干旱胁迫对四种植物碳水过程的影响及其致死机制探究

发布时间：2020-05-31 16:01

【摘要】：干旱导致全球区域性树木死亡事件频发,各地森林群落结构和生态系统功能都受到严重影响,但干旱胁迫导致树木死亡机理仍存在很大争议。在未来降水极端化的背景下,探讨干旱死亡的生理机制,可以为准确预测森林对全球气候变化的响应提供了科学依据。本研究以中国南亚热带森林优势树种红枝蒲桃(Syzygiumre hderianum)、锥栗(Castanopsis chinensis)、木荷(Schima superba)和优势灌木山血丹(Ardisia lindleyana)为对象,在温室大棚中通过盆栽控水模拟不同程度的干旱胁迫,分析干旱过程以及死亡时植物的水分关系和碳动态的变化,研究水力失衡和碳饥饿对植物的影响,从碳水角度阐明不同植物对致死性干旱胁迫响应差异,为揭示干旱致死的生理机制提供基础数据。主要研究结果如下:1、快速干旱和缓慢干旱均导致红枝蒲桃、锥栗、木荷、山血丹的凌晨水势、正午水势、光合速率和气孔导度下降,且快速干旱处理较缓慢干旱处理下降得快,幅度大。干旱胁迫下木荷能保持相对较高的光合速率,并维持较高的水势,抗旱性强。2、在缓慢干旱胁迫下,红枝蒲桃和木荷的木材密度分别下降了9.53%和9.60%。3、在干旱胁迫下,红枝蒲桃、锥栗、山血丹这三个树种的总生物量都显著减少,树种与干旱强度会影响植物体内生物量的分配,在快速干旱胁迫下,红枝蒲桃叶片生物量减少75.53%,而锥栗和山血丹则主要是减少根的生物量,分别减少了49.83%和147.98%;在缓慢干旱胁迫下,所有器官的生物量均减少。4、在快速干旱致死时,植物体内非结构性碳水化合物(NSC)浓度的变化主要是在叶,红枝蒲桃和木荷叶NSC浓度分别较对照增加了55.90%和减少了37.16%,而缓慢干旱致死时,植物体内NSC浓度的变化主要是发生在根,红枝蒲桃、锥栗和山血丹根的NSC浓度分别较对照降低了29.90%、43.15%和15.65%。5、红枝蒲桃、锥栗、木荷、山血丹因干旱胁迫致死时木质部栓塞程度(PLC)均达100%,发生“水力失衡”。在快速干旱致死时,木荷叶NSC浓度显著下降了37.16%,木荷可能发生“碳饥饿”,而红枝蒲桃、锥栗、山血丹各器官的NSC浓度均未下降,即红枝蒲桃、锥栗、山血丹无发生“碳饥饿”;在缓慢干旱致死时,红枝蒲桃、锥栗、山血丹根部NSC浓度均显著降低,即可能发生“碳饥饿”,木荷NSC浓度无显著差异,没有发生“碳饥饿”。
【图文】：

浇水量

图 3.1 不同处理下浇水量变化Figure 3.1 Watering quantity change for each species under different treatments

水势,植物叶片,标准误,锥栗

3.2 干旱胁迫对树木水分关系的影响3.2.1 干旱胁迫对叶片水势的影响图 3.2 为快速干旱、缓慢干旱和对照处理下四种植物叶片凌晨水势时间动态，由图可知，在充分供水(对照)条件下，红枝蒲桃、锥栗、木荷、山血丹 4 树种幼苗的叶片凌晨水势分别在-1.16 到-0.26、-0.60 到-0.13、-0.32 到-0.06 和-0.65 到-0.21 MPa 之间变动，锥栗和木荷的叶片凌晨水势最高(-0.06 到-0.60 MPa)(图 3.2)。快速干旱条件下，红枝蒲桃、锥栗和山血丹的凌晨水势在干旱处理第 1 周时显著低于对照(p<0.05)，凌晨水势分别比对照组下降了 72.31%、40.36% 和 60.82%；木荷的凌晨水势则于第 4周发生显著变化(p<0.05)，比对照组下降了 52.78%。在缓慢干旱处理下，，山血丹、红枝蒲桃、锥栗和木荷于第 5、6、8、9 周显著低于对照组(p<0.05)，分别降低了 22.73%、110.65%、152.37%和 184.13%。
【学位授予单位】：仲恺农业工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S718.43

【参考文献】