荒漠植物紅砂、白刺和沙拐棗抗旱指標(biāo)及抗旱性綜合評(píng)價(jià)研究.pdf

1、紅砂、白刺和沙拐棗抗旱、耐鹽、耐高溫，是干旱、半干旱地區(qū)防風(fēng)、固沙和水土保持的優(yōu)良植物。它們廣泛分布于我國(guó)干旱荒漠地區(qū)，特別廣布于西北的半干旱地區(qū)，其抗逆性強(qiáng)，生態(tài)可塑性大，具有很強(qiáng)的抗旱和集沙能力。因此研究這三種荒漠植物的抗旱性對(duì)其植被保護(hù)和恢復(fù)以及為荒漠植物抗逆性研究具有重要的意義。本文以分布于不同地區(qū)的紅砂、白刺和沙拐棗為材料，通過(guò)對(duì)自然干旱條件下三種荒漠植物的光合特性、熒光特性、水分生理、相關(guān)代謝物質(zhì)的變化、酶活性變化以及葉綠素

2、的變化進(jìn)行了研究，以期進(jìn)一步闡明這三種荒漠植物的抗旱機(jī)制，并對(duì)它們進(jìn)行抗旱性綜合評(píng)價(jià)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.三種荒漠植物的光合、蒸騰速率日變化曲線特征可以分為兩類：（1）雙峰型，包括紅砂；（2）單峰型，包括白刺和沙拐棗。而按光合、蒸騰強(qiáng)弱劃分可以分為3類：（1）低光合、低蒸騰型，包括紅砂；（2）高光合，高蒸騰型，包括白刺；（3）低光合、高蒸騰型，有沙拐棗。在環(huán)境因子中，光合有效輻射是影響三種植物光合和蒸騰速率的最重要因子

3、；中午高光強(qiáng)造成白刺和沙拐棗的光抑制現(xiàn)象，但并未對(duì)紅砂產(chǎn)生光抑制效應(yīng)。三種植物的光合最適宜溫度范圍分別為紅砂25～30℃，白刺28～32℃，沙拐棗35～37℃。水分條件是導(dǎo)致地區(qū)間植物光合和蒸騰速率產(chǎn)生差異主要因素，而且空氣相對(duì)濕度主要對(duì)植物的蒸騰速率起作用。在內(nèi)在因素中，紅砂光合午休以及沙拐棗10:00以前光合強(qiáng)弱的主要原因是氣孔因素，并且干旱加劇會(huì)提高這兩種植物的氣孔調(diào)節(jié)能力。白刺氣孔調(diào)節(jié)能力受諸多環(huán)境因予以及植物因素影響，但白刺氣

4、孔調(diào)節(jié)對(duì)光合的作用大于對(duì)蒸騰的作用。結(jié)果表明，在水分條件降低時(shí)，紅砂通過(guò)氣孔調(diào)節(jié)和滲透調(diào)節(jié)來(lái)提高水分利用效率；白刺的水分利用效率則隨一天環(huán)境條件的改變而變化；沙拐棗由于光合碳同化途徑的不同，以及植物本身蒸騰特性的差異，使其水分利用效率始終高于其它兩種植物。
　　 2.強(qiáng)光盡管使紅砂光合作用的Fv/Fm和F PSH下降，卻并沒(méi)有發(fā)生光抑制現(xiàn)象；水分是引起紅砂光化學(xué)效率下降主要因素，而光化學(xué)效率下降是紅砂光合午休的非氣孔因素之一。強(qiáng)

5、光引起了白剌和沙拐棗的光抑制現(xiàn)象發(fā)生，而且水分條件的降低則加劇了這種現(xiàn)象，但沙拐棗光抑制出現(xiàn)有滯后現(xiàn)象，說(shuō)明其光抑制較輕。在強(qiáng)光、高溫及干旱環(huán)境中紅砂主要依賴于葉黃素循環(huán)的熱能耗散機(jī)制使其光合機(jī)構(gòu)得以保護(hù)，而不是光抑制因素；而白刺和沙拐棗則既依賴于葉黃素循環(huán)的熱能耗散又依賴于光抑制。
　　 3.三種荒漠植物的水分生理變化表明：從WP的角度來(lái)說(shuō)，紅砂的耐旱能力最強(qiáng)，沙拐棗最弱；而按照RWC和WSD判斷則以沙拐棗的抗旱性最強(qiáng)，紅砂最

6、低。
　　 4.研究發(fā)現(xiàn)，在干旱荒漠區(qū)Pro和SS在水分匱乏的情況下短時(shí)積累是有益，是植物干旱忍耐的一種方式，但在不同植物中的作用不同。以Pro和SS的高低來(lái)判斷三種植物的抗旱性順序?yàn)榧t砂>白刺>沙拐棗。三種荒漠植物在水分減少時(shí)均引發(fā)膜脂過(guò)氧化作用和超氧自由基產(chǎn)生速率加快，造成了對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)的破壞。以MDA含量和O2產(chǎn)生速率來(lái)判斷這三種植物的抗旱性順序應(yīng)該為沙拐棗>紅砂>白刺。在水分虧缺時(shí)，沙拐棗通過(guò)提高SOD和CAT酶活性來(lái)抵

7、御干旱傷害的作用強(qiáng)于其它兩種植物，而POD對(duì)三種植物在極端干旱條件下的保護(hù)能力是有限。按SOD和CAT的作用來(lái)判斷三種植物的抗旱性順序?yàn)榧t砂>白刺>沙拐棗。本實(shí)驗(yàn)條件下的土壤含水量對(duì)紅砂和白刺造成了干旱脅迫，從而引起它們體內(nèi)Chl的減少；而在相同條件下對(duì)沙拐棗構(gòu)成的脅迫較小，其體內(nèi)的Chl含量升高，說(shuō)明沙拐棗對(duì)水分條件的改變反應(yīng)遲緩。
　　 5.結(jié)果顯示，不同地區(qū)紅砂的抗旱性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篧WM>JQJ>ZYL>LZJ；不同地區(qū)白

8、刺的抗旱性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篔QJ>WWM>ZYL>LZJ；不同地區(qū)沙拐棗的抗旱性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篔QJ>WWM>ZYL?？梢钥闯?，水分條件越差得地區(qū)植物的抗旱性越強(qiáng)，這是植物通過(guò)自身生理調(diào)節(jié)對(duì)外部環(huán)境條件產(chǎn)生適應(yīng)的結(jié)果。
　　 6.研究結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)所測(cè)的18項(xiàng)指標(biāo)在紅砂、白刺和沙拐棗的抗旱性中相互制約，相互依賴，綜合調(diào)節(jié)著它們的內(nèi)在抗旱機(jī)制。但通過(guò)降低蒸騰速率來(lái)提高水分利用效率、依賴于葉黃素循環(huán)的熱能耗散機(jī)制以及以Pro為主的滲透調(diào)