黄土高原四个乡土树种耗水规律与抗旱特性的研究
【摘要】：
本研究以黄土高原四个乡土树种：辽东栎(Quercus liaotungensis)、大叶细裂槭(Acer stenolobum Rehd.var.megalophyllum)、白刺花(狼牙刺Sophora viciifolin)和虎榛子(Ostryopsis davidiana)为实验材料，在盆栽模拟土壤干旱环境下，研究了不同土壤水分条件下四个乡土树种幼苗的耗水特性、生长、干物质积累分配的变化规律及各树种不同层次水平的水分利用效率。探讨了不同土壤水分条件下各树种水分代谢、渗透调节物质、保护酶活性、光合作用及光合色素含量的时空变化，旨在揭示四个树种抗旱生理机制的差异并综合评价了四个树种的抗旱性强弱、生态反应和适应机制，取得主要结果如下：
1．四个乡土树种的耗水特性不同。不同树种的最大耗水时期、最高耗水日以及日耗水最高时段有所不同；随土壤水分含量的减少，最高耗水时期、最高耗水日及日耗水高峰有提前的趋势；耗水高峰期多集中6、7、8三个月(白刺花集中在7、8、9三个月)。土壤水分含量高低决定各树种耗水量的多少，总趋势是：适宜水分＞中度干旱＞重度干旱。土壤水分含量对大叶细裂槭耗水量的影响最大，对其它树种影响较小。不同水分处理下耗水量均是白刺花＞辽东栎＞大叶细裂槭＞虎榛子。随土壤水分含量的减少，白刺花和大叶细裂槭的耗水变化幅度较小，虎榛子和辽东栎耗水高峰出现时间提前。白刺花属高耗水高水分利用效率的树种，中度干旱对其耗水量以及耗水规律几乎没有影响，且水分利用效率有所提高。虎榛子属低耗水低水分利用效率树种，耗水系数最大。大叶细裂槭对水分亏缺敏感，但其适应生长的水分范围很宽，属广适性树种，适应性强，成活率在干旱下最高。辽东栎属低耗水高水分利用效率的树种，但其幼苗不耐高温强光，适宜于在林下生长。
2．各树种在不同月份、不同天气状况下的蒸腾速率日变化规律不同。各树种在不同月份、不同天气状况下的蒸腾速率日变化规律不同。不同树种在不同季节、不同天气状况下的蒸腾速率或者是单峰、或者是双峰；在严重干旱下或生长后期，由于气孔的生理调控能力下降而呈不规律的变化。对蒸腾速率与环境因子的相关分析表明，环境因子对树种蒸腾速率影响的大小顺序依次是：光强、气温和相对湿度。不同水分处理下各树种对这3个主要环境因子的反应不同。
3．土壤水分条件对四个树种水分状况的影响不同。大叶细裂槭在干旱胁迫下主要通过增加根系吸水维持较高的叶水势，维持叶片含水量不致于下降过多，具有御旱植物的特点。白刺花则通过一些生理调节方式增加叶片的保水力维持较高的水分含量，具有耐旱植物的特点。虎榛子通过降低叶水势以增强吸水力维持较高的叶水势，但其叶片保水力较差。辽东栎的叶水势变化较平稳，与其叶片组织含水量较稳定有关。综合来看白刺花、辽东栎较抗旱；大叶细裂槭、虎榛子抗旱性较弱。
4．土壤干旱对各树种渗透调节物质以及光合色素含量变化的影响不同。随土壤干旱
程度的加剧，各树种叶片中可溶性糖含量均呈上升趋势。游离脯氨酸含量随生长进程
以及干旱程度加剧变化较为复杂。四个树种K+含量不同时期不同水分处理变化不同。
白刺花K+含量在各处理中均显著高于其它树种，其K+含量与其抗早性成正相关。可溶
性蛋白质含量随土壤干旱加剧变化较为复杂，无明显规律。叶绿素总量随干旱胁迫时
间延长呈下降趋势，叶绿素b下降而叶绿素a上升，类胡萝卜素的含量及性质较稳定。
不同土壤水分条件对各树种保护酶活性、细胞膜结构影响不同。白刺花以其渗透保护
性物质提高质膜稳定性，同时其三个保护酶能够相互协同作用降低膜脂过氧化程度减
少水分胁迫造成的伤害。虎棒子则通过保持较高的酶活性降低质膜过氧化以维持膜结
构的完整性。大叶细裂械对水分胁迫的反应敏感，但其保护酶调节能力较强，对水分
亏缺的适应范围很宽。辽东栋幼苗对环境因子的适应性较差，影响其保护酶活性的因
素较多，酶活性变幅较大。
5.不同土壤水分含量对各树种的生长、干物质分配影响不同。白刺花、大叶细裂械
属生长较快的树种，辽东栋、虎棒子属生长较慢的树种，但它们对干旱都具有良好的
适应性。树木生长的不同时期，土壤水分对其蒸腾、光合的影响程度不同;不同的树
种在相同的时期对土壤水分含量以及其它环境因子的敏感程度也不同。随土壤水分含
量变化各树种水分利用效率变化不同。辽东栋属低蒸腾高水分利用效率，梭化效率稳
定型树种;大叶细裂械属高蒸腾高光合、梭化效率、水分利用效率较高的树种;虎棒
子属生长缓慢耗水少、水分利用效率低的树种;白刺花属高耗水高生长量、高水分利
用效率的树种。不同土壤水分条件下环境因子对树木光合速率的影响不同。由通径分
析结果表明:适宜水分下光照强度对光合速率影响最大，其次是气温;中度干旱下大
气湿度对Pn的直接作用最大，光强次之;重度干旱下大气温度对树种Pn影响最大，
其次为大气湿度，光强最小。通过对各生理指标与光合速率的相关和通径分析结果表
明，在不同水分处理下，影响Pn的主导因子不同。适宜水分条件下，Gs对Pn的直
接作用最大;中度干旱胁迫下Ci成为限制光合作用的主导因子;重度干旱
【关键词】：乡土树种 土壤干旱 耗水特性 水分生理 抗旱机理
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：S718.4
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2003.101227
【目录】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：S718.4
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2003.101227
【目录】：
- 中文摘要3-5
- 英文摘要5-10
- 第一篇 文献综述10-25
- 1 研究目的与意义10-11
- 2 国内外研究概况11-25
- 2.1 植物抗旱生理学研究现状11-18
- 2.1.1 旱生结构与抗旱性12-13
- 2.1.1.1 根系与植物抗旱性关系12
- 2.1.1.2 植物茎的输导水分能力与抗旱性有关12-13
- 2.1.1.3 植物叶片形态与抗旱性的关系13
- 2.1.2 植物耐旱的生理学机理13-18
- 2.1.2.1 气孔调节14
- 2.1.2.2 渗透调节与耐旱性的关系14-16
- 2.1.2.3 抗氧化防御系统与耐旱性关系研究16-17
- 2.1.2.4 激素与耐旱性17-18
- 2.2 植物耗水特性的研究现状18-23
- 2.2.1 植物耗水特性18-20
- 2.2.2 植物水分利用率与抗旱性的关系20-22
- 2.2.3 影响植物WUE的外部因素22
- 2.2.4 影响植物WUE的内部因素22-23
- 2.3 关于植物抗旱性的指标选择23-25
- 第二篇 实验部分25-83
- 第一章 不同土壤水分条件下四个乡土树种的耗水特性25-39
- 1 引言25
- 2 材料与方法25-26
- 2.1 试验材料与处理方法25-26
- 2.1.1 试验材料25
- 2.1.2 试验方法25-26
- 2.2 测定项目及方法26
- 3 结果分析26-39
- 3.1 不同土壤水分条件下四个树种单株日耗水规律26-33
- 3.1.1 四个树种在不同土壤水分条件下的日耗水动态变化26-27
- 3.1.2 同一树种的日耗水量对不同土壤水分条件的响应比较27-30
- 3.1.3 不同土壤水分下各树种单株月耗水量动态30-31
- 3.1.4 不同土壤水分条件下4个树种单株旬耗水规律31
- 3.1.5 土壤水分含量对各树种生长季耗水总量及分配的影响31-33
- 3.2 不同土壤水分条件下四个树种日耗水动态变化规律33-37
- 3.2.1 不同月份4个树种日耗水动态比较33-35
- 3.2.2 不同天气状况对4个树种日耗水动态的影响35-37
- 3.3 不同土壤水分条件下4个树种的整体水分利用效率及耗水系数37
- 3.4 结论与讨论37-39
- 第二章 不同土壤水分下四个乡土树种的水分生理特性39-52
- 1 引言39
- 2 材料与方法39
- 2.1 试验材料与处理方法39
- 2.2 测定项目及方法39
- 3 结果分析39-52
- 3.1 土壤水分含量对4个树种叶水势的影响39-41
- 3.2 土壤干旱对树种叶组织含水量的影响41-42
- 3.3 土壤干旱对树种叶片相对含水量和水分饱和亏的影响42-43
- 3.4 不同土壤水分对4个树种离体叶片持水力的影响43-44
- 3.5 土壤水分含量对各树种自由水、束缚水含量的影响44
- 3.6 土壤水分含量对4个树种蒸腾速率日变化的影响44-49
- 3.6.1 不同月份4个树种蒸腾速率日变化的比较45-47
- 3.6.2 不同天气状况下树种蒸腾速率日变化的比较47-48
- 3.6.3 不同月份4个树种日蒸腾速率的比较48-49
- 3.7 树种蒸腾速率与环境因子的关系49-51
- 3.7.1 蒸腾速率与各环境因子的相关性分析49
- 3.7.2 蒸腾速率与环境因子关系的优化模型49-51
- 3.8 结论与讨论51-52
- 第三章 不同土壤水分对四个乡土树种生长及干物质积累的影响52-65
- 1 引言52
- 2 试验材料与方法52
- 2.1 试验材料与处理方法52
- 2.2 测定项目及方法52
- 3 结果分析52-65
- 3.1 不同土壤水分下四个树种株高、地径的变化52-53
- 3.2 不同土壤水分下四个树种新梢生长动态53-55
- 3.3 不同土壤水分下四个树种叶面积、比叶重变化55-56
- 3.4 不同土壤水分对四个树种根系生长的影响56-57
- 3.5 不同土壤水分下四个树种光合特性及水分利用率57-61
- 3.5.1 四个树种在不同土壤水分条件下的光合特性及叶片水分利用率57-58
- 3.5.2 环境因子对树种光合速率影响的相关分析58-60
- 3.5.3 土壤干旱对树种叶片水分利用效率及整体水分利用效率的影响60-61
- 3.6 土壤水分对干物质分配的影响61
- 3.7 结论与讨论61-65
- 第四章 四个乡土树种的抗旱生理学机制65-82
- 1 引言65
- 2 试验材料与方法65-66
- 2.1 试验材料及处理65
- 2.2 测定项目与方法65-66
- 3 结果与分析66-82
- 3.1 渗透调节66-68
- 3.1.1 土壤干旱下4个树种脯氨酸含量的变化66
- 3.1.2 不同土壤水分下4个树种可溶性糖含量的变化66-67
- 3.1.3 不同土壤水分下4个树种K+含量的变化67-68
- 3.2 土壤干旱对4个树种叶片保护酶系的影响68-71
- 3.2.1 土壤干旱对4个树种叶片SOD活性的影响68-69
- 3.2.2 土壤干旱对树种POD活性的影响69
- 3.2.3 土壤干旱对树种CAT活性的影响69-71
- 3.3 质膜稳定性71-73
- 3.3.1 土壤干旱下叶片MDA含量变化71-73
- 3.3.2 土壤干旱对叶组织细胞膜相对透性的影响73
- 3.4 土壤干旱对叶绿体色素及蛋白质含量的影响73-76
- 3.4.1 土壤干旱对叶绿体色素含量的影响73-75
- 3.4.2 土壤干旱对叶片可溶性蛋白质含量的影响75-76
- 3.5 黄土高原乡土树种抗旱性的综合评价76-79
- 3.6 讨论79-82
- 第五章 总结论82-83
- 参考文献83-87
- 致谢87-88
- 作者简介88
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| 【引证文献】 | ||
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| 【参考文献】 | ||
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| 【同被引文献】 | ||
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| 【二级引证文献】 | ||
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| 【二级参考文献】 | ||
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| 【相似文献】 | ||
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