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黄土高原菊科蒿属四种植物的耗水规律及抗旱特性研究

作　者: 王勇
导　师: 梁宗锁
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 植物学
关键词: 蒿属植物抗旱性耗水规律抗氧化特性解剖学特征
分类号: Q945
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 98次
引　用: 3次
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内容摘要

选取黄土高原演替初期阶段的3种优势种猪毛蒿(Artemisia scoparia Waldst. et Kit.)、茭蒿(Artemisia giraldii Pamp.)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii Web. ex Stechm.)和1种常见种黄花蒿(Artemisia annua Linn.)作为供试材料,采用盆栽试验,利用称重控水法将土壤水分分别控制在田间最大持水量的75%(适宜水分)、55%(中度胁迫)和35%(重度胁迫)下,对4种蒿属植物整个生长季内的耗水规律、植株生长特点、水分生理特征、抗氧化特性、形态解剖学等方面展开研究,探讨在不同土壤水分条件和不同生长发育阶段下这些生理生态特征的变化规律,并对4种蒿属植物的干旱适应能力的大小做了综合评价。旨在揭示4种蒿属植物对黄土高原干旱环境生理生态适应性的差异及机制,为黄土高原生态恢复提供理论参考。现取得主要结论如下:1. 4种蒿属植物的耗水特征不同。同一种蒿属植物在3种土壤水分条件下耗水规律相似。日耗水、旬耗水、月耗水以及整个生长季耗水均表现为:适宜水分>中度水分胁迫>重度水分胁迫;日耗水较大峰值多集中在6、7两月,旬耗水较大峰值多集中在6月上旬、7月上旬和7月下旬;月耗水量主要集中在6、7月份;日耗水进程曲线显示4种蒿属植物在3种土壤水分条件下均呈单峰。同一土壤水分条件下4种蒿属植物的耗水规律不完全相同。在适宜水分条件下,铁杆蒿、猪毛蒿和茭蒿的日耗水、旬耗水曲线各自变化规律相似,与黄花蒿不同;整个生长季耗水量猪毛蒿>铁杆蒿>茭蒿>黄花蒿。在中度水分胁迫条件下,铁杆蒿和猪毛蒿的日耗水、旬耗水曲线大部分重合,且高于茭蒿,三者都大于黄花蒿;整个生长季猪毛蒿和铁杆蒿的耗水量无显著差异,且高于茭蒿,三者都大于黄花蒿。在重度水分胁迫条件下,4种蒿属植物的日耗水曲线、旬耗水曲线完全分开,耗水量差异显著;整个生长季耗水量猪毛蒿>铁杆蒿>黄花蒿>茭蒿。2. 4种蒿属植物的生长特性不同。4种蒿属植物的快速生长期均集中于5月上、中旬,7月下旬之后停止伸长生长。3种土壤水分条件下4种植物株高表现为:适宜水分>中度水分胁迫>重度水分胁迫。整个生长季中4种蒿属植物干物质积累总量均:适宜水分>中度水分胁迫>重度水分胁迫(猪毛蒿例外,适宜水分和中度水分胁迫下无差异);水分胁迫下,猪毛蒿>茭蒿>铁杆蒿>黄花蒿。4种蒿属植物的根冠比表明营养物质分配受影响依次为:猪毛蒿>黄花蒿>铁杆蒿>茭蒿。4种蒿属植物WUE受水分影响程度表现为:黄花蒿>铁杆蒿和猪毛蒿>茭蒿。4种蒿属植物的各项根形态指标在3中土壤水分条件下表现各不相同。但都朝增加根系吸水能力方向发展。3. 4种蒿属植物对水分胁迫的生理变化特性不同。由RWC的变化反映了4种菊科蒿属植物在7月份受水分影响程度大小为:猪毛蒿>黄花蒿和茭蒿>铁杆蒿。采用隶属函数法对4种蒿属植物在重度水分胁迫下渗透调节物质的升高率进行计算,所得隶属值显示水分胁迫对渗透调节的影响力依次为:黄花蒿>猪毛蒿和茭蒿>铁杆蒿。采用隶属函数法对4种蒿属整体抗氧化系统进行综合评价,结果显示受水分影响程度为:黄花蒿>茭蒿>猪毛蒿>铁杆蒿。4. 4种蒿属植物的形态解剖学特征不同。4种蒿属植物中,铁杆蒿属于过渡型叶片;猪毛蒿和茭蒿属于环栅型叶片;黄花蒿属于正常型叶片。铁杆蒿上表皮无表皮毛,但角质层厚度最大;其气孔几乎分布于下表皮,但有浓密的下表皮毛防止水分过度散失,叶片紧密度最大,进一步证实铁杆蒿的叶片从形态学上具有较高的抗旱性。猪毛蒿和茭蒿角质层厚度较铁杆蒿小,且上下表皮都有气孔,但猪毛蒿上下表皮毛较浓密,可以阻止水分散失;茭蒿上表皮毛稀疏进一步限制其抗旱性,但上表皮气孔密度较猪毛蒿小;猪毛蒿和茭蒿的叶片紧密度较铁杆蒿小。黄花蒿的气孔虽然分布在下表皮,但几乎很少有表皮毛存在,加之角质层厚度最薄,叶片紧密度最小,所以应是4种蒿属植物叶片中抗旱性最差的。5.总结论。4种蒿属植物的干旱适应性有各自的特点,单从某一方面并不能看出干旱适应性的强弱,因此利用主成分分析对4种蒿属植物在水分胁迫下的28项指标进行了综合评价,结果显示干旱适应性能力大小为:茭蒿>铁杆蒿>猪毛蒿>黄花蒿。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-14
第一篇文献综述  14-28
  1 本研究的目的和意义  14-16
    1.1 黄土高原地理环境与自然现状  14
    1.2 植被恢复过程中的问题及解决依据  14-15
    1.3 选题依据及意义  15-16
  2 国内外研究进展  16-28
    2.1 植物蒸腾耗水研究进展  16-21
      2.1.1 植物蒸腾耗水研究内容  16-19
      2.1.2 植物蒸腾耗水研究方法  19
      2.1.3 水分利用效率  19-21
    2.2 植物抗旱研究进展  21-28
      2.2.1 植物分子机制与抗旱  21-23
      2.2.2 植物生理生化与水分胁迫  23-26
      2.2.3 植物抗旱性评价  26-28
第二篇试验研究  28-73
  第一章不同土壤水分条件下4 种蒿属植物的耗水规律  28-38
    1.1 引言  28
    1.2 试验材料和方法  28-29
      1.2.1 试验材料  28
      1.2.2 试验设计  28-29
      1.2.3 测试项目  29
    1.3 试验结果分析  29-36
      1.3.1 土壤水分含量对4 种蒿属植物单株日耗水的影响  29-33
        1.3.1.1 单株耗水日变化  29-32
        1.3.1.2 单株日耗水动态变化  32-33
      1.3.2 土壤水分含量对4 种蒿属植物单株旬耗水的影响  33-35
      1.3.3 土壤水分含量对4 种蒿属植物单株月耗水的影响  35-36
      1.3.4 土壤水分含量对4 种蒿属植物生长季总耗水的影响  36
    1.4 结论与讨论  36-38
  第二章不同土壤水分条件下4 种蒿属植物的生长特性  38-44
    2.1 引言  38
    2.2 试验材料与方法  38-39
      2.2.1 试验材料  38
      2.2.2 试验设计  38
      2.2.3 测试项目  38-39
      2.2.4 数据处理  39
    2.3 结果预分析  39-42
      2.3.1 3 种土壤水分条件下4 种蒿属植物的生长变化  39-40
      2.3.2 3 种土壤水分条件下4 种蒿属植物干物质积累变化  40
      2.3.3 3 种土壤水分条件下4 种蒿属植物根冠比变化  40-41
      2.3.4 3 种土壤水分条件下4 种蒿属植物水分利用效率（WUE）的变化  41
      2.3.5 3 种土壤水分条件下4 种蒿属植物根系生长变化  41-42
    2.4 结论与讨论  42-44
  第三章不同土壤水分条件下4 种蒿属植物的生理特性  44-57
    3.1 引言  44-45
    3.2 试验材料和方法  45-46
      3.2.1 试验材料  45
      3.2.2 试验设计  45
      3.2.3 样品采集  45
      3.2.4 测定项目及其方法  45-46
      3.2.5 渗透调节特性和抗氧化特性综合评价  46
      3.2.6 数据处理  46
    3.3 试验结果与分析  46-55
      3.3.1 3 种土壤水分条件下4 种蒿属植物相对含水量变化  46-47
      3.3.2 土壤含水量对4 种蒿属植物渗透保护调节物质的影响  47-49
        3.3.2.1 三种土壤水分条件下4 种蒿属植物脯氨酸积累变化  47-48
        3.3.2.2 各个种可溶性糖含量的变化  48-49
        3.3.2.3 渗透调节能力的综合评价  49
      3.3.3 土壤含水量对4 种蒿属植物叶片MDA 含量的变化  49-50
      3.3.4 土壤含水量对4 种蒿属植物抗氧化保护体系  50-54
        3.3.4.1 SOD 活性变化  50-51
        3.3.4.2 CAT 活性变化  51
        3.3.4.3 POD 活性变化  51-52
        3.3.4.4 Vc 含量变化  52-53
        3.3.4.5 Car 含量的影响  53-54
      3.3.5 4 种蒿属植物抗氧化综合评价  54
      3.3.6 不同土壤水分对各种叶片叶绿素含量的影响  54-55
    3.4 结论与讨论  55-57
  第四章不同土壤水分条件下4 种蒿属植物的形态解剖学研究  57-71
    4.1 引言  57
    4.2 试验材料和方法  57-58
      4.2.1 试验材料  57
      4.2.2 研究方法  57-58
      4.2.3 观察测定项目  58
      4.2.4 数据处理  58
    4.3 试验结果与分析  58-68
      4.3.1 不同土壤水分条件下4 种蒿属植物的叶片表面扫描  58-63
        4.3.1.1 4 种蒿属植物表皮附属物特征  58-60
        4.3.1.2 3 种不同土壤水分条件下4 种蒿属植物叶表皮细胞和气孔器的比较  60-63
      4.3.2 不同土壤水分条件下4 种蒿属植物的叶片亚细胞结构  63
      4.3.3 4 种蒿属植物的叶片组织解剖  63-68
        4.3.3.1 4 种蒿属植物叶片的解剖学特征比较  63-64
        4.3.3.2 4 种蒿属植物在3 种土壤水分条件下叶片解剖学特征比较  64-68
    4.4 4种蒿属植物抗旱性综合评价  68-69
    4.5 结论  69-71
  第五章总结论  71-73
参考文献  73-78
附录1  78-81
致谢  81-82
作者简介  82

黄土高原菊科蒿属四种植物的耗水规律及抗旱特性研究

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