狗牙根在护坡植被砼上的形态和光合生理响应

【摘要】： 狗牙根(Cynodon dactylon L.)是禾本科狗牙根属的多年生草本植物,作为重要的草种广泛用于植被护坡中。在前期研究工作的基础上,筛选典型材料14份作为试验材料,系统地研究了狗牙根在田园土生境和植被砼盐碱生境下叶片的横切面、上下表皮结构特征及光合生理特性,据此筛选出适应护坡植被的狗牙根,为植被砼技术的完善和推广提供理论依据和实践指导。研究结果表明: (1)通过对2种生境下狗牙根叶片上、下表皮的微形态观察可知,上下表皮结构基本相似;但各种表皮细胞和气孔的长度、宽度和数目上存在显著性差异。在狗牙根叶片表皮16个微形态性状上表现出较大的差异,但变异系数差异不明显,植被砼盐碱生境下狗牙根叶片下表皮长细胞、下表皮短细胞和田园土生境下狗牙根叶片上表皮气孔密度变异系数较大,其次是田园土生境下狗牙根叶片上表皮长、短细胞宽度。经单因素方差分析和LSD多重比较,不同狗牙根材料之间在叶片表皮微形态性状上存在极显著差异。通过主成分分析,大体上可以通过前3个主成分代表狗牙根叶片表皮16个微形态性状主要原始信息,前3个主成分中上表皮长细胞宽度、上表皮短细胞宽度、上表皮气孔宽度、上表皮气孔密度、下表皮短细胞长、下表皮短细胞宽度这6个性状的负荷量最大,所以这6个性状是造成不同狗牙根叶片微形态差异的主要因素。2种生境综合比较表明,盐碱胁迫导致叶面积的缩小主要原因是上表皮长、短细胞和气孔的变化,其中长、短细胞的宽度和气孔宽度的变小对叶面积的影响最大。 (2)2种生境下狗牙根的叶片横切面均由表皮、叶肉和叶脉3部分组成。方差分析可知,狗牙根种类叶片厚度、上下表皮细胞厚度和主脉一侧第一花环结构直径在2种生境下均具极显著差异,多重比较显示种类两两间差异均显著。植被砼生境比田园土生境对狗牙根叶片形态解剖结构的影响较显著,盐碱胁迫导致了叶片厚度和上下表皮细胞厚度的变大,主脉一侧第一花环结构直径变小。综合来看,上下表皮厚度的变异系数变化都比较大。 (3)对叶表皮微形态的扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)研究表明,供试材料的叶下表皮结构细胞的类型与上表皮一致,有5种性质不同的结构细胞,即长细胞、短细胞、气孔器、乳突、刺毛(仅少数种类有)。供试的狗牙根在植被砼环境作出了积极的响应与适应,上下表皮乳突明显较田园土增多,并且有些狗牙根叶表皮的气孔器周围乳突有规律的排列,使气孔器凹陷在其周边的细胞里面,如Sahara、Hawk、野生狗牙根等,气孔周边乳突较多,这样气体扩散阻力的增大,增大的气孔的阻力,有利于降低蒸腾,增加植物对水分的利用效率,使植物更好的适应植被砼环境。与田园土材料相比,植被砼上狗牙根上、下表皮气孔密度显著增高的材料有喀什狗牙根、Sahara、Heaven、Hawk。就植被砼上不同狗牙根气孔特征来说,气孔密度较其他种类显著多的品种有喀什狗牙根、Sahara。在供试的14个狗牙根中,根据表皮毛及其它附属物的形态特征,气孔参数的特征等综合考虑,认为Sahara、Hawk、喀什狗牙根等对植被砼生境有很好的适应性。 (4)2种生境下大多数狗牙根Pn、Tr、WUE、Gs差异不显著,但狗牙根Pn、Tr、Gs日进程曲线存在显著差异,具体表现在①田园土上狗牙根Pn日进程在下午时分曲线恢复高峰值比植被砼上早1 h左右;②植被砼上狗牙根Tr日进程在上午时分出现曲线高峰值比田园土上早1 h左右;③植被砼上狗牙根Gs日进程在上午时分出现曲线高峰值比田园土上早1 h左右,这与狗牙根Tr日进程相同。通过对同一生境下狗牙根光合生理的研究表明:田园土上040459/680、南京狗牙根、Sahara、Heaven、Hawk、040459、野生狗牙根在Pn、Tr、WUE、Gs这4个光合生理指标上表现较好;植被砼上Hulled、新农1号、040459/680、Jackpot、南京狗牙根、Heaven、Hawk狗牙根表现较好。结合聚类分析和指标综合排序得出,040459/680、南京狗牙根、Heaven、Hawk狗牙根对植被砼生境适应性强、抗逆性好。 (5)2种生境下狗牙根在叶片形态解剖结构特征和光合生理特性综合表明,Hawk、040459/680、Heaven、南京狗牙根适应性强,可作为植被砼的优良种类应用推广。