7.98μmolm-2s-1和0.86μmolm-2s-1,8月份分别为9.42μmolm-2s-1、8.38μmolm-2s-1和5.65μmolm-2s-1,9月份分别为4.74μmolm-2s-1、3.19μmolm-2s-1和2.73μmolm-2s-1。在LWS、MWS和HWS条件下,LCP分别为321.7μmolm-2s-1、180.6μmolm-2s-1和373.5μmolm-2s-1,DRR分别为5.08μmolm-2s-1、3.28μmolm-2s-1和7.53μmolm-2s-1。随环境因子的变化,三种土壤水分条件下Pn均表现出明显的光合日进程和月进程,7月份LWS和MWS下Pn表现为双峰“旗形曲线”,具有一定的光合“午睡”现象,而HWS下Pn则为单峰“旗形曲线”,三种处理在8、9月份的Pn均呈单峰“旗形曲线”。7、8、9月份,HWS下的WUE分别在LWS的基础上降低了86.2%、54.6%和54.9%。HWS条件下沙漠葳的LCP和DRR分别在LWS的基础上下降了51.65%和56.4%。 3.土壤水分胁迫下,沙漠葳的生物量显著降低,根茎比增加,叶面积变小,主根伸长,单株叶片数、分枝数、侧根数明显减少,比叶面积(RLA)上升,生长发育受到抑制。与LWS下的干生物量相比,MWS下叶、茎、主根和侧根的生物量分别降低了61.05%、36.93%、45.15%和18.48%,而HWS下则分别降低了89.61%、79.05%、74,07%和63.78%。MWS和HWS的总生物量分别在LWS的基础上下降了40.89%和77.08%,根茎比则分别增大了15.33%和86%,根茎比由LWS下的0.83上升到HWS下的1.55。水分胁迫下各构件生物量降低幅度的大小顺序为:叶>茎>主根>侧根,反映了该树种在追求产量和生存间的平衡上表现出较高的敏感性。 4.沙漠藏在对土壤水分胁迫的生理生态反应上表现出较好的整体性,在长期土壤水分胁迫下,它主要以低的Ws、高V岁Va和强Tr,并通过降低Pn、LCP、DR只和调整生物量的分配来适应土壤干旱。土壤水分胁迫下Tr增大的原因可能跟沙漠威本身气孔调节的阑值较低有关,也可能跟其在原产地气候环境下形成的保护性反应有关。在LWS和MWS的初期,Pn的下降可能主要受气孔限制因素的影响,随着胁迫期的延长和胁迫的加重,Pn的降低则可能由气孔限制因素影响为主逐步转向以非气孔限制因素影响为主。 5.沙漠藏具有一定的渗透调节能力,并对干旱环境具有一定的生态适应性。但其叶片容易受到干旱胁迫的伤害,耐旱生产能力较差。单从抗早性推断,沙漠藏可能较难适存未来干旱区不断旱化的气候环境,在当前气候条件下也不宜在干旱沙区推广造林,更不能作为干旱荒漠生态林的主栽树种。但可作为湿润、半湿润沙地的流沙固定树种。在人工补充灌水的情况下,也可作为园林绿化树种和防护林树种在干早、半干旱荒漠地区推广。也可作为水土保持树种,在土壤蒸发量较小、而降雨量较多的黄土丘陵区推广。关键词:生理生态响应沙漠威土壤水分胁迫水分生理光合特征生物量
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