土壤极端干旱对金银花光合生理及恢复过程的影响

发布时间：2020-11-02 20:42

　　 干旱缺水是造成沂蒙山区植株光合有机物合成受阻、产量降低的重要因子。而复水是有效缓解植物生产力降低的有效措施之一,为阐明金银花叶片光合作用对不同土壤水分梯度的响应特征,揭示光合作用效率降低的叶绿素荧光诱导动力学机制,以及金银花在不同土壤干旱胁迫程度及胁迫时间下的恢复能力,确定植株复水的关键水分阈值点,为极端干旱背景下沂蒙山区金银花光合生产力损失降低及高效水分管理提供了理论支撑。以沂蒙山区3年生金银花(Lonicera japonica Thunb.)为试验材料,分两个阶段开展:(1)金银花叶片光合生理过程对不同土壤水分的响应。采用人工灌水与植物自然耗水相结合的方法获取多级土壤水分梯度,用CIRAS-2型便携式光合测定系统(英国PPS公司)及Pocket PEA植物效率分析仪(Hansatech,UK),测定分析金银花叶片的光合参数、叶绿素荧光诱导动力学参数对土壤水分的响应特征。(2)金银花光合效率响应极端干旱水分阈值-阈值持续-复水机理。在第一阶段确定的2个阈值(RSWC_(SL-NSL)=29.7%、RSWC_(wilting、Pn≈0)=11.4%)下分别设置4个干旱处理(干旱胁迫持续0d、10d、20d、30d),干旱结束后复水30d保持土壤在饱和含水量。每5d测定并分析金银花光合参数、叶绿素荧光诱导动力学参数的变化过程。主要的研究结果如下:1.净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和水分利用效率(WUE)对土壤相对含水量(RSWC)具有明显的阈值响应规律。当RSWC=29.7%时,造成金银花叶片P_n降低的主要因素由气孔限制因素转变为非气孔限制因素。当RSWC=11.4%时,叶片P_n接近0,光合机构受损伤严重,同时植物发生萎蔫基本趋于死亡。据此确定出土壤极端干旱下金银花生长的关键水分阈值点为气孔机制转折点(RSWC_(SL-NSL)=29.7%)、金银花叶片萎蔫水分点(RSWC_(wilting)=11.4%)和P_n≈0的水分点(RSWC_(Pn≈0)=11.4%)。(定义:阈值1为RSWC_(SL-NSL)=29.7%;阈值2为RSWC_(wilting、Pn≈0)=11.4%)。2.基于土壤干旱胁迫对金银花光合生理过程和机理的影响,可知土壤轻度干旱对金银花影响较小,保证金银花植株正常生长发育的水分下限值为RSWC=29.7%;当55.1%≤RSWC≤89.0%时,P_n≥P_(nave)金银花叶片光合生产力较高,当24.0%≤RSWC≤79.6%,WUE≥WUE_(ave)金银花叶片水分利用效率较高,因此在实际生产实践中为保证相对较高水平P_n和WUE,应维持的土壤水分范围为55.1%≤RSWC≤79.6%。3.在极端干旱(阈值1及阈值2)持续不同时间下,金银花光合作用和叶绿素荧光参数变化规律表明:随着干旱胁迫时间的递增,PSII反应中心的供体侧的放氧复合体(OEC)受损严重;受体侧的Q_A~-大量积累,电子传递能力下降。同时,金银花叶片PSII反应中心活性降低,光抑制现象明显,说明PSII反应中心的整体性能受到损伤,金银花光合机构被破坏,严重影响金银花植株光合生产能力。4.不同极端干旱处理(不同干旱阈值胁迫下持续不同时间)复水后,金银花叶片光合气体交换参数、荧光诱导动力学参数及PSII反应中心活性参数的恢复速度及恢复能力均表现出明显的差异性。极端干旱阈值1胁迫持续0天(阈值1(0))和10天(阈值1(10))、阈值2胁迫持续0天(阈值2(0)),P_n均能恢复到较高水平(P_nP_(nave)),表明光合机构的损伤是可逆的,复水后PSII反应中心活性恢复、光合机构性能良好保证植物正常的生长发育,且P_n恢复能力及恢复速度是阈值1(0)阈值1(10)阈值2(0);干旱胁迫时间继续增加时,金银花PSII反应中心受损严重,整体性能恢复性差,金银花光合机构造成的损伤是不可逆的,同时生长发育受到明显的抑制。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S567.79
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状与进展
        1.2.1 干旱胁迫对植物的光合作用影响的研究现状与进展
        1.2.2 复水对植物的光合能力恢复性的研究现状与进展
        1.2.3 快速荧光诱导动力学的研究现状与进展
        1.2.4 金银花的研究现状与进展
2 材料与方法
    2.1 研究区概况
    2.2 试验材料与布设
    2.3 试验测定方法
        2.3.1 土壤水分控制与测定
        2.3.2 气体交换参数的测定
        2.3.3 快速叶绿素荧光诱导动力学参数测定
    2.4 数据分析
    2.5 技术路线
3 结果分析
    3.1 不同土壤水分对金银花光合生理参数的影响
        3.1.1 不同土壤水分对金银花光合表征参数的影响
        3.1.2 不同土壤水分对金银花叶绿素荧光参数的影响
    3.2 极端干旱下金银花关键水分阈值点
    3.3 极端干旱胁迫对金银花光合生理参数的影响
        3.3.1 极端干旱胁迫对金银花光合交换参数的影响
        3.3.2 极端干旱胁迫对金银花荧光诱导动力学参数的影响
        3.3.3 极端干旱胁迫对金银花PSⅡ反应中心活性参数的影响
    3.4 极端干旱胁迫-复水对金银花叶片光合生理参数的影响
        3.4.1 极端干旱下金银花恢复性评价指标
        3.4.2 极端干旱胁迫-复水对金银花光合气体交换参数的影响
        3.4.3 极端干旱胁迫-复水对金银花荧光诱导动力学参数的影响
        3.4.4 极端干旱胁迫-复水对金银花PSⅡ反应中心活性参数的影响
4 讨论
    4.1 金银花叶片光合生理过程对不同土壤水分的响应
    4.2 金银花叶片荧光特性对不同土壤水分的响应
    4.3 金银花土壤极端干旱阈值的确定
    4.4 极端干旱胁迫-复水对金银花光合生理参数的影响
    4.5 极端干旱胁迫-复水对金银花荧光诱导动力学参数的影响
5 结论
参考文献
致谢
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本文编号：2867546