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巨桉耗水特性及其对干旱胁迫的响应

作　者: 胡红玲
导　师: 张健
学　校: 四川农业大学
专　业: 森林培育
关键词: 巨桉耗水特性干旱胁迫施氮水分生理抗性生理光合生理
分类号: S792.39
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

我国是淡水资源较贫乏的国家,人均占有量不足世界平均水平的1/4,且时空分布极不均匀,加之水资源污染严重,可利用的淡水资源就显得更为有限。一方面,水分是林木生存与生长发育必需的因子之一,另一方面,水资源缺乏地区林木耗水能力可能成为影响淡水资源可持续利用的因素之一。近年来,在全球气候变化的大背景下,干旱发生的频率、范围和持续时间均有增加的趋势,其对农林业生产造成的损失超过了其它自然灾害所造成损失的总和。巨桉有速生、丰产、优质及适应性强等特点,是我国南方短周期工业原料林的重要树种之一,在满足人们生产生活的木材需求和促进地方经济发展中发挥着重要作用。但巨桉是否具有很强的耗水能力,大面积发展是否影响区域水分平衡也引起了广泛的关注。同时,在干旱频繁发生的背景下,其耐旱能力也直接关系到其引种栽培和经营管理。因此,研究巨桉的耗水特性及其耐旱能力,乃至如何增强其耐旱能力都具有较强的现实意义。本文利用盆栽的试验方法,对巨桉幼树的耗水特性、耐旱特性及施氮对其耐旱性的影响进行了研究,主要内容包括：(1)巨桉与其它两个速生树种(竹柳和桤木)幼树的在不同土壤水分条件下的生长和耗水特性比较;(2)土壤水分充足条件下巨桉和桤木幼树对持续干旱的生长及生理响应；(3)不同土壤水分条件下生长的巨桉幼树对持续干旱的生理响应的差异；(4)施氮对巨桉幼树耐旱性的影响。旨在为巨桉的引种栽培及其人工林的水分和养分管理提供一定的理论依据与参考。本研究主要结果如下：1、同等环境条件下,与竹柳和桤木相比,巨桉具有相对较高的日耗水量及总耗水量。其中,在水分充足的条件下(W1),巨桉的日耗水量为竹柳的1.82倍(阴天)或2.06倍(晴天),为桤木的8.11倍(阴天)或13.35倍(晴天)；在中度干旱下(W2),为竹柳的4.24倍(阴天)或6.29倍(晴天),为桤木的11.87倍(阴天)或16.94倍(晴天)；在重度干旱下(W3),为竹柳的2.95倍(阴天)或3.22倍(晴天),为桤木的4.27倍(阴天)或5.03倍(晴天)。巨桉不仅具有较高的耗水量,且在一定的干旱程度内,也更不易受到影响而降低,这与其在干旱下继续维持较大的叶面积、较强的光合能力和较快的生长速率是密切相关的。在降雨充沛且季节分布均匀的地区可合理地发展巨桉林,在水分并不充裕或季节性干旱明显的地区,建议不要大面积种植巨桉,以免对当地水分平衡产生不良影响。2、巨桉在持续干旱条件下采取整株叶片萎蔫、卷曲的策略,尽可能地维持较高的光合有效面积和较快的生长速率,但也导致其土壤含水量较快地下降。从其渗透调节物质(如游离脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS))、活性氧(如过氧化氢(H202))、丙二醛(MDA)等的响应来看,其在持续干旱过程中经受着更为严重的活性氧伤害,若干旱时间延长,可能造成难以恢复的损伤。而桤木在干旱时采取落叶方式,降低了土壤水分消耗,保证了幼嫩叶片的水分供给,干旱解除或缓解之后可能较快地恢复生长。为保证两树种生长不至受到干旱的严重影响,土壤体积含水量不要低于10%。在水分充足且无长期持续干旱的地区,发展巨桉可获得较大的木材产量,而在持续干旱易发区,以桤木替代巨桉为宜。3、长期生长在水分条件较差环境中的巨桉,由于适应了水分不足的状况,对水分的渴求程度减小,在持续性干旱过程中,能更快地启动减少水分散失和减轻氧化伤害的内部调控(如提高超氧化物歧化酶(SOD)活性及抗坏血酸(AsA)、类胡萝卜素(Car)、Pro含量)和外部调控(如减小气孔开度而使气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)降低),因而其叶片内H202和MDA含量在持续干旱的过程中上升较为缓慢,受到的氧化伤害较小。实际生产中,是否可以考虑用适度的干旱对巨桉苗木进行一段时间的锻炼,使之对水分不足有预先的适应,以增强其在造林后对干旱的适应能力。对已经造林的苗木,在季节性干旱来临前,是否可以考虑适度减少对其的水分供应,这可能有利于其渡过短期的干旱。4、增施氮素能在一定程度上改善巨桉的水分状况(如提高叶片相对含水量(LRWC)和叶水势(LWp)),增加其代谢活力(如增强净光合速率(Pn)),减弱其叶表面被蜡质程度,促进气体交换,对一定程度的干旱起到缓解作用。但是正因如此,也加快了其在持续干旱下的水分亏缺,加之施氮使得巨桉根上生物量分配比例下降,而茎和枝上分配增加,这就加重了根系供水负担,因此,施氮的巨桉在干旱过程中所受到的氧化伤害加重,光合能力下降更快,这也不利于其生长。在营林过程中,巨桉幼林的施氮不要在季节性干旱前进行,若必须施用,需保证在干旱时节里能够通过人工灌溉等方式给予其充足的水分。

全文目录

缩写词表  5-6
摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
1 选题背景及研究意义  13-15
2 文献综述  15-49
  2.1 水资源现状  15
  2.2 水在林木生长和森林生态系统中的重要性  15-16
  2.3 植物蒸腾耗水  16-27
    2.3.1 植物蒸腾耗水的尺度  16-18
    2.3.2 植物蒸腾耗水的结构、生理基础及调控  18-20
    2.3.3 植物蒸腾耗水的主要研究方法  20-27
  2.4 干旱胁迫  27-44
    2.4.1 干旱胁迫对植物的影响  27-36
    2.4.2 林木的抗旱性及抗旱策略  36-38
    2.4.3 干旱胁迫的研究方法  38-44
  2.5 氮素与植物的抗旱性  44-46
    2.5.1 氮素对在植物生长发育中的作用  44
    2.5.2 氮素对植物抗旱性的影响  44-46
  2.6 巨桉人工林  46-49
    2.6.1 桉树概况  46
    2.6.2 巨桉及其在我国的发展状况  46-49
3 本研究的目的和意义  49-50
4 研究内容与研究区概况  50-52
  4.1 研究内容  50-51
    4.1.1 不同土壤水分条件下巨桉与竹柳、桤木幼树耗水特性的比较研究  50
    4.1.2 巨桉与桤木幼树对持续干旱的响应研究  50
    4.1.3 不同施氮水平巨桉幼树对干旱胁迫的响应  50-51
  4.2 研究区概况  51-52
5 不同土壤水分条件下巨桉与竹柳、桤木幼树耗水特性的比较研究  52-70
  5.1 材料与方法  52-55
    5.1.1 试验材料及处理  52
    5.1.2 试验设计  52-53
    5.1.3 指标测定及方法  53-55
    5.1.4 数据分析  55
  5.2 结果与分析  55-67
    5.2.1 不同土壤水分条件下3个树种幼树的生长特性  55-56
    5.2.2 不同土壤水分条件下3个树种幼树的光合特性  56-62
    5.2.3 不同水分条件下3个树种幼树的耗水特性  62-66
    5.2.4 生长特性与耗水特性间的相关性分析  66-67
  5.3 讨论  67-69
    5.3.1 巨桉与竹柳、桤木幼树的耗水特性比较  67-68
    5.3.2 巨桉与竹柳、桤木幼树耗水特性对干旱的响应比较  68
    5.3.3 巨桉与竹柳、桤木幼树的避旱策略比较  68-69
  5.4 小结  69-70
6 巨桉和桤木幼树对持续干旱的响应研究  70-106
  6.1 土壤水分充足条件下生长的巨桉与桤木幼树对持续干旱的响应  70-89
    6.1.1 材料与方法  70-78
    6.1.2 结果与分析  78-85
    6.1.3 讨论  85-88
    6.1.4 小结  88-89
  6.2 不同土壤水分条件下生长的巨桉幼树对持续干旱的响应  89-106
    6.2.1 材料与方法  89-92
    6.2.2 结果与分析  92-102
    6.2.3 讨论  102-105
    6.2.4 小结  105-106
7 不同施氮水平巨桉幼树对干旱胁迫的响应  106-150
  7.1 对控水式干旱的响应  106-136
    7.1.1 材料与方法  106-112
    7.1.2 结果与分析  112-133
    7.1.3 讨论  133-135
    7.1.4 小结  135-136
  7.2 对持续干旱的响应  136-150
    7.2.1 材料与方法  136-139
    7.2.2 结果与分析  139-147
    7.2.3 讨论  147-149
    7.2.4 小结  149-150
8 结语  150-152
  8.1 主要结论  150-151
  8.2 创新点  151
  8.3 研究展望  151-152
参考文献  152-171
致谢  171-173
攻读博士学位期间发表的论文  173

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