霸王对干旱胁迫的响应及根系提水研究

【摘要】：干旱环境下植物和水分的关系,一直是植物生理与生态学领域研究的重点问题,植物根-土界面水分再分配及其机理的研究相对较少。本论文以超旱生植物霸王(Zygophyllum xanthoxylum)为试验材料,通过PEG处理及人工控制水分条件,研究干旱胁迫对霸王生理生态指标的影响;利用上下桶分根装置鉴定霸王根系的提水现象,并初步探讨其根系提水的机理。主要结论如下: 1、幼苗期霸王在干旱胁迫下叶片的保水能力低,MDA含量与PEG浓度之间呈显著性正相关(P0.05)。干旱胁迫导致幼苗期霸王叶片中脯氨酸含量急剧增加,可溶性糖含量下降,严重干旱胁迫(PEG浓度为30%)促进Na~+在叶片中的积累,K~+和Ca~(2+)对干旱胁迫的反应不敏感。干旱胁迫下脯氨酸为幼苗期霸王叶片中的主要渗透调节物质,严重干旱胁迫下Na~+也起到了一定的渗透调节作用。 2、两年生霸王在土壤含水量小于13%时生长受到影响。随着土壤含水量的下降,霸王光合产物的分配发生变化,根冠比增加,促进了细根中生物量的积累,严重干旱胁迫下(3%土壤含水量),减小了在叶片中的分配,增加了茎中的生物量。 3、两年生霸王在严重干旱胁迫20天和45天时叶水势分别达到了-4.20MPa和-3.10MPa,叶片相对含水量和保水力也较对照大幅度下降。霸王的日蒸腾耗水量随着土壤含水量的下降持续降低,蒸腾量日变化在严重干旱胁迫下为水平直线,蒸腾量在白天各个时段都很低。 4、两年生霸王在严重干旱胁迫下叶片中脯氨酸和可溶性糖含量均显著增加,茎和根中脯氨酸的含量无显著积累,而可溶性糖含量减少。持续严重干旱胁迫使叶片中Na~+含量增加,Ca~(2+)含量逐渐下降,严重干旱胁迫可引起叶片中K~+的含量增加:8%土壤含水量条件下胁迫60天,叶片中K~+的含量也显著增加,茎中Na~+积累,K~+无积累,Ca~(2+)含量下降,在根中Na~+、K~+和Ca~(2+)均无积累。严重干旱胁迫能促进两年生霸王叶片中MDA的积累和细胞膜相对透性的增大。 5、通过上下桶的分根装置证明了霸王的根系提水现象,出现根系提水现象时上下桶土壤水势差为2.41MPa。在连续17天的测定中,上桶土壤体积含水量和土壤水势均表现为白天增加晚上降低,呈现出有规律的上下波动,表明霸王白天出现根系提水。不同处理方式下提水的量也不同,表现为:抑制上桶土壤蒸发上桶土壤蒸发抑制植物蒸腾和上桶土壤蒸发。 6、蒸腾作用促进了根系提水的发生和数量。无论是白天还是晚上,只要植物满足湿土层根系吸水量大于蒸腾失水量、干土层中根水势大于土壤水势时,水分便有可能通过逆向水势梯度从叶片或通过湿土层根系直接转运,进入到干土层根系,进而释放到土壤当中。渗透调节物质通过影响叶水势和干土层根水势的变化对霸王根系提水现象具有调节作用。最后,对植物根-土界面水分再分配的概念进行了尝试性的概括。

【关键词】：霸王 干旱胁迫 根系提水 机理
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：Q945.78
【目录】：