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干旱胁迫下白皮松苗木电阻抗及生理指标的比较研究

王爱芳

  白皮松(Pinus bungeana Zucc.)是特产中国的珍贵树种,是我国北方主要的园林绿化树种和山区或干旱地带绿化造林优良树种。白皮松造林适宜采用3~4年生容器苗。本试验对4年生白皮松容器苗进行栽植前干旱(土壤相对含水量分别为B1:75~80%(正常浇水),B2:55~60%(轻度干旱),B3:35~40%(严重干旱))和栽植后干旱(土壤相对含水量A1:75~80%,A2:55~60%,A3:35~40%,A4:15~20%(极严重干旱))处理,通过一系列的生理指标的测定(电解质渗透率、可溶性糖、PV曲线参数等)来了解白皮松在栽植前后能够适应的干旱范围,为白皮松科学造林提供理论依据。通过对这些生理指标的分析,来探讨白皮松耐旱机理。另一方面,栽植前和栽植后干旱处理后,进行白皮松苗针叶和茎的电阻抗分析,并得到电阻抗图谱参数的变化规律,得出这些参数随各个生理参数的响应变化曲线,求证相关性。确定可以表征植物抗旱程度的电阻抗参数。为快速检测和评价植物抗旱性提供新的技术手段。主要结果如下: 1.栽植前干旱B3处理下,针叶含水量无显著降低,电解质渗透率增加,叶绿素含量和最大光合效率(Fv/Fm)降低。表明栽植前干旱B3处理对针叶有一定伤害。栽植后如果正常浇水,这些影响将消除;如果遭遇栽植后干旱,B3处理的受害程度不比B1和B2处理的深,表明白皮松容器苗造林在栽植前遭到严重干旱胁迫(35~40%)时不会影响造林后的表现。然而栽植后严重干旱胁迫A3和A4处理4周后,白皮松针叶的含水量降低,电解质渗透率增加,Fv/Fm降低,表明白皮松受害。因此应避免栽植后初期4周以上严重干旱胁迫。 2.栽植前和栽植后干旱都造成了针叶内可溶性糖和淀粉含量的降低,表明干旱下针叶内碳水化合物在输出。栽植后严重干旱A3和A4处理下,超氧化物岐化酶(SOD)活性随干旱胁迫,表现为“升高-降低-升高”,然后在长期的极严重干旱胁迫(A4)下降低,认为是白皮松针叶内主要的保护酶。过氧化物酶(POD)活性随干旱胁迫降低,只在试验最后,严重干旱处理(A3,A4)的POD活性升高,认为不是白皮松针叶内保护酶系统的关键酶。蛋白质含量在严重干旱胁迫(A3,A4)下,先诱导新的蛋白产生而使总蛋白量增加,然后在干旱后4周受到严重伤害后降低,表明蛋白质是重要的调节物质。超氧阴离子在严重干旱胁迫A4处理下始终保持高含量,表明A4处理下白皮松受到活性氧伤害。 3.栽植前和栽植后干旱对白皮松针叶的含水量和电解质渗透率的影响比对茎更早,更大。白皮松受到干旱后,针叶中产生的可溶性糖和淀粉向茎中转移,使茎中的可溶性糖含量增加,以利于茎的抗旱性。干旱胁迫下茎的淀粉含量降低,可能是转化成为了可溶性糖来增加渗透调节能力。栽植前和栽植后干旱都造成了根系活力的增强。 4.白皮松苗木在初始质壁分离时的相对含水量(RWCtlp)大部分都高于90%,所以认为白皮松苗木的忍耐脱水能力不强。在A3和A4干旱胁迫处理下,主要通过降低初始质壁分离时的渗透势(ψwtlp)和饱和含水时的渗透势(ψssat)来维持最低膨压和保持最大膨压,从而增强抗旱性。在A2和A3处理下,通过增加束缚水含量,和轻微地增加忍耐脱水能力来增强抗旱性。在A1和A4处理下,还可以通过调节细胞壁弹性来增强抗旱性。 5.栽植前干旱处理下,针叶的电阻抗图谱和参数变化不大。栽植后干旱处理引起电阻抗图谱和参数发生改变。针叶的胞内电阻率(ri)和高频电阻(r∞)随干旱时间延长,在A1和A2处理下升高,在A3和A4处理下变化不大。针叶的胞外电阻率(re)和细胞膜时间恒量(τm)在A4处理下大幅度降低。电阻抗参数和针叶的含水量、相对电导率、叶绿素含量、F_v/F_m、可溶性糖含量的变化密切相关。其中,r_e和τ_m变化规律性更强,与F_v/F-m(r=0.54~0.89)、含水量(r=0.74~0.98)、可溶性糖含量(r=0.52~0.96)在3周以上为线性正相关,与相对电导率(r=-0.54~-0.97)、叶绿素含量为线性负相关(r=-0.62~-0.8),因此,认为这两个参数可以作为估测白皮松针叶抗旱性的最佳指标。 6.茎的r_1, r_2, r_e和弛豫时间τ2在严重干旱胁迫A4下降低,r和r_i变化不大;茎的弛豫时间τ_1在A4处理干旱胁迫下,前4周高于A1,在干旱5周后显著降低;在干旱胁迫5周后,茎的弛豫时间的分布系数ψ2在A2,A3和A4处理下比A1处理的高。其中r1和re在A4处理下变化规律更强,与含水量、相对电导率、可溶性糖含量、淀粉含量、根系活力都在3周以上有显著相关性(R2>0.5),与淀粉含量(r=0.51~0.97)、含水量(r=0.71~0.97)在3周以上为线性正相关,和相对电导率为负相关(r=-0.75~-0.99),因此认为这两个参数可以作为估测白皮松茎抗旱性的最佳指标。……   
[关键词]:干旱;电阻抗参数;生理指标;相关性;PV曲线
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:河北农业大学2010年
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