植物对干旱胁迫响应的研究进展

水分是决定植物能否正常生长的重要因素,概述了植物体面临水分胁迫信号时的响应机制,主要包括面临干旱胁迫信号时,植物体叶片及根系发生的一系列形态结构与生理生化变化,以期为开展干旱胁迫研究提供基础理论依据。     

干旱胁迫对杨树幼苗生长的影响

干旱是主要的环境胁迫因子之一,严重影响植物的分布与生长发育。通过选用辽宁阜新章古台沙地1年生杨树幼苗为材料,采用盆栽控水方法研究了不同土壤水分处理对幼苗生长状况、生物量分配、叶面积、组织器官含水量及水分利用效率等指标的影响。结果表明:干旱胁迫抑制了杨树幼苗株高和基径的生长,降低了叶片和茎生物量的积累,然而却增加了根系生物量,杨树将更多的碳水化合物分配到地下部分,导致其单位质量的根系更长,有利于其吸收水资源;同时轻度胁迫下,杨树幼苗增加了茎和根系的含水量,提高了水分利用效率;在科尔沁沙地,栽植杨树幼苗保证生长存活的最低土壤含水量为10.72%。     

不同干旱胁迫对榆树幼苗根叶形态的影响

以科尔沁沙地1年生榆树幼苗为材料,采用盆栽控水方法,设置适宜条件、轻度、中度和重度干旱胁迫等4个水分处理梯度,研究干旱胁迫对榆树幼苗含水量、水分利用效率以及叶片面积、比叶面积和比根长的影响。结果表明:随着干旱胁迫程度增加,幼苗叶片含水量逐渐降低,茎含水量先升高后降低,根系含水量在轻度和中度胁迫下大于适宜条件;叶片面积在适宜条件和轻度胁迫下显著增加,在中度胁迫下下降;比根长和水分利用效率随着干旱胁迫程度增加而增加;重度干旱胁迫下幼苗无法存活。在科尔沁沙地,栽植榆树幼苗保证存活生长的最低土壤含水量为7.15%。     

盐胁迫对中山杉无性系幼苗光响应曲线的影响

以中山杉1年生扦插苗为试验材料,采用营养液培养的方法,分析在NaCl盐分胁迫下中山杉4个无性系的光响应曲线及相关参数,进而比较无性系间及其与各自对照处理间的差异.研究表明:中山杉叶片净光合速率与光合有效辐射之间的变化关系采用叶子飘构建的光响应新模型进行拟合,模拟结果与实际观测值相关度较高,能够反映中山杉幼苗光合速率在不同光强作用下的响应特征.盐胁迫处理60天后,在125 mmol/L的盐分浓度胁迫下,中山杉4个无性系间的光响应曲线和最大净光合速率有明显差异.在对照和盐分胁迫条件下,无性系间的最大净光合作用能力排序一致,即中山杉118>146>1>302,中山杉118在盐胁迫下具有最高的光饱和点.气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)各无性系之间表现出相似的变化趋势.     

干旱胁迫对榆树幼苗生物量分配的影响

干旱是主要的环境胁迫因子之一,严重影响植物的分布与生长发育。通过选取辽宁阜新章古台沙地1年生榆树幼苗为材料,采用盆栽控水方法,设置田间持水量80%、60%、40%和20%等4个水分处理梯度,研究干旱胁迫对榆树幼苗株高、基径及叶片、茎和根系生物量分配的影响。结果表明:随着干旱胁迫程度增加,幼苗茎和根系的生物量逐渐降低;但轻度干旱胁迫增加了株高和基径的生长,提高了叶片生物量,以抵御干旱胁迫的影响。中度干旱胁迫下,增加了根系生物量分配的比例,从而更利于获取水分资源适应干旱环境;重度干旱胁迫下幼苗无法存活。在科尔沁沙地,栽植榆树幼苗保证存活生长的最低田间持水量为40%。     

干旱胁迫对小叶红叶石楠光合及其他生理作用的影响

以2年生小叶红叶石楠扦插苗为研究对象,通过盆栽控水试验,测定在不同程度的干旱胁迫下叶片相对含水量、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量、可溶性糖、可溶性蛋白及光响应等生理指标,以分析其生理响应。结果表明:(1)在轻度和中度干旱胁迫下,叶片相对含水量、MDA、脯氨酸和可溶性糖含量与对照之间无显著(P0.05)差异,而可溶性蛋白含量显著低于对照(P0.05);在重度干旱胁迫下,叶片相对含水量显著下降,仅为对照的47.16%;MDA含量快速升高且显著高于对照;脯氨酸含量则急剧上升,极显著高于对照;而可溶性糖含量显著下降;可溶性蛋白含量与对照之间没有显著性差异;(2)随着干旱胁迫强度的加剧,小叶红叶石楠光合速率、光饱和点以及表观量子效应均呈下降趋势;(3)综合分析各生理指标,认为小叶红叶石楠在干旱胁迫下,通过减少叶片相对含水量,增加渗透调节物质,降低光合速率等生理响应,来抵御干旱胁迫对其的影响。     

水热胁迫对3个树种苗期部分光合特性的影响

在人工气候箱中40℃高温下设计3个土壤水分梯度(分别为田间持水量的70%、55%、40%,即正常水分、轻度胁迫、重度胁迫),采用盆栽试验,模拟干热河谷车桑子(Dodonaea viscosa)、赤桉(Eucalyptus camaldulensis)、大叶相思(Acacia auriculiformis)苗期的光响应曲线和CO2响应曲线。结果表明:3个树种苗期的最大净光合速率均随水分胁迫加剧而下降,羧化效率、光呼吸速率均为先升后降,车桑子和赤桉各指标变化平缓,大叶相思对胁迫最为敏感。非直角双曲线模型较好地拟合了3个树种的光合特征参数。     

干旱胁迫对3种木本植物酶活性的影响

为研究植物对干旱胁迫的适应能力,采用人工模拟干旱胁迫的方式,以金叶莸、圆柏和忍冬为材料,分析其过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶在干旱处理下活性的变化。结果表明:3种绿化植物过氧化氢酶活性的变化随着干旱胁迫的加剧总体趋势大致相同,在处理的第1~10天酶活性缓慢下降,处理的第10~20天酶活性变化剧烈,第10~14天,3种绿化植物酶活性急速上升,并在14d时达到最大值,14~20d酶活性又大幅度下降。过氧化物酶活性的变化趋势也大致相同,从第1~14天都呈现缓慢波动上升的趋势,14~20天,3种植物的酶活性都急速上升,圆柏的酶活性最高。3种植物在活性氧防御系统中,3种酶协同作用,但前期起主要作用的是过氧化物酶和多酚氧化酶,过氧化物酶起互补作用,在重度胁迫下发挥主要作用。     

盐胁迫对2个灌木柳无性系光响应特征的影响

以2个灌木柳无性系(盐敏感型JW9-6和耐盐型JW2372)为试验材料,在温室水培条件下研究不同质量浓度盐(0,3,6 g/L)处理3 d对其光响应特征的影响。结果表明:2个无性系的最大净光合速率、饱和光强、表观量子效率和气孔导度均随盐质量浓度的升高而逐渐降低;根据气孔导度随光照度变化趋势的研究结果,认为6 g/L盐质量浓度处理引起JW2372和JW9-6光合速率下降的原因分别是气孔因素和非气孔因素;相同盐质量浓度处理条件下JW2372光响应特征参数受影响比JW9-6小,对光照强的利用能力更高。     

干旱胁迫对科尔沁沙地南蛇藤幼苗生理及光合特性的影响

采用控水法研究干旱胁迫对南蛇藤(Celastrus orbiculatus)幼苗叶片生理及光合特性的影响。结果表明:干旱胁迫强度增加,南蛇藤叶片的相对水分亏缺、丙二醛等生理指标增大,叶片受到的损害增大;净光合速率、气孔导度等光合参数指标下降,叶片光合作用降低。在重度干旱胁迫下,南蛇藤依然存在光合作用,说明南蛇藤能够适应半干旱地区土壤水分亏缺的生存条件,可以在科尔沁沙地南缘进行造林。     

科尔沁沙地极端气候条件对外来树种影响的研究

科尔沁沙地在1999~2002年出现了持续时间最长的干旱期和极端最低气温。一些外来树种发生了树冠干枯和植株枯死。遭受冻害的外来树种有华山松、侧柏、刺槐、臭椿、槐树、大扁杏和山楂等18种。在干旱期间杨树固沙林枯死率比较高,达8%~33%,樟子松耐旱抗寒,林分枯死率比较低,为0~6%。最不耐旱的树种是落叶松,其次是沙地云杉和枯枥木花曲柳。比较耐旱的树种有油松、东宁赤松、怀槐、暴马子、榆树、刺榆和桑树。     

科尔沁沙地适宜造林树种应用及综合治理技术探析

为探讨沙地治理模式和技术,将科尔沁沙地按坡度大小分成2个类型,即平缓型和起伏较大型.平缓型主要采用农林结合方式进行治理,选择适宜沙地快速生长的树种与矮秆经济作物间作,形成林农复合生态系统,提高平缓型沙地的经济效益;起伏较大型沙地治理采用乔、灌、草结合模式,少量使用适宜沙地生长的乔木,减少树木蒸腾量,大量使用适宜沙地生长...     

科尔沁沙地3种灌木根际土壤pH值及其养分状况

根际一般是指根土界面数毫米范围内受根系影响的土壤区,它是水分和矿质养分进入根系、参与生物循环的门户,同时也是根系自身活动和代谢对土壤影响最直接、最强烈的区域(刘建军等,1998; 杨玉盛,1998).根际区具有许多不同于原土体的物理、化学和微生物学特性,如根际土壤微生物量及活性高于非根际区(焦如珍等,1999); 根际养分离子浓度与非根际区不同(曾曙才等,2003); 根际土壤pH值与非根际区不同(马健等,1998).     

章古台沙地造林树种选择试验

通过对比栽培试验分析,选择出适宜章固台沙地造林应用的乡土树种刺榆(Hemiptelea davidii)、小叶朴(Celtes Bengeana)、黑桦(Betulasp.),外来树种铅笔柏(Sabina virginiana)和新疆大叶榆(Ulmus laevis)等造林树种。乡土树种在极端气候条件下没有出现任何干枯死亡现象,表现稳定。刺榆的生长量超过大果榆和家榆,小叶朴和桦树也表现出适应性强的特性。引种的外来树种,铅笔柏和新疆大叶榆,虽然在前2～3年发生枯梢现象,但总生长量已超过或接近对照树种,可以在营造混交林中应用。刺榆和铅笔柏选出了不同形态类型,经过不断选择,选育出具有不同形态的树木,可以在不同目的造林中应用。     

3种紫金牛属植物光合光响应特性的研究

利用LI-6400便携式光合测定系统对人工遮阳栽培的东南紫金牛、朱砂根、红凉伞3种紫金牛属植物叶片进行光模拟试验,结果表明在低光照下,随着光合有效辐射强度(PARi)的增强,3种植物的净光合速率(Pn)增大,蒸腾速率(Tr)加大,叶温(Tf)均升高,气孔导度(GS)迅速增大,胞间CO2浓度(Cj)值下降,水分利用效率(WUE)增加.当PARi达到400lanol·m-2·s-1时,出现了明显的光抑制现象;当PARi达到800μmol·m-2·s-1时,Gs下降,气孔运动受到影响.3种植物的光合饱和点(LSP)在199.251 8～281.5106μmol·m-2·s-1,光补偿点(LCP)在11.934 0～51.678 9μmol·m-2·s-1,最大WUE为2.27～7.56μmolCO2·mmol-1H2O,说明3种植物耐阴喜湿的特性,可以适应室内的生态环境.对3种植物进行对比分析表明,东南紫金牛的LSP及LCP相对较高,Tr比较大,Tf变幅小,Gs大,说明东南紫金牛与朱砂根及其变种红凉伞相比.有较好的适应强光的能力,生长势强.     

干旱胁迫下5种幼苗光合特性的研究

以该区年龄相同的5种主要植被恢复树种车桑子、滇柏、侧柏、花椒和香樟幼苗为研究对象,通过盆栽控水试验,测算其在不同水分梯度下的叶绿素相对含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度以及水分利用效率等生理生态指标,系统比较各参数的适应性变化及其差异性分析,结果表明：（1）随着干旱胁迫的加剧,5种幼苗叶片叶绿素相对含量呈现不同的变化趋势,车桑子逐渐降低,侧柏和滇柏先降后升,花椒和香樟先升后降;（2）各光合生理生态参数也呈现不同的变化规律：随干旱胁迫的加剧,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均逐渐降低,且在中度和重度干旱胁迫时极显著降低,其中在重度干旱胁迫时,侧柏的净光合速率最低比对照下降了100.5%,下降幅度最大;胞间CO2浓度在轻度干旱胁迫时下降,中度和重度干旱胁迫时上升;水分利用效率在轻度和中度干旱胁迫时增加,重度干旱胁迫时下降,其中香樟的水分利用效率在重度干旱胁迫时仍是对照的1.05倍;（3）综合分析各项生理生态参数,5种幼苗均能耐受一定程度的干旱胁迫,但香樟的控水耐旱能力明显高于其它4种树种,更能适应石漠化地区的生态环境。     

干旱胁迫下5种幼苗光合特性的研究

以该区年龄相同的5种主要植被恢复树种车桑子、滇柏、侧柏、花椒和香樟幼苗为研究对象,通过盆栽控水试验,测算其在不同水分梯度下的叶绿素相对含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度以及水分利用效率等生理生态指标,系统比较各参数的适应性变化及其差异性分析,结果表明：（1）随着干旱胁迫的加剧,5种幼苗叶片叶绿素相对含量呈现不同的变化趋势,车桑子逐渐降低,侧柏和滇柏先降后升,花椒和香樟先升后降;（2）各光合生理生态参数也呈现不同的变化规律：随干旱胁迫的加剧,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均逐渐降低,且在中度和重度干旱胁迫时极显著降低,其中在重度干旱胁迫时,侧柏的净光合速率最低比对照下降了100.5%,下降幅度最大;胞间CO₂浓度在轻度干旱胁迫时下降,中度和重度干旱胁迫时上升;水分利用效率在轻度和中度干旱胁迫时增加,重度干旱胁迫时下降,其中香樟的水分利用效率在重度干旱胁迫时仍是对照的1.05倍;（3）综合分析各项生理生态参数,5种幼苗均能耐受一定程度的干旱胁迫,但香樟的控水耐旱能力明显高于其它4种树种,更能适应石漠化地区的生态环境。     

干旱胁迫对两种速生树种叶绿素含量的影响

以竹柳和尾巨桉2种速生树种为试材进行干旱胁迫模拟盆栽试验,通过对比干旱胁迫后叶片中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素（a＋b）含量以及叶绿素（a/b）值的变化,对供选树种进行抗旱性能分析与评价,为在华南地区选育优良的抗旱、节水速生树种提供重要的理论支持和参考依据。试验结果表明,两个树种在干旱胁迫下均表现出叶绿素a含量逐渐降低的趋势,尾巨桉降幅为70.2%,竹柳为55.5%;叶绿素b、叶绿素（a＋b）含量先缓慢增加后降低,叶绿素b含量与正常水分条件相比变化较小,叶绿素（a＋b）含量的变化主要由叶绿素a引起,竹柳的叶绿素（a＋b）含量变化幅度小于尾巨桉。叶绿素（a/b）值呈现先降低后升高的变化趋势,最小值均出现在干旱胁迫第9 d,且竹柳的降幅小于尾巨桉。经过对各项指标的综合分析并结合植物的抗旱性表现,得出竹柳比尾巨桉的适应性强,抗旱性能较好。     

阜新地区3种沙地造林树种的抗旱性比较研究

为筛选阜新地区最佳沙地抗旱树种,以荆条、刺槐和文冠果等3树种的1年生苗木为研究对象,从抗氧化酶活性和渗透调节物质两方面对该3种树种苗期的抗旱生理指标进行了测定,并综合比较了3个树种对干旱胁迫的响应能力。结果表明,3树种均具有良好的抗旱水平,抗旱能力强弱顺序为文冠果荆条刺槐。