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8个树种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价

作　者: 陈志成
导　师: 张永涛
学　校: 山东农业大学
专　业: 水土保持与荒漠化防治
关键词: 抗旱性土壤干旱胁迫土壤水分隶属函数法灰色关联分析多维空间坐标法光响应
分类号: S718.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在干旱、半干旱地区或干旱瘠薄山地造林，需要选择具有抗旱性、适应性强的树种。而选择树种工作的前提是了解树种在水分胁迫下的反应、适应性和抗旱性机制。本研究采用盆栽控水的试验方法，选择了3个乔木阔叶树种和5个经济树种作为研究材料，对其在持续土壤干旱胁迫下的生理响应进行研究，比较它们在抗旱生理方面的差异；其中珍珠油杏是泰安乃至华北地区很有市场发展潜力的乡土经济树种，本研究通过测定其在不同土壤水分梯度下的光合光响应过程，探讨了其光合特性对土壤水分和光强的响应规律。最后本文用隶属函数法等数学方法分别评价3个乔木阔叶树种和5个经济树种之间的抗旱性大小，以期为华北干旱瘠薄山地的造林树种选择、植被恢复提供科学的参考依据。主要研究结果如下：（1）不同树种的各个生理指标对土壤干旱胁迫的响应不同，树种间抗旱机理存在差异。3个乔木树种随着干旱胁迫的加剧，MDA含量一直升高，与此同时，细胞膜透性也在一直增大。5个经济树种的MDA含量都有升有降，干旱后期，文冠果（Xanthocerassorbifolia Bunge）与山杏（Prunus ansu Kom.）的MDA含量最高，而其细胞膜透性也是最高的。柿树（Diospyros kaki Linn.f.）、花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxim.）、珍珠油杏MDA含量相对稳定在较低的水平，且在干旱后期，这3个树种的膜透性也较低。随着干旱胁迫的加剧，五角枫（Acer mono Maxim.）、臭椿（Ailanthus altissimaSwingl.）、珍珠油杏叶片的SOD活性先升后降，黄连木（Pistacia chinensis Bunge）叶片的SOD活性先升后降再升，柿树、花椒、文冠果、山杏的SOD活性一直升高。臭椿、黄连木体内的SOD活性高于五角枫，五角枫体内的SOD活性最低，其MDA含量在干旱胁迫后期最高，而干旱后期，文冠果和柿树的SOD活性快速升高，其MDA含量快速下降或保持在较低水平。随着干旱胁迫的加剧，3个乔木树种的脯氨酸含量都呈上升趋势，且在干旱后期上升加快，较前期土壤水分适宜时的脯氨酸含量增加了几十倍。在干旱中期以后，5个经济树种的脯氨酸含量也都在升高，且随着干旱程度的加剧而升高变快。8个树种的叶片相对含水量呈降低趋势，且都是在前期下降慢，后期下降快。五角枫、臭椿和文冠果叶片的叶绿素含量先升高后降低，黄连木与山杏叶片的叶绿素含量试验前后的变化并不大，柿树叶片叶绿素含量一直升高，花椒与珍珠油杏的叶绿素含量先降后升再降，3个乔木树种的叶绿素含量总体上是臭椿>五角枫>黄连木，5个经济树种的叶绿素含量总体上是柿树>花椒>珍珠油杏，文冠果与山杏的叶绿素含量最低。8个树种的最大净光合速率发生在土壤相对含水量为50%~85%之间，之后随着土壤含水量的下降，其净光合速率降低；T3之后，8个树种的净光合速率和蒸腾速率均随着干旱胁迫程度的加剧而降低，且降低幅度较大；臭椿、黄连木、柿树和花椒的水分利用效率先降后升再降，五角枫、山杏的水分利用效率是先升后降，文冠果的水分利用效率平缓降低，珍珠油杏的水分利用效率前期变化不明显，后期降低。（2）利于珍珠油杏进行高光合作用和维持高水分利用效率的土壤相对含水量为43.6%~84.7%，适宜的光照强度为800~2000μmol·m-2·s-1；在土壤相对含水量为43.6%~73.5%范围内，气孔限制是导致珍珠油杏光合速率下降的主要原因，在低于43.6%范围内，非气孔限制是导致光合速率下降的主要原因，珍珠油杏是一种抗旱性比较强的植物。（3）经隶属函数法分析得出3个乔木树种的抗旱性大小为：臭椿>黄连木>五角枫，通过灰色关联分析得出脯氨酸、SOD、叶片相对含水量与3个树种的抗旱性关系最密切。（4）用隶属函数法得出5个经济树种的抗旱大小为：柿树>花椒>珍珠油杏>文冠果>山杏；用多维空间坐标法得出5个经济树种的抗旱性评定结果为：花椒>柿树>文冠果>珍珠油杏>山杏。两种方法用来评价本研究的5个经济树种的抗旱性效果都较好。通过综合比较，我们得出在这5个经济树种中，柿树、花椒为高抗旱性最强，珍珠油杏、文冠果抗旱性中等，山杏抗旱性最弱。

全文目录

中文摘要  7-9
Abstract  9-12
1 引言  12-26
  1.1 研究目的意义  12-13
  1.2 干旱的种类  13-14
  1.3 林木抗旱生理研究进展  14-19
    1.3.1 林木抗旱性试验方法  14-15
    1.3.2 干旱对植物的伤害  15-16
    1.3.3 植物的抗旱机理研究进展  16-18
    1.3.4 林木抗旱性鉴定指标  18-19
  1.4 林木光合作用与土壤水关系的研究现状与进展  19-21
  1.5 本研究材料的研究现状  21-26
2 材料与方法  26-33
  2.1 试验地概况  26
  2.2 试验材料与试验设计  26-27
    2.2.1 试验材料  26-27
    2.2.2 试验设计  27
  2.3 试验指标测定方法  27-32
    2.3.1 超氧化物歧化酶（SOD）活力的测定  27-28
    2.3.2 丙二醛（MDA）含量的测定  28-29
    2.3.3 脯氨酸（Pro）含量的测定  29-30
    2.3.4 细胞膜透性（REC）的测定  30-31
    2.3.5 叶片相对含水量（LRWC）的测定  31
    2.3.6 叶绿素（Chl）含量的测定  31
    2.3.7 光合参数的测定  31
    2.3.8 珍珠油杏光合作用光响应过程的测定  31-32
  2.4 技术路线  32
  2.5 数据处理及分析  32-33
3 结果与分析  33-51
  3.1 3 个阔叶乔木树种对干旱的生理响应及抗旱性评价  33-40
    3.1.1 干旱对丙二醛含量和细胞膜透性的影响  33-34
    3.1.2 干旱对脯氨酸和叶片相对含水量的影响  34-36
    3.1.3 干旱对 SOD 活性的影响  36
    3.1.4 干旱对叶绿素含量的影响  36-37
    3.1.5 干旱对光合、蒸腾速率和水分利用效率的影响  37-38
    3.1.6 3 个乔木阔叶树种抗旱性的综合评价  38-40
  3.2 5 个经济树种对干旱的生理响应及抗旱性评价  40-47
    3.2.1 干旱对丙二醛含量、细胞膜透性的影响  40-41
    3.2.2 干旱对 SOD 活性的影响  41-42
    3.2.3 干旱对脯氨酸和叶片相对含水量的影响  42-43
    3.2.4 干旱对叶绿素含量的影响  43-44
    3.2.5 干旱对光合、蒸腾速率与水分利用效率的影响  44-46
    3.2.6 5 个经济树种抗旱性综合评价  46-47
  3.3 不同土壤水分条件下珍珠油杏光合光响应特性  47-51
    3.3.1 不同土壤水分条件下珍珠油杏叶片净光合速率的光响应  47-48
    3.3.2 不同土壤水分条件下珍珠油杏叶片光响应曲线特征参数的光响应  48-49
    3.3.3 不同土壤水分条件下珍珠油杏叶片蒸腾速率的光响应特征  49
    3.3.4 不同土壤水分条件下珍珠油杏叶片水分利用效率的光响应特征  49-50
    3.3.5 不同土壤水分条件下叶片胞间二氧化碳浓度和气孔限制值的光响应特征  50-51
4 讨论  51-56
  4.1 8 个树种生理指标对土壤干旱胁迫的响应  51-54
  4.2 珍珠油杏光合光响应特性  54-55
  4.3 树种间抗旱性综合评价  55-56
    4.3.1 3 个乔木树种树种间抗旱性评价  55-56
    4.3.2 5 个经济树种的抗旱性评价  56
5 结论  56-59
  5.1 8 个树种生理指标对干旱胁迫的响应  56-57
  5.2 珍珠油杏的光合作用光响应  57
  5.3 8 个树种的抗旱性  57-59
参考文献  59-67
致谢  67-69
攻读硕士期间发表论文  69

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