不同生長階段沙地彰武松與樟子松抗逆生理特性比較研究.pdf

1、為客觀評價彰武松(Pinus densiflora var.zhangwuensis)的抗逆性及更好的理解其抗性機理,本次研究以4a生彰武松和樟子松(P.sylvestris var.mongolica)為試材開展了抗逆性試驗。通過盆栽控水試驗,對彰武松、樟子松苗木在不同水分梯度下形態(tài)指標和葉片內(nèi)丙二醛(MDA)、過氧化氫酶(CAT)、葉綠素(Ch1)、脯氨酸(Pro)和葉片含水率(LWC)5項抗旱生理指標進行了測定。結(jié)果表明:彰武松總

2、干重、根干重、莖干重和根莖比等四個指標都顯著高于樟子松,而單片針葉面積顯著小于樟子松,針葉厚度略大。在不同水分梯度下,彰武松的MDA含量都小于樟子松,CAT活性、Pro含量都高于樟子松。輕度干旱區(qū)(40％FMC,SWP=-4.82bar)樟子松葉片中MDA、CAT和Pro較對照區(qū)(100%FMC,SWP=-2.81bar)均呈現(xiàn)上升趨勢,在中度干旱區(qū)(30%FMC,SWP=-10.35bar)這三個指標繼續(xù)明顯升高,在重度干旱區(qū)(20%

3、FMC,SWP=-20.41bar)它們達到了最大值;而輕度干旱區(qū)中彰武松葉片的這三個生理指標反而低于對照區(qū),在中度干旱區(qū)它們才開始增大,尤其是CAT活性較對照區(qū)顯著增加,這些指標也在重度干旱區(qū)中達到了最大值。這表明彰武松幼苗在更低的土壤含水率下才表現(xiàn)出脅迫傷害,并且在開始受到脅迫傷害時就迅速提高了保護酶(CAT)活性,增加了滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量(Pro),實現(xiàn)了對干旱脅迫較強的忍耐性和較好的適應(yīng)性。在不同水分梯度下,彰武松Ch1含量和LW

4、C均大于樟子松,這兩個指標在同一樹種中的變化趨勢也相同,大小排序均為:對照區(qū)>輕度干旱區(qū)>中度干旱區(qū)>重度干旱區(qū)。
　　 本次研究通過采用盆栽試驗法研究NaC1、Na2CO3、NaHCO33種單鹽脅迫及NaOH堿脅迫對苗木生長和葉片生理生化指標的影響。栽培基質(zhì)為章古臺當?shù)丶毶?在設(shè)置鹽脅迫處理時,使基質(zhì)總鹽量為4g·kg-1;設(shè)置NaOH脅迫,使基質(zhì)Ph值達9.0。結(jié)果表明:彰武松苗木在鹽堿脅迫下受害級別較小,根系忍耐指數(shù)(RT

5、I)較大。鹽堿脅迫下彰武松葉片丙二醛(MDA)含量沒有顯著提高,而在脅迫誘導(dǎo)下,過氧化氫酶(CAT)活性顯著提高,最大增幅是對照的22.6倍。鹽堿脅迫下彰武松葉片葉綠素(Ch1)含量降幅較小,葉片含水率(LWC)有所提高。樟子松與彰武松表現(xiàn)出了不同規(guī)律,鹽堿脅迫下其MDA含量均提高(NaC1處理)和顯著提高(其他三個處理),但其CAT活性沒有顯著提高。鹽堿脅迫下樟子松葉片Ch1含量顯著降低,Na2CO3、NaHCO3及NaC1處理下樟子

6、松Ch1含量分別是對照的36.2%、21.7%和62.3%。另外,脅迫下樟子松LWC有所下降。初步結(jié)論:彰武松通過提高CAT活性和維持較高Ch1和LWC含量保證了其較高的耐鹽堿性,其耐鹽堿性高于樟子松。彰武松針葉內(nèi)Fe元素含量較高是其保持較高CAT活性和Chl含量的一個原因,而Zn、Cu元素含量較高也與其抗性強有關(guān)。對于彰武松來說,鹽堿脅迫并未造成干旱脅迫,因此其生長受到的抑制并不是干旱脅迫造成的,而是由鹽堿脅迫引發(fā)的離子毒害和養(yǎng)分不平

7、衡等原因造成的。
　　 本次研究通過采用冰箱冷凍方法,對兩個樹種開展了不同溫度梯度的抗寒脅迫試驗。將電導(dǎo)法和生理生化法相結(jié)合,通過對脅迫前后苗木葉片相對電導(dǎo)率和生理生化指標(MDA、CAT、Pro、可溶性糖SS)進行測定,試圖鑒定兩個樹種的抗寒性并明確它們的抗寒機理。結(jié)果表明:經(jīng)抗寒性鍛煉后,彰武松和樟子松的半致死溫度分別為-54.23℃和-50.34℃,表明二者均是抗寒性較強的樹種,低溫適應(yīng)后彰武松抗寒性略高于樟子松。伴隨脅迫

8、程度的加深,兩個樹種的Pro和ss變化模式基本相同,而CAT活性變化模式有所不同。在低于-20℃之后,彰武松CAT活性逐漸升高,而樟子松則保持恒定。在各溫度梯度下,彰武松Pro和SS含量低于樟子松,而CAT活性高于樟子松。彰武松和樟子松抗寒機理略有不同:從各指標數(shù)量上看,彰武松側(cè)重于啟動抗氧化酶活性而抵御脅迫傷害,而樟子松側(cè)重于利用滲透調(diào)節(jié)能力來增強抗寒性。從各指標變化隨脅迫程度的變化趨勢看,在輕度低溫脅迫下,兩個樹種均通過提高滲透調(diào)節(jié)

9、物質(zhì)(Pr0和SS)含量來增加抗寒性;在能造成脅迫傷害的重度低溫脅迫下(-40℃～-60℃),彰武松提高了CAT活性,并且維持了SS增量,使其MDA含量增幅較小,而樟子松沒有這樣的機制。
　　 本次研究還采用Li-6400光合測定系統(tǒng)對性成熟(18a)階段彰武松和樟子松光合及蒸騰指標不同季節(jié)日變化進行了測定,并采用切枝蒸騰法對兩個樹種葉片氣孔蒸騰和角質(zhì)層蒸騰進行對比測定,評價了氣孔開閉敏感性,探討了兩個樹種光合生產(chǎn)與蒸騰耗水特性

10、。結(jié)果表明:在同樣生境條件下,彰武松比樟子松有較大的光合速率(Pn)和較小的蒸騰速率(Tr)。在5月和7月,彰武松的Pn和Tr日變化呈現(xiàn)明顯雙峰型,其Pn和Tr“午休”現(xiàn)象均主要受氣孔限制;在10月呈單峰型。樟子松的Pn和Tr日變化在整個生長季均呈單峰型,而且,彰武松日光合量(DAP)均高于樟子松,是樟子松的163.4%(5月)、211.1%(7月)和183.6%(10月)。光響應(yīng)曲線參數(shù)表明:在不同月份,彰武松最大光合速率(Pmax)

11、均大于樟子松,且光飽和點(LSP)較高,光補償點(LCP)較低。在任意被測時刻,彰武松氣孔導(dǎo)度(Gs)和Tr都小于樟子松。彰武松具有較小氣孔和角質(zhì)層蒸騰速度,并且在同樣干旱條件下,彰武松氣孔下陷,其氣孔的開閉反應(yīng)更加敏感。彰武松水分利用效率(WUE)較高,約是樟子松的2.29倍。彰武松單位面積葉氮含量(Narea)和光合氮素利用效率(PNUE)較高,且葉肉胞間氣相導(dǎo)度(gias)較大。彰武松氣孔直徑和密度均較小也是其能保持較小Gs、Tr