沙米和差蒿對風(fēng)沙環(huán)境的生理生態(tài)適應(yīng)機制比較研究.pdf

1、沙米(Agriophyllum squarrosum)和差蒿(Artemisia halodendron)分別是科爾沁沙地流動沙丘和半流動沙丘植被的優(yōu)勢種，在當(dāng)?shù)赝嘶脖坏幕謴?fù)重建過程中扮演著極為重要的角色。為了闡明它們對沙丘生境的適應(yīng)機制，用控制試驗比較了：①種子萌發(fā)對溫度、水勢和埋深的響應(yīng)模式；②根系伸展速度和根量的空間分布、以及根系活力對土壤溫度的反應(yīng)；③幼苗生長成活對土壤養(yǎng)分、土壤水分和土壤溫度變化的響應(yīng)；④葉片水分狀況、光合作

2、用、質(zhì)膜透性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量和抗氧化酶活性對土壤水分脅迫的響應(yīng)。結(jié)果如下：
　　 在生長季的4月、5月和7月0-5cm平均土壤溫度下，沙米和差蒿種子的最終萌發(fā)率都很高(67％-97％)，但沙米種子3日內(nèi)的累計萌發(fā)率在3個溫度處理下均顯著高于差蒿，而且，沙米種子在4月和7月溫度下有延遲萌發(fā)的現(xiàn)象，但在5月溫度下表現(xiàn)為快速連續(xù)的萌發(fā)模式。當(dāng)周圍水勢低于-0.2MPa時，沙米種子的萌發(fā)率迅速下降，最終萌發(fā)率低于10％，而差蒿種子即使

3、在-0.8MPa下，仍有17％的種子最終萌發(fā)。差蒿種子在埋深大于1cm時即出苗困難，沙米在埋深達到4cm仍有22％的種子可以出苗。分析表明，沙米種子的萌發(fā)模式有利于保存種子庫和提高幼苗成活率，是沙米成為流動沙丘優(yōu)勢種的重要保障。差蒿種子的萌發(fā)則缺少這種功能，延遲了它在成功入侵沙丘生境的時間。
　　 沙米種子萌發(fā)時，根生長早于芽生長，差蒿相反。出苗24天后，沙米主根深度可達100cm，差蒿只有70cm。差蒿根量在水平和垂直方向的分

4、布梯度都比沙米明顯，總根量也遠高于沙米，但沙米的細根數(shù)量隨深度增加有輕微上升趨勢，差蒿則降低。同等條件下沙米的單株地下干物質(zhì)重量、地上干物質(zhì)重量及其比值分別為1.7g、44.5g和0.038，而差蒿的相應(yīng)值分別為3.3g、11.6g和0.28。沙米的總生物量是差蒿的4倍左右，但差蒿的根冠比是沙米的9倍左右。沙米的根系活力在土壤溫度較低時遠高于差蒿，但在高溫下遠低于差蒿。這表明，沙米根系更適合于植被稀疏、深層土壤水分較好的流動沙丘，而差蒿

5、根系在水分相對貧乏、溫度較高的半流動沙丘有優(yōu)勢。
　　 在養(yǎng)分虧缺的情況下，沙米生長受到的影響遠大于差蒿，自來水灌溉處理下的沙米生物量只有全營養(yǎng)液灌溉處理的30％，而差蒿的則為52％。土壤氮素積累對沙米幼苗的傷害程度也重于差蒿，以0.8％的尿素溶液灌溉即可造成沙米幼苗的死亡，而差蒿幼苗的死亡只出現(xiàn)在1.6％的處理中。土壤高溫會大量殺死沙米幼苗，55℃處理下沙米幼苗的死亡率高達80％，而差蒿只有5％左右。差蒿幼苗的耐旱能力顯著強于

6、沙米，桶栽條件下，出苗后停止供水16天時，沙米幼苗的死亡率達到60％，差蒿的只有10％左右。但低日齡沙米幼苗對沙面高溫的忍耐性高于差蒿。差蒿幼苗對臨近的沙米幼苗有直接的抑制傷害作用，相同水分條件下，沙米單獨生長時的死亡率為5％左右，但與差蒿一起種植時的死亡率可超過70％。
　　 沙米對水分脅迫的抵抗能力顯著低于差蒿。當(dāng)土壤水分供應(yīng)狀況惡化時，與差蒿相比，沙米葉片的水分喪失多而水勢上升少、凈光合速率和光化學(xué)效率下降快、質(zhì)膜相對透性

7、迅速增加。造成這種結(jié)局的主要原因是，沙米遇早時的滲透調(diào)節(jié)能力低于差蒿，在所有處理中，差蒿葉片的可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量和游離脯氨酸含量都明顯高于沙米，游離脯氨酸含量甚至可以高出6倍。盡管沙米的抗氧化酶活性高于差蒿，但未能有效阻止干旱引起的葉片細胞結(jié)構(gòu)和功能的嚴重破壞，這可以從它急劇升高并遠大于差蒿的丙二醛含量上得到驗證。
　　 可見，沙米具有高效的萌發(fā)機制、快速伸展而活力較高的根系、耐沙面灼傷的幼苗、以及較高代謝水平，這對適應(yīng)