鄂尔多斯高原砒砂岩区6种植物水分利用特性研究

发布时间：2020-05-14 21:53

【摘要】：鄂尔多斯高原砒砂岩区降雨少,土壤侵蚀严重,生态环境恶化,植被恢复与重建势在必行。水分是当地植物生长的主要限制性因素。因此,物种选择成为关键,需要水分利用效率高且耐旱的物种,以提高植被恢复的稳定性和可持续性。本文以砒砂岩区沙棘(Hippophae rhamnoides)、芨芨草(Achnatherum splendens)、长柄扁桃(Amygdalus pedunculata)、杂交狼尾草(Pnnisetum amerieanum×P.pureum)、胡颓子(Elaeagnus pungens)和掌叶大黄(Rheum palmatum)为研究对象,通过比较砒砂岩区6种植物在水分利用特性方面的差别,包括日光合、蒸腾和水分利用效率,叶绿素荧光参数,PV曲线等指示的组织耐脱水参数和碳同位素指示的水分利用效率等方面的差别,以期为砒砂岩区植被恢复重建中物种提供依据。主要研究结果如下:(1)净光合速率日变化因物种差异而呈现不同的曲线形状。6种植物中,芨芨草和沙棘的净光合速率日变化表现为单峰型曲线,其余表现为双峰曲线,有光合“午休”现象。其中,沙棘日光合能力最强,而掌叶大黄最弱。对6种植物的净光合速率和蒸腾速率日变化曲线分别进行有限积分后,得到各植物叶片单位面积的日CO_2同化量与日蒸腾耗水量,以及日均水分利用效率(日CO_2同化量/日蒸腾耗水量)。结果显示,日CO_2同化量、日蒸腾耗水量和日均水分利用效率均存在显著种间差异(P0.05),其中,沙棘叶片的日CO_2同化量和日蒸腾耗水量均最高,而日均水分利用效率则偏低。杂交狼尾草叶片的日CO_2同化量较高,日蒸腾耗水量较低,可以以较低的水分消耗,获取较高的光合产物。各物种的δ~(13)C值存在显著种间差异(P0.05),其顺序为胡颓子掌叶大黄长柄扁桃芨芨草沙棘。植物的长期水分利用效率可以通过叶片的δ~(13)C值来指示,因此,6种试验植物以胡颓子在生长季内水分利用效率相对较高,沙棘相对较低。(2)6种植物以掌叶大黄的初始荧光(Fo)最高,沙棘最低,说明掌叶大黄的叶绿素含量相对较高。叶绿素荧光淬灭在高、低水期对比说明,高水期叶绿素荧光的光化学淬灭相对较高,光合呼吸活性较高,非光化学淬灭相对较低。但杂交狼尾草的非光化学淬灭在高水期明显高于低水期,光能热失散较多,而其高水期的光化学淬灭显著低于低水期,结合其较高的最大荧光,说明在低水期仍能保持较强的光合活性。(3)通过PV计算得到的水分生理参数表明,6种植物中,芨芨草的饱和渗透势(Ψ_s~(sat))和质壁分离点渗透势(Ψ_s~(tlp))均最低,最大弹性模量(ε~(max))最大,质外体含水量(AWC),说明其细胞壁坚硬且弹性小,贮水能力差,渗透势低,保水能力强,弹性调节能力较弱,主要通过渗透调节维持膨压,为低水势忍耐脱水类型;杂交狼尾草的ε~(max)最小,细胞壁柔软,持水能力强,Ψ_s~(tlp)较高,原生质耐脱水能力差,加之较高的水分利用效率,说明杂交狼尾草为高水势延迟脱水类型;胡颓子的质壁分离点相对渗透水含量(ROWC~(tlp))最低,抗脱水能力最强,为延迟脱水类型。综上,芨芨草在水分利用效率、耐脱水能力等方面均表现出较高的水平;杂交狼尾草可以在低水期保持较高的光合活性,同时水分利用效率高,耐旱性强,对砒砂岩区缺水环境表现出一定的优势。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948

【相似文献】