浑善达克沙地黄柳生理生态适应性研究
【摘要】：
黄柳作为浑善达克沙地重要的固沙先锋灌木,对沙地生态环境的改善起着十分重要的作用,本研究对黄柳的形态结构适应性、种子天然更新规律以及人工更新复壮、生理适应性等方面进行了一系列的探索研究,揭示了黄柳在沙地的生理生态适应对策,论文通过研究得出了以下主要结论:
黄柳叶片叶肉全栅化,为等面叶,上、下表皮细胞外壁加厚且均具角质层,是典型的沙生灌木的形态结构特征;由于小生境的不同,叶片在形态结构上亦表现有差异,抗旱性大小顺序依次是:流动沙丘的黄柳半固定沙丘的黄柳固定沙丘的黄柳丘间低地小红柳。黄柳叶片具有较厚的角质层、叶肉全栅化、没有海绵组织分化等旱生植物的特征,因此,从叶片的形态解剖结构角度来分析,也证实了其是旱中生灌木。
通过对黄柳从栽植开始到长势旺盛时的根系分布特征和生物量的研究发现:人工栽植黄柳的根系主要由直径2.0mm的中根和细根构成,其中又以直径0.5mm细根所占比例最高,其数目占剖面根系总数的50%以上。根系主要分布在10～30cm的土层中,以吸收这一土层内的水分和养分;根系重量在各土层中呈随土层深度加深而降低的分布趋势;根系呈水平分布,水平根发达,随着植株的不断生长,这一特征愈加明显。
黄柳种子萌发和幼苗生长受多种环境因子的影响,黄柳种子对水分条件敏感,发芽的适宜土壤含水量为3%～20%;种子萌发需要沙土覆盖,适宜覆沙厚度为0.1～0.4 cm,但当沙埋厚度超过0.6cm时,种子出苗就会受到抑制;种子发芽的适宜温度为15℃～35℃,当温度高于45℃时种子将不能萌发,且种子最终死亡;黄柳种子是光中性种子,光照和黑暗条件下的发芽率无显著性差异;幼苗的耐热性较强,40℃处理下幼苗才出现热害症状,并且热害症状发展缓慢,60℃处理下90min后幼苗才会干枯死亡;在室内贮藏条件下,黄柳种子的寿命为120d左右。
结合野外调查情况和实验室实验可看出,黄柳的种子萌发和幼苗生长受多种自然因子的影响,黄柳是采用多种子、高萌发、低存活的繁殖策略以适应沙地环境,属于r型对策者。黄柳有种子更新和萌蘖更新两种更新方式,但由于种子发芽和幼苗的形成受温度、水分及沙埋情况等多项因子的综合影响,种子更新困难。
随着沙丘的逐渐固定,黄柳地上部分逐渐老化,开始出现衰退甚至逐渐死亡现象,这时可利用黄柳具有萌蘖的特性,采取人工平茬措施,达到复壮更新的目的,平茬灌丛新生枝条长度比未平茬灌丛约长150cm,最长当年生新枝达277cm;平茬灌丛新生枝基径也比未平茬的约粗0.5cm,最粗的为1.32cm;平茬黄柳灌丛叶片长平均约为8cm,叶宽平均约为0.6cm,而未平茬灌丛叶片平均长为5.3cm,叶片宽平均为0.4cm。可见,平茬不但增加了黄柳灌丛的生物量,亦提高了家畜可食部分(叶+嫩茎)的比例,同时增大了郁闭度,增强了防风固沙效果。
在水分亏缺条件下,黄柳叶片含水量和相对含水量较多,束缚水含量高,持水能力较强;随着水分亏缺程度的增加,黄柳叶片的可溶性糖含量和Pro含量均增加,对黄柳均有渗透调节作用;黄柳SOD活性和POD活性增加,且与CAT的进行了较好的协调作用,以减缓自由基对细胞膜系统的伤害;黄柳叶片中MDA含量逐渐增加,说明膜系统的伤害程度也随水分亏缺程度的增加而加剧。因此,在生理特性上,黄柳亦表现出了对沙地干旱环境的适应特性。
【关键词】：浑善达克沙地 黄柳 生理生态 适应性 【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S793.9
【目录】：
- 摘要3-5
- Abstract5-10
- 1 前言10-16
- 1.1 研究背景、目的和意义10-13
- 1.2 国内外研究现状13-15
- 1.3 研究内容15-16
- 1.3.1 形态结构适应性15-16
- 1.3.2 种子更新规律和人工更新复壮研究16
- 1.3.3 生理适应性的研究16
- 2 浑善达克沙地概况16-20
- 2.1 自然状况16-19
- 2.1.1 地理位置及分布16-17
- 2.1.2 地质地貌17
- 2.1.3 气候17-18
- 2.1.4 水文18
- 2.1.5 土壤18
- 2.1.6 植被18-19
- 2.2 社会经济状况19-20
- 3 生态生物学特性20-21
- 4 形态结构适应性的研究21-37
- 4.1 不同生境下叶片解剖结构的对比观察21-28
- 4.1.1 引言21-22
- 4.1.2 材料与方法22
- 4.1.3 结果22-25
- 4.1.4 分析与讨论25-26
- 4.1.5 小结26-28
- 4.2 人工栽植黄柳的根系分布特征及生物量研究28-37
- 4.2.1 引言28-30
- 4.2.2 材料与方法30
- 4.2.3 结果30-34
- 4.2.4 分析与讨论34-36
- 4.2.5 小结36-37
- 5 种子更新规律和人工更新复壮研究37-58
- 5.1 种子更新规律调查研究37-40
- 5.1.1 引言37
- 5.1.2 材料与方法37
- 5.1.3 结果37-38
- 5.1.4 分析与讨论38-40
- 5.2 种子发芽和幼苗生长特性的研究40-54
- 5.2.1 引言40-43
- 5.2.2 材料与方法43-44
- 5.2.3 结果44-49
- 5.2.4 分析与讨论49-52
- 5.2.5 小结52-54
- 5.3 人工更新复壮研究54-58
- 5.3.1 引言54
- 5.3.2 材料与方法54-55
- 5.3.3 结果55-57
- 5.3.4 分析与讨论57-58
- 6 生理适应性的研究58-79
- 6.1 引言58-61
- 6.1.1 水分生理58-59
- 6.1.2 渗透调节59-60
- 6.1.3 膜系统保护酶60
- 6.1.4 植物细胞膜与膜脂的变化60-61
- 6.2 材料与方法61-65
- 6.2.1 实验材料的处理61
- 6.2.2 RWC 和RWD 的测定61-62
- 6.2.3 束缚水和自由水含量的测定62
- 6.2.4 叶片细胞膜透性测定62
- 6.2.5 可溶性糖含量的测定62-63
- 6.2.6 Pro 含量的测定63
- 6.2.7 SOD 活性和MDA 含量的测定63-64
- 6.2.8 POD 活性测定64
- 6.2.9 CAT 活性测定64-65
- 6.3 结果65-74
- 6.3.1 离体失水时间对 RWC 和 RWD 的影响65-66
- 6.3.2 离体失水时间对束缚水和自由水含量的影响66
- 6.3.3 离体失水时间对叶片细胞膜透性的影响66-67
- 6.3.4 离体失水时间对可溶性糖含量的影响67
- 6.3.5 离体失水时间对 Pro 含量的影响67-68
- 6.3.6 离体失水时间对 SOD 活性的影响68-69
- 6.3.7 离体失水时间对 POD 活性的影响69
- 6.3.8 离体失水时间对 CAT 活性的影响69-70
- 6.3.9 离体失水时间对 MDA 含量的影响70
- 6.3.10 抗旱指标间的相关性分析70-72
- 6.3.11 抗旱指标的主成分分析72-74
- 6.4 分析与讨论74-77
- 6.4.1 水分代谢与抗旱性的关系74-75
- 6.4.2 质膜透性与抗旱性的关系75
- 6.4.3 渗透调节物质与抗旱性的关系75-76
- 6.4.4 膜系统保护酶活性与抗旱性的关系76-77
- 6.4.5 MDA 含量变化与抗旱性的关系77
- 6.5 小结77-79
- 论文结论79-81
- 致谢81-82
- 参考文献82-95
- 作者简介95
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