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逆境条件下植物苗期适应性研究

姜中珠  
【摘要】:在黑龙江省林业生态工程建设中,树种的选择是基础。不同地区的气候、立地等条件和造林目的不同,树种选择的原则、方法以及所遵循的原理也有很大差别。针对黑龙江省林业生态工程建设中矿区矸石山植被恢复、盐碱地改造、水源涵养和干旱贫瘠土壤适宜树种选择的需要,进行了以下几方面的研究: 本文通过盆栽试验,①探讨了苗期植物沙棘(Hippophae fhamnoides)、家榆(Ulmus pumila)、绣线菊(Spiraea blumei)、樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)和紫花苜蓿((Medicago sativa)、草木樨(Melilotus suaveoolens Ledeb)对矸石山土壤重金属吸附特征;②以4种植物紫丁香(Syringa oblata Lindl)、树锦鸡儿(Caragana arborescens (Amm.) Lam.)、沙棘(Hippophae fhamnoides)、碱蓬(Suaeda glauca Bge)为试验材料,在4种浓度盐胁迫下植物生长和生理性状的适应性变化,对各参试植物的盐胁迫响应进行了研究;③对甜杨(Populus suaveolens)、水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr)、蒙古栎(Quercus mongolica)、美洲椴(Tilia americana)、白桦(Betula platyphylla)和真桦(Betula maximowicziana Regel) 6个树种蒸腾规律和水分利用效率进行了研究,比较了水分胁迫条件下不同树种的抗旱能力。 苗期植物对矸石山土壤重会属吸附的研究发现:①植物种植后土壤重金属Cu、Zn、Cd、Cr的主要存在形态与植物种植前不完全一致,占总量的比例有一定差异。②植物种植后土壤重金属总量均降低。草本植物对Cu、Zn、Cd的去除率效果好于木本植物,木本植物对Cr的去除效果好于草本植物。植物均对Cu表现出较好的去除效果。③植物对重金属吸收富集能力表现为:沙棘、樟子松家榆紫花苜蓿草木樨绣线菊。 研究植物对盐分胁迫的生理响应发现:①盐胁迫抑制了植物正常生长发育,4种植物耐盐能力不同,表现为沙棘碱蓬树锦鸡儿紫丁香。②从盐胁迫对植物叶片保护酶活性看,POD在逆境中维持较高的活性,可以清除细胞内活性氧对细胞膜的伤害。总体而言,SOD活性表现为紫丁香树锦鸡儿沙棘碱蓬,POD活性表现为紫丁香沙棘碱蓬树锦鸡儿。③在盐胁迫初期,紫丁香、树锦鸡儿、沙棘可溶性蛋白含量下降,但随着胁迫浓度的增加和时间的延长,可溶性蛋白含量呈增加趋势。碱蓬在盐分胁迫过程中,蛋白含量始终高于对照。紫丁香、树锦鸡儿、沙棘细胞膜透性均高于对照,但不同浓度盐胁迫对细胞膜透性影响有所差异。4种植物在盐胁迫下,不同时期的丙二醛含量的变化总体上是随着盐浓度的增加而呈上升趋势,各处理MDA含量提高幅度不同。低盐时植物体内自由基积累少,膜脂过氧化较轻,幼苗受到的影响较小;而随着浓度的增大和胁迫时间的延长,膜脂过氧化程度加强,膜系统受到的伤害较大。④盐胁迫下,紫丁香、碱蓬和树锦鸡儿的光合作用均受到抑制,而沙棘的净光合速率增加。植物叶片蒸腾速率,随着盐分浓度的增加有增有降,其蒸腾速率变化无明显规律。⑤植物在盐分胁迫下的水分利用效率(WUE)变化规律不尽相同。紫丁香、碱蓬和树锦鸡儿的WUE呈下降趋势,而沙棘WUE呈上升趋势。从总体上看,表现为沙棘紫丁香碱蓬树锦鸡儿。⑥通过对植物在NaHCO3(碳酸氢钠)胁迫下各项指标的综合评定,植物耐盐性表现为,碱蓬沙棘紫丁香树锦鸡儿。 研究植物蒸腾规律和抗旱性可发现:①6月份,甜杨、蒙古栎、美洲椴、白桦Tr为双峰曲线,水曲柳和真桦Tr为单峰曲线。7月份,甜杨、水曲柳和美洲椴Tr为单峰曲线,白桦和真桦Tr为双峰曲线,蒙古栎属中间类型。8月份,甜杨、水曲柳、白桦Tr为单峰曲线,真桦、蒙古栎、美洲椴为中间型。9月份,甜杨、蒙古栎、水曲柳和美洲椴为双峰曲线,真桦和白桦属中间类型。6树种苗木蒸腾强度变化曲线峰值及出现的时间因树种和测定月份的不同而不同。②不同时期树种间的水分利用效率不同。除甜杨7月份WUE略低于6月份外,其余各树种的WUE随着季节的推移,水分利用效率呈增高趋势。按照WUE高低排序:蒙古栎水曲柳甜杨真桦白桦美洲椴。③水曲柳、真桦属于中等Tr、WUE树种;白桦属于中等Tr和低WUE树种;美洲椴属于低Tr、WUE树种。④随着水分胁迫时间的延长,6树种RWC呈下降趋势。其中甜杨、蒙古栎和白桦叶片具有较强的保水能力,水曲柳最弱。⑤甜杨、蒙古栎、美洲椴、白桦在水分胁迫条件下Ⅱ、Ⅲ处理叶片可溶性蛋白质含量均高于Ⅰ处理,Ⅳ处理可溶性蛋白质含量比Ⅰ处理略下降;水曲柳、真桦各个处理水平下的叶片中的可溶性蛋白的含量趋于升高趋势。水曲柳、美洲椴、白桦、真桦的可溶性糖含量有减少的趋势,甜杨、蒙古栎可溶性糖的含量始终高于对照。6树种幼苗游离脯氨酸质量分数随着水分胁迫强度与时间的延长呈现增加趋势。⑥苗木在水分胁迫下净光合速率(Pn)变化不同,蒙古栎、美洲椴Pn随水分胁迫强度的增加表现为先增加后降低的趋势;蒙古栎下降较少,真桦、水曲柳、白桦相近,甜杨下降较多。各不同水分胁迫处理间苗木的蒸腾速率(Tr)呈下降趋势,但下降幅度不同。白桦、甜杨蒸腾速率(Tr)下降幅度最大,蒙古栎下降幅度最小。蒙古栎蒸腾调节能力较强,其次为美洲椴、真桦、水曲柳,甜杨、白桦较弱。苗木气孔导度随着水分胁迫强度的增加变化不同,蒙古栎、水曲柳、美洲椴、白桦、真桦对水分胁迫敏感;甜杨对轻度的水分胁迫反映不敏感。在各处理中,胞间CO2浓度均有不同程度提高,其中蒙古栎提高幅度最大,真桦提高幅度最小。⑦Ⅱ处理甜杨、水曲柳WUE比Ⅰ处理略有下降,苗木的WUE均有不同程度的提高。⑧各树种抗旱性表现为水曲柳美洲椴蒙古栎甜杨白桦真桦。


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