荒漠草原优势植物水分利用策略与干旱适应机制的研究成果

2023-11-04 理论教育版权反馈

【摘要】：对于植物个体而言，4 种植物的WUE、土壤含水量、脯氨酸含量、光合生理参数等指标之间的相关性具有显著差异。说明在干旱胁迫时，脯氨酸的累积能增强植物的WUE，维持正常的水分状态和生理功能。总体来说，4 种植物的WUE 与自身的生理生态适应性相互协调，有着交互的水分利用方式和适应策略，而且都具有因干旱而保持较高的WUE 和持水能力的适应策略，以增强干旱条件下植物对水分的竞争能力。

通过相关性分析可知，植物的长期WUE（δ13C 值）、瞬时WUE 与土壤含水量均呈极显著负相关，植物的气孔导度、胞间CO2 浓度、蒸腾速率与土壤含水量的负相关性也达到了极显著水平，可见，土壤含水量是影响各指标在不同降水期变化的主要因素。对于植物个体而言，4 种植物的WUE、土壤含水量、脯氨酸含量、光合生理参数等指标之间的相关性具有显著差异。其中，甘草的WUE（δ13C 值、WUEi）与蒸腾速率呈极显著负相关，与脯氨酸含量、RWC 呈显著正相关，可以看出甘草在水分匮乏期通过调节蒸腾和WUE 仍能保持一定的光合能力，其WUE 和脯氨酸含量变化与反应方向相同，这与周雅聃等（2011）、马剑英等（2008）的研究结果一致。说明在干旱胁迫时，脯氨酸的累积能增强植物的WUE，维持正常的水分状态和生理功能。牛枝子的WUE（δ13C值、WUEi）与光合速率、气孔导度、胞间CO2 浓度、蒸腾速率之间达显著负相关水平，与脯氨酸含量、叶温呈显著正相关，可见，牛枝子与甘草的适应策略稍有不同，牛枝子有着较强的渗透调节功能，维护植物叶片光合活性细胞的正常运行，通过气孔调节适应环境的水分变化，且对环境温度变化更敏感。蒙古冰草的WUE 与气孔导度、胞间CO2 浓度、蒸腾速率之间呈显著负相关，与叶温和脯氨酸含量之间呈极显著正相关，可以看出，蒙古冰草与牛枝子具有相似的适应机制。而短花针茅的WUE 只与光合速率、蒸腾速率之间达到了显著负相关，说明短花针茅有着不同的水分利用和适应方式，可能受其自身的遗传因素和结构特征而影响，在水分来源少时，其减少地上生物量的积累，通过密丛型浅生根系吸收保存土壤水分，增加叶肉细胞对水分的利用，调节气孔导度以达到合适的WUE 而应对水分亏缺，增大气孔密度（康萨如拉等， 2013）从而提高光合速率。

主成分分析中，在17.5 mm 降水期4 种植物的气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率及脯氨酸含量的贡献率达到50%，在应对干旱胁迫时发挥着主要作用。在93.3 mm 降水期，主成分1 中所对应特征向量以光合速率、水分利用、气孔导度为主，这进一步说明了气孔调节在植物进行光合作用过程中具有非常重要的作用，而高的WUE 和强的气孔调节能力也是这4 种优势植物适应干旱生境的重要因素。相比较而言，甘草以高的光合和WUE 适应干旱胁迫，而牛枝子偏向气孔调节下的适应策略，二者具有更广泛的耐旱能力和更强的利用资源的竞争力；蒙古冰草和短花针茅则介于之间，具有适应干旱生境的种属特异性，蒙古冰草的气孔调节能力较强，具有一定的适应弹性，而短花针茅的适应范围则较为局限。总体来说，4 种植物的WUE 与自身的生理生态适应性相互协调，有着交互的水分利用方式和适应策略，而且都具有因干旱而保持较高的WUE 和持水能力的适应策略，以增强干旱条件下植物对水分的竞争能力。(www.chuimin.cn)

荒漠草原优势植物水分利用策略与干旱适应机制的研究成果

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