桑树对干旱生境的响应及其适应性

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干旱是我国主要的自然灾害,而西南地区历来就是我国主要旱灾频发区之一。并且随着温室效应的加剧,西南地区干旱天气越来越频繁,不但给当地工农业生产带来了巨大损失,还对生态环境造成了严重的破坏。三峡库区消落带和石漠化地区是我国西南地区的两个重要旱灾频发区,其受损的生态系统是亟待解决的两大难题。选择适生植被对受损生态系统进行植被修复是非常有效的治理途径。近年来,桑树(Morus alba L)以其对恶劣自然环境的超强适应性和突出的保持水土、涵养水源、绿化美化环境等生态功能,以及水果、药用、饲料等高经济价值而受到广泛的关注。本研究针对不同干旱生境的特征,开展桑树在干旱生境的适应性研究,揭示桑树对干旱胁迫的适应机理及耐受程度,并找出进一步提高桑树抗旱性的方法,以期为干旱生境受损生态系统的植被恢复提供科学支撑和理论依据。本研究结果如下:(1)桑树对三峡库区消落带干旱胁迫的响应在温室条件下模拟三峡库区消落带夏季伏旱时土壤水分变化特征,以盆栽桑树为材料,设置对照(CK)、中度干旱胁迫(T1)和特大干旱胁迫(T2)3个含水量梯度,研究了不同程度干旱胁迫对桑树幼苗生长的影响。结果表明:1)随着干旱胁迫的加剧,桑树的株高、地径和根系表面积逐渐降低,根冠比在处理初期逐渐升高,而后期逐渐降低,比根面积总体呈上升的趋势;随着干旱胁迫的加剧,叶绿素含量和瞬时水分利用效率均有不同程度的增加,气孔导度和蒸腾速率逐渐下降,净光合速率和胞间CO:摩尔分数呈不同程度的降低,叶片脱落酸含量呈上升趋势。2)随着处理时间的延长,各处理组的株高、地径、根表面积以及根冠比均呈不同程度的上升趋势,比根面积基本上呈逐渐降低的趋势;各处理组叶绿素含量、气孔导度和蒸腾速率呈下降的趋势,胞间CO2摩尔分数呈先降后升的趋势,而净光合速率总体呈下降的趋势,但T1、T2在实验中期有明显的回升,并且瞬时水分利用效率和脱落酸含量均呈逐渐上升的趋势。由此说明,在干旱胁迫条件下,桑树的生长受到一定程度的抑制,但能够通过调节自身生理代谢来减少水分消耗,增加水分利用效率,提高光合能力,从而维持其正常生长,表现出很强的抗旱耐旱能力。(2)桑树对石漠化地区干旱胁迫的响应模拟石漠化地区土壤的水肥条件,设置H组(水分差异)、F组(肥料差异)、HF组(水肥差异)和CK组(对照)4个处理组,探讨桑树根系的向性情况和地上部分的生长生理状况。结果表明:桑树根系具有明显的向水性和向肥性,但在缺水的情况下根系无向肥性;H组和HF组桑树的根系发生了向性运动,获得充足的水分,而F组和CK组无向性运动,长期处于干旱条件;各组桑树的地下和地上部分的生长状况以HF组最好,其次是H组,F组和CK组明显较差;CK组和F组桑树的叶绿素含量、Fv/Fm、Fv’/Fm’、ΦPSII、ETR和qP均显著低于HF组和H组,但前两者NPQ较高;各组桑树的SOD、POD和CAT活性,MDA和游离脯氨酸含量均以F组最高,其次是CK组,H组和HF组相对较低,但可溶性糖含量高低顺序为:HF组、H组、F组、CK组。可见,在干旱的石漠化土壤中,水分是制约桑树生长的关键因子,但桑树根系能够通过向性生长,获得充足的水分,表现出良好的生长状况。并且桑树长期处于干旱胁迫条件下而无死亡现象,充分证明了其在石漠化土壤中良好的适应性。(3)干旱炼苗后的桑树对干旱胁迫的响应在温室条件下模拟重庆地区土壤干旱特征,以常规管理的桑树幼苗(DM组)和经过干旱炼苗的桑树幼苗(DH组)为材料,设置不同水分梯度的干旱胁迫实验,比较研究干旱炼苗对桑树抗旱性的影响。结果表明:1)随着干旱胁迫的加重,两组桑树的株高和地径、根冠比和根表面积、叶片气孔导度、净光合速率和蒸腾速率均呈明显下降的趋势;比根面积和脱落酸含量则呈明显上升的趋势;各胁迫组的根系活力和瞬时水分利用效率较CK高,叶水势则较CK低。2)在同一水分梯度上,DH组桑树的株高和地径、根冠比、根表面积和比根面积、根系活力、叶片气孔导度、净光合速率和蒸腾速率均显著高于DM组,而叶水势、瞬时水分利用效率和叶片脱落酸含量显著低于DM组。可见,在不同程度的干旱胁迫条件下,桑树的生长会受到一定程度的抑制,但它能够通过增加根系吸水面积和增强保水能力来减轻干旱伤害,并且桑树经过苗期干旱锻炼后,抗旱性得到了明显的提高。
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