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辽东栎林中四种木本植物幼苗对土壤干旱的生理生态响应

张成军  
【摘要】: 本文研究了辽东栎林中四种优势木本植物一年生幼苗辽东栎(Quercus liaotungensis)、大叶白蜡(Fraxinus rhynchophylla)、柔毛绣线菊(Spiraea pubescens)和二色胡枝子(Lepsedeza bicolor)在土壤干旱条件下的若干生理生态学特性,从脯氨酸、光合色素含量、水分关系、叶片水势、气体交换以及气孔、生长和生物量分配等几个方面进行了测定和分析,探讨了这四个种的抗旱性反应特征及其与植物生长型的关系。 (1)叶片脯氨酸的含量与叶龄和植物种类有关。老叶中脯氨酸含量高于幼叶,表明老叶比幼叶表现出较强的抗旱性。根中脯氨酸增加的幅度比茎叶都大,表明根或者比茎叶对干旱胁迫较敏感或者是根受到比其它器官更为严重的胁迫水平。在复水12小时后,脯氨酸的含量降低。复水后辽东栎和大叶白蜡叶片中维持较低的脯氨酸水平,而柔毛绣线菊和二色胡枝子保留较高的水平。 (2)土壤干旱引起单位叶面积色素含量降低,但却引起单位叶鲜重色素含量的增加。然而,不管是用单位叶面积的色素含量或是单位叶鲜重的色素含量计算而来的叶绿素a和叶绿素b的比率以及类胡萝卜素和总叶绿素的比率对土壤干旱引起的变化趋势是一致的,都表现为降低。 单位叶面积的叶绿素素含量在幼叶和老叶较低而成熟叶中较高,类胡萝卜素随着叶龄的增加而增加。在辽东栎、柔毛绣线菊和二色胡枝子中,叶绿素a和叶绿素b的比率随着叶龄的增加而降低。土壤干旱对老叶中的叶绿素a和叶绿素b的比率以及类胡萝卜素和叶绿素的比率的影响大于幼叶和成熟叶的。 (3)土壤干旱增加了植物细胞的束缚水含量、细胞壁弹性模量系数,降低了水分饱和状态下的重量与叶片干重的比率、细胞发生质壁分离时的渗透势(Ψtlp)以及此时的细胞相对含水量。和对照植株比较,辽东栎和大叶白蜡叶片的水分饱和状态下的渗透势由于土壤干旱而降低,在辽东栎和大叶白蜡的叶片中发生了渗透调节,而柔毛绣线菊和二色胡枝子没有表现出渗透调节的能力。 (4)和土壤开始时最低叶水势出现的时间相比,土壤干旱后辽东栎和大叶白蜡的最低叶水势出现要早。土壤干旱结束时,辽东栎和大叶白蜡的叶水势仍能够表现一定的降—升日变化,但是柔毛绣线菊和二色胡枝子没有午后的明显回升。 (5)辽东栎和大叶白蜡的最大净光合速率和柔毛绣线菊没有显著差别。四个种的最大净光合速率、光饱和点和表观量子产量由于土壤干旱而降低,然而光补偿点和呼吸速率却由于土壤干旱而增加。 (6)四个种的净光合速率、叶肉导度和蒸腾速率由于水分胁迫而降低,但胞 间COZ浓度没有降低,说明P。的降低是由于叶肉对光合作用的阻力随着土壤水分 的降低而不断增加。在萎蔫症状出现之前,水分利用效率随着土壤千旱而增加。然 而,当出现萎蔫症状时,四个种的水分利用效率都表现出显著降低的趋势。 (7)土壤千旱降低了四个种的总叶面积、叶片数量,增加了比叶重。柔毛绣 线菊的总干重最低,其次是辽东栋,最高是二色胡枝子,其次是大计十白蜡,另外, 上壤干旱条件下柔毛绣线菊和二色胡枝子的根部干物质的积累低于对照条件下。_仁 壤水分胁迫对柔毛绣线菊和二色胡枝子的茎高影响大于对辽东栋和大叶白蜡茎高 的影响。土壤干旱条件下四个种的根冠比增加,这意味着土壤干旱使更多的碳水化 合物分配到根部中。 (8)四个种的抗旱性大小为:辽东栋大叶白蜡柔毛绣线菊二色胡枝 子。 (9)叶片光合能力和植物的生长速率不是植物潜在生长型的决定因素。植物 种对环境因子胁迫(如干旱)的抗性反应可能是决定潜在生长型因素之一。柔毛绣 线菊和二色胡枝子表现为灌木可能与干旱胁迫下,牺牲地上部分(叶片甚至茎部旱 死)来保存地下部分的存活,这可能是一种对付土壤干旱的生存对策,这种对策或 许限制了植物在有效茎高的累积,从而影响到成年植株的高度,说明它们对资源包 括水分的竞争只是为了生存,而不是个体大小的发育。


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