黄栌幼苗在持续干旱胁迫环境中的表型适应对策

以1年生黄栌(Cotinus coggygria)播种苗为供试材料进行控制土壤水分梯度的大田模拟试验,设置3个水分处理水平,探讨黄栌幼苗形态及生长性状和资源利用与分配性状在持续干旱胁迫环境中的适应对策。结果表明,随着土壤水分含量的降低,叶片数量、叶片厚度、茎长度和茎体积均呈显著下降趋势,而根系表面积、根系体积和根系平均直径则均显著增加;干旱显著降低了幼苗的比叶面积、叶片面积比例、茎生物量比例、叶根生物量比和茎根生物量比,而比茎长、根冠比、比根表面积、根表面积比例、根叶面积比例和根生物量比例则随着干旱程度的加剧显著上升。主成分分析表明,根系形态结构的发达程度及对根茎叶的资源配置是决定黄栌适应干旱逆境对策的重要方面,根系表面积、根系体积、根系直径、比根表面积、根系表面积比例和根叶面积比例是衡量黄栌苗木适应干旱生态对策的重要指标。研究结果可为华北地区应对未来干旱气候选择耐旱造林材料提供理论参考。     

土壤水分对免耕水稻根系生长的影响

2013年早季和晚季,以吉优716为试验材料,盆栽条件下研究土壤水分对免耕水稻根系生长、形态的影响及其与地上部生物量积累和产量的关系。试验设3种土壤水分条件:W100、W85、W70,分别为水稻全生育期保持土壤饱和含水量的95%~100%、80%~85%、65%~70%。结果表明:W70处理土壤水分严重抑制了免耕水稻拔节期根系的生长,根干质量显著下降;土壤水分对抽穗期根系直径影响较大,对总根长、体积和根干质量影响不大;W70处理成熟期根系出现早衰,根长、根直径、表面积、总体积和根干质量均显著下降。土壤水分主要影响直径0.0~1.5mm根的生长,特别是直径0.0~1.0mm的根。不同时期各处理间根冠比差异不显著,在拔节期和成熟期W70处理根冠比均低于W100和W85,在抽穗期W70处理根冠比高于W85处理。免耕水稻根干质量与地上部生物量和产量均呈显著正相关。重度水分胁迫显著抑制了拔节期根系生长,引发成熟期根系早衰,进而使地上部生物量积累减少,产量下降。轻度水分胁迫对免耕水稻根系生长影响较小。土壤水分对根系调控最核心的区域是根直径0.5~1.0mm区间。     

土壤干旱对冬小麦幼苗生理特性的影响

采用盆栽试验对不同土壤干旱条件下冬小麦幼苗生理特性进行了研究。结果表明,幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度、株高、叶面积、叶干重、茎干重、根干重、总生物量,均随土壤水分的减少而呈降低趋势;叶片水分利用效率和根冠比均呈增加趋势。通过回归分析发现,冬小麦幼苗叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度和WUE与土壤水分之间,均存在极显著线性关系。以上研究结果说明,土壤干旱对冬小麦幼苗光合特性、蒸腾特性、气孔导度、WUE及生长特征具有重要影响。     

干旱胁迫对白枪杆幼苗生长生物量及C、N、P化学计量特征的影响

【目的】研究不同干旱胁迫程度对白枪杆幼苗生长、生物量积累与分配,以及不同器官C、N、P积累与分配,探究白枪杆对不同干旱环境的适应性。【方法】以1 a生白枪杆幼苗实生苗为试验材料,研究干旱胁迫处理分别是对照（CK）、轻度干旱胁迫（LS）、中度干旱胁迫（MS）和重度干旱胁迫（SS）对白枪杆幼苗生长、生物量的积累量与分配、根冠比、各器官C、N、P含量及化学计量特征的分析和各器官C、N、P的积累和分配规律等指标测定。【结果】随干旱胁迫程度的上升,白枪杆幼苗的苗高和地径的增长量显著降低（P<0.05）。叶片、茎和根的生物量及总生物量、叶片生物量占比降低,茎和根生物量占比和根冠比降低。白枪杆幼苗C、N和P的积累量随干旱胁迫程度的上升呈下降趋势;与适宜的水分处理相比,白枪杆幼苗各器官的C∶N均呈先下降后上升的趋势,叶片和根的C∶P呈先下降后上升的趋势;白枪杆幼苗各器官N∶P低于14,表明生长主要受N限制。【结论】白枪杆幼苗生长及生物量和C、N、P含量及化学计量特征对不同干旱胁迫程度的响应有差异,主要表现在随干旱胁迫程度的上升,白枪杆幼苗的苗高、地径增长量呈下降趋势,生物量的分配也倾向于地下部分...     

水分胁迫对美人松幼苗生长的影响

为探讨美人松对水分胁迫的适应性,以美人松二年生实生幼苗为试验材料,研究不同土壤含水量对美人松株高、茎粗及根冠比的影响。结果表明:除土壤含水量达到饱和时对美人松的株高生长无显著影响,其它水分胁迫均明显抑制美人松幼苗株高生长,且水淹胁迫抑制程度大于干旱胁迫。水淹胁迫对美人松茎粗生长影响不显著,其抑制程度小于干旱胁迫。水分胁迫对美人松根冠比无显著影响。     

土壤养分与水分对猪血木幼苗生长 及生理特性的影响

采用盆栽试验,设置红壤∶腐殖土=1∶0(ST1,体积比)、红壤∶腐殖土=3∶1(ST2)、红壤∶腐殖土=1∶1(ST3)、红壤∶腐殖土=1∶3(ST4)4个土壤养分水平以及对照(W1)、轻度干旱胁迫(W2)、中度干旱胁迫(W3)和严重干旱胁迫(W4)4个水分处理水平,研究土壤养分与水分对猪血木幼苗生长及生理特性的影响。结果表明,土壤养分与水分对猪血木幼苗丙二醛、脯氨酸及可溶性糖含量影响显著;叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量均分别随着土壤养分与水分的降低而降低;猪血木幼苗不同营养器官生物量随着土壤养分的增加而先增加后降低,并在ST3土壤基质下达到最大值;叶片含水量和相对含水量均随土壤水分含量的降低而显著降低,而水分饱和亏和水分组织密度则增加。     

土壤干旱对济麦21根、冠生长的影响

通过盆栽试验,对不同土壤水分条件下冬小麦幼苗期、拔节期、扬花期和灌浆期4个时期根、冠生物量和二者关系进行了研究。结果表明:随干旱胁迫的加剧,各个时期根、冠生物量均呈降低趋势,根冠比呈增加趋势,这说明土壤干旱促进光合产物向根部分配,增加根系生长量,提高抗旱性。且随生育期的推进,根、冠生物量均呈增加趋势,根冠比则呈减小趋势。最后通过回归分析,建立了根、冠生物量回归方程,表明干旱胁迫对根、冠生长及二者关系具有显著影响。     

广西北热带岩溶区蚬木幼苗的光合与蒸腾特性

[目的]研究北热带岩溶区优势树种蚬木幼苗的光合与蒸腾特性。[方法]利用野外生长正常的1～2年生蚬木实生苗,经盆栽和控水试验,研究其净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率的变化。[结果]正常供水和长期干旱处理的幼苗,其净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率存在极显著差异,长期干旱将显著降低净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,提高水分利用效率。[结论]蚬木具有光合、蒸腾速率较低,水分利用效率较高,抗旱性较强的生态特性。     

干旱胁迫对苗木蒸腾耗水和生长的影响

在玻璃温室内采用盆栽试验研究了不同土壤水分处理对生长在黄绵土上的1年生仁用杏、刺槐和紫穗槐苗的水分特征和生长特征的影响。结果表明,3个树种的叶片相对含水率和单株耗水量均随土壤水分的降低而降低,各处理间的单株耗水量差异显著;叶片饱和亏、保水力和单株水分利用率随土壤干旱胁迫的加剧而有所提高,不同树种的水分利用率对各处理的反应不同;根干重、茎干重和生物量等生长特征指标也随土壤水分的降低呈下降趋势,不同土壤水分处理对紫穗槐的茎重、根重、总生物量及刺槐的根重、总生物量和仁用杏的总生物量影响显著;其余指标各处理间差异不显著;土壤含水量在最大田间持水量的52%以上时,仁用杏才有较大的生物量,刺槐和紫穗槐才能存活。     

云南松不同等级苗木的生物量分配及其异速生长

【目的】云南松后代个体分化强烈，苗期生长缓慢，严重影响了云南松良种化进程。研究不同等级云南松幼苗生物量投资与分配及其异速生长，以期深入了解分化个体大小对云南松幼苗生物量分配在适应对策方面的影响。【方法】对同一种源425株3 a生云南松苗木的生长及生物量相关指标进行测定，采用单因素方差分析法比较不同等级云南松苗木的生物量投资与分配差异，并运用标准化主轴分析法对其异速生长关系进行分析。【结果】不同等级苗木间生物量的投资与分配存在差异，各构件间生物量的投资表现为叶>茎>根。等级越低的苗木生物量投资越少且分化越明显，但根生物量分配越多；随着等级的升高，苗木分配更多的生物量给地上部分。不同等级云南松苗木各构件之间以及各构件与单株之间均存在显著或极显著的异速或等速生长关系，根-叶、茎-叶、非光合器官-叶之间的异速生长指数在不同等级苗木间均存在显著差异，随着个体的增大，茎、叶以及非光合器官分别与单株生物量的异速生长轨迹均发生了显著改变，无共同SMA斜率。不同等级苗木的苗高与地径、单株、根冠比以及地径与单株、根冠比间总体上表现出显著或极显著的异速生长关系，形态指标的生长速率小于地下部分生物...     

干旱胁迫对不同种源云南松幼苗生物量与根系形态的影响

通过盆栽控水,采用双因素随机区组设计研究了9个不同地理种源云南松幼苗生物量分配和根系形态对干旱胁迫的响应,比较了干旱胁迫下幼苗生物量及其分配以及根系形态在种源间的差异,并通过隶属函数法对不同种源幼苗干旱适应性进行了初步评价。结果表明:1）干旱胁迫下,各种源云南松幼苗地径下降明显,苗高未发生显著变化,各器官生物量和总生物量多呈下降趋势,干旱胁迫并没有导致幼苗根生物量分配比和根冠比的增加,但根系长、比根长、根表面积和比根面积在干旱胁迫下增加显著。2）不同种源云南松幼苗地径、苗高、生物量及其分配比和根系形态在干旱处理下均存在显著差异,其中地径和苗高分别以西昌和双柏种源最大,各器官生物量和总生物量以双柏、西昌和册亨种源较高,察隅种源各器官和总生物量较低,但该种源具有最大的根生物量分配比和根冠比;会泽种源根长、根表面积、比根长和比根面积均最大。研究发现,在土壤水分限制条件下,云南松幼苗以根系形态变化代替根系生物量增加的策略来适应干旱,各种源云南松幼苗生长对干旱胁迫响应的差异可能是由种源地理气候因子长期影响所形成的不同适应性策略所导致。经平均隶属函数值法初步评价了不同种源云南松幼苗对干旱适应性的强弱,结果显示,西藏察隅、云南会泽和四川西昌种源对土壤干旱的适应性较强,云南双柏、贵州册亨、云南云龙种源居中,而云南新平、永仁和禄丰种源适应性较弱。     

干旱胁迫对石灰花楸幼苗生长和生理指标的影响

采用盆栽控水设置4种干旱胁迫梯度,研究干旱胁迫对1年生石灰花楸幼苗生长和生理的影响。结果表明,随干旱胁迫的加剧,幼苗变矮,地径变细,叶面积减小,主根变长,侧根数增加;干旱降低了幼苗生物量积累,生物量分配方式向有利于根系水分吸收的方向转变,茎叶生物量比降低,根生物量比增加,根冠比变大;随着干旱胁迫持续时间延长:石灰花楸幼苗的叶片相对含水量在对照和轻度胁迫下保持基本稳定,在中度和重度胁迫下则持续降低;干旱胁迫下可溶性糖和丙二醛含量增加。     

水氮耦合对棉花幼苗根冠生长和水分利用效率的影响

为明确节水灌溉条件下配施氮肥提高水分利用效率(WUE)的可行性,采用分根交替灌溉(APRI)和常规供水(NI)的方式分别培养棉花幼苗,同时配施不同水平氮素(高氮200 kg/hm~2、中氮120 kg/hm~2、低氮80 kg/hm~2),研究了干旱胁迫后棉花幼苗生长、光合作用、根系形态、根冠生物量、瞬时和生物量水分利用效率(WUEi和WUEb)等的变化。结果表明:干旱胁迫显著降低了棉花幼苗的株高、叶面积、光合作用参数[净光合作用速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)]、蒸腾耗水量和根冠生物量,但显著增加了棉花幼苗的根冠比、根系长度(总根长和直径2 mm的细根长度)和根系表面积;同时干旱处理也显著增大了WUEi和WUEb。与正常施氮(中氮处理)相比,增施氮肥促进了棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、蒸腾耗水量以及根冠生物量、总根长、根系表面积等的增大,显著降低了WUEi但未改变NI处理的WUEb;减施氮肥则加大了干旱对棉花幼苗生长、光合作用能力和根冠生物量积累的抑制程度,但在干旱条件下提高了WUEi和WUEb。与NI处理相比,APRI处理的棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、根冠生物量、总根长和根系表面积增加,蒸腾耗水量减少,WUEi和WUEb增加。综上,APRI配施氮肥处理可以减轻干旱对棉花幼苗生长和根系形态的抑制程度,并提高WUE;虽然在干旱条件下APRI配施低氮处理具有最大的WUE,但APRI配施高氮处理棉花幼苗的根冠生长最好。     

黑果枸杞根系构型对干旱胁迫的响应机制

【目的】探讨黑果枸杞幼苗根系构型对干旱胁迫的响应机制,为黑果枸杞的种植、种群恢复和合理利用及其他旱生植物研究提供理论依据。【方法】以盆栽黑果枸杞幼苗为研究对象,采用控水法,设置正常供水（20.97%）（对照, CK）、轻度胁迫 （15.51%）、中度胁迫 （3.42%）、重度胁迫 （2.35%）和极重度胁迫 （1.45%）5个胁迫梯度,通过对比不同胁迫梯度对黑果枸杞幼苗根系拓扑指数、拓扑结构、生物量及相关根系形态指标的影响,分析黑果枸杞幼苗根系构型对干旱胁迫的响应。【结果】干旱胁迫下,黑果枸杞根系构型趋向于叉状分支模型。随干旱胁迫程度的增加,黑果枸杞幼苗根系由叉状分支向鱼尾形分支过渡;幼苗地上生物量、地下生物量和总生物量均呈现先增加后减少的趋势,且地上生物量和总生物量在不同处理间差异显著 （P<0.05）。与CK相比,轻度和中度胁迫下总生物量分别增加82.47%和41.09%。根冠比呈现逐渐增加的变化趋势;根长、根表面积和根体积均呈现出先增加后减小的变化趋势;而比根长和比表面积呈逐渐减小的变化趋势,轻度、中度、重度和极重度胁迫分别降低7.73%、 10.25%、 60.62%和77.09%,比表面积分别减小17.59%、 30.04%、 80.15%和83.40%。不同径级根长、根表面积和根体积均在轻度胁迫时达最大值,根长和根表面积随干旱胁迫程度的增加各径级排序依次为0~0.5 mm>0.5~1.0 mm>1.0~1.5 mm>1.5~2.0 mm>2.0~2.5mm。【结论】黑果枸杞的生长受干旱胁迫的影响,其根系不同形态指标及根系构型存在差异。轻度干旱胁迫有利于黑果枸杞幼苗根系正常生长,但黑果枸杞的耐受程度存在阈值,土壤含水量为15.51%时生长最佳。     

不同种源滇重楼对干旱胁迫的响应分析

【目的】筛选滇重楼（Paris polyphylla var.yunnanensis）抗旱种源,为滇重楼抗旱种源筛选及种质遗传改良提供理论依据。【方法】以3个种源（温带种源、南亚热带种源和北热带种源）的滇重楼为试验材料,结合单因素方差分析、相关分析、正交偏最小二乘判别分析及变量投影重要性分析,对比分析充足水分（W₀）、轻度干旱（W₁）和重度干旱（W₂）3个水分梯度下,不同种源滇重楼根茎叶性状、生物量分配及总皂苷产量等性状的变异,并对抗旱种源进行评价。【结果】单因素方差分析结果显示,土壤水分显著影响滇重楼地上、地下多个性状（P<0.05,下同）。干旱胁迫下,3个种源滇重楼的根茎、须根及茎和叶的鲜重、生物量呈明显下降趋势。随着干旱胁迫加剧,温带种源根质比降低;南亚热带种源和北热带种源根质比则呈升高趋势;所有种源中,南亚热带种源在不同土壤水分条件下的药用部位生物量（W₀:6.16±2.78 g、W₁:4.78±1.51 g和W₂:2.98±0.59 g）及总皂苷产量（W₀:60.51±28.23 mg、W₁:45.96±16.88 mg和W₂:13.62±2.51 mg）最高;相关分析结果显示,株高、茎粗、茎鲜重、茎生物量、叶鲜重、叶生物量、叶长和叶宽与滇重楼根及根茎部位的鲜重、生物量及总皂苷含量呈极显著（P<0.01）正相关;正交偏最小二乘-判别分析结果表明,所有种源W₁处理的植株根茎直径、根茎长、须根直径、须根长、须根数、茎鲜重、茎生物量、叶鲜重、叶生物量、叶片含水率、株高、茎粗、叶长和叶宽明显高于W₂处理;变量投影重要性分析结果显示,不同种源的株高、叶长、叶宽、茎鲜重、须根长、须根数的VIP值>1.0,表明上述性状对干旱胁迫较敏感。【结论】综合分析地下器官生物量和总皂苷产量,南亚热带滇重楼抗旱性最佳;其高产优质性状在未来抗旱优良种源培育中应加以关注。     

干旱对夏玉米根冠生长的影响

利用大型活动式防雨旱棚,人工严格控制不同的土壤含水量,全生育期系统研究了夏玉米根冠生长对水分的响应,结果表明:干旱并不影响夏玉米根系、冠层干物质累积、株高增加、茎(基)粗增大等过程的总趋势。但随胁迫的增强,根、冠干物质累积速率、干物质累积总量降低,根条数变少、株高降低、茎(基)粗变细,但它们并不呈线性相关关系;水分供应量的减少延长了夏玉米的生育周期,随胁迫的增强,根系生物量最大值、最大根条数、冠层最大株高出现的时间延后;根冠比(R／S)随土壤水分的改变而改变;不同水分处理的夏玉米,R／S值影响最小的时期是开花-灌浆盛期,最大的时期是在拔节-抽雄,此阶段充分供水处理H的R／S是严重水分胁迫处理L的125.77％。充分供水的处理则有最大的根冠比(R／S=0.173)。在干旱条件下,协调夏玉米根冠平衡,最大程度发挥根系和地上部叶片的功能,才有利于提高产量。     

柠檬薄荷对干旱胁迫的形态和生理响应

以1a生柠檬薄荷盆栽苗为材料,采用盆栽控水法人工模拟水分条件,设土壤相对含水量分别为75%~85%(CK)、60%~65%(轻度胁迫)、40%~50%(中度胁迫)、25%~35%(重度胁迫)4个水分梯度进行干旱胁迫试验,胁迫处理时间为21d,研究干旱胁迫对柠檬薄荷幼苗不同部位生理生化指标的影响,以期揭示柠檬薄荷对干旱胁迫的适应机制。结果表明:随着水分胁迫程度的增加及胁迫时间的延长,柠檬薄荷的单叶面积、株高增量和叶片相对含水量均呈下降趋势;根冠比和丙二醛(MDA)质量摩尔浓度随胁迫程度的加剧而增大;叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、类胡萝卜素、可溶性蛋白和脯氨酸质量分数以及超氧化物歧化酶(SOD)活性随胁迫程度的增加和时间的延长均呈相似的变化规律,表现为先上升或下降的趋势,在胁迫第14天时均达到最大值。且地下部分对干旱胁迫的生理响应较地上部分敏感。     

槐树幼苗对光强的形态和生理适应

通过对槐树盆栽幼苗的遮阴试验,分析测定了光强对槐树幼苗形态和生理特性的影响。结果表明:随着光强的增大,其总叶面积和株高均显著降低,30%～100%光强范围内,总生物量和地径差异不显著,但均显著大于15%处理。低光强下,植株通过增大叶生物量比、比叶面积、叶面积比和叶根比,以增大光合叶面积,提高捕光能力;增大支持结构生物量比,以增加支持叶生物量;在高光强下,植株通过提高根生物量比和根冠比,降低叶生物量比、比叶面积和叶根比,保持了水分吸收和蒸腾的平衡。随着光强的增大,植株最大净光合速率、光饱和点和光补偿点均显著增大。槐树幼苗的总叶绿素和类胡萝卜素含量随着光强增大而显著降低,而叶绿素a/b随着光强的增大而显著增大。说明槐树幼苗对光强的形态和生理适应性较强,能够适应较广的光强范围。     

干旱胁迫对地果幼苗形态与生理特性的影响

以地果组培苗为材料,选用盆栽控水试验法,设置正常供水（CK）、轻度干旱胁迫（W1）、中度干旱胁迫（W2）和重度干旱胁迫（W3）4个水分处理水平,探讨地果幼苗对不同土壤含水条件的响应和抗旱能力。结果表明,随干旱胁迫程度的增加和胁迫时间的延长,地果的根冠比、茎蔓长度和脯氨酸含量总体呈上升趋势,蒸腾速率和叶组织含水量呈下降趋势。一些指标呈现出波动趋势,叶片面积和胞间CO₂浓度分别呈现先升后降和先降后升的趋势,气孔导度呈现先降低后升高又降低的波动趋势。超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性和可溶性蛋白含量在W1处理下呈上升趋势,W2和W3呈先升后降的趋势。叶绿素含量在W1处理下呈下降趋势,W2和W3呈先降后升的趋势。净光合速率在W1处理下呈先下降后升高达到峰值又降低的趋势,W2和W3胁迫下呈下降趋势。这些结果表明地果具有一定的耐旱性,可以抵抗轻度及短时间内中度干旱。