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干旱适应机制:不同植物水分利用策略与同位素分辨率变化

【摘要】:经两因素方差分析,结果表明4 种植物在不同干旱胁迫强度之间,不同器官的δ13C 值和Δ13C 值均存在显著差异,4 种植物的δ13C 值和Δ13C 值有显著的种间差异,且处理与物种对4 种植物根的δ13C 值和Δ13C 值影响存在显著的交互效应,对叶和茎的影响交互效应不显著。蒙古冰草叶的Δ13C 值随着水分减少呈现持续减少的变化趋势,根的Δ13C 值则呈先减少后增加的变化趋势。

经两因素方差分析(见表6-1),结果表明4 种植物在不同干旱胁迫强度之间,不同器官的δ13C 值和Δ13C 值均存在显著差异( P <0.01),4 种植物的δ13C 值和Δ13C 值有显著的种间差异(P <0.01),且处理与物种对4 种植物根的δ13C 值和Δ13C 值影响存在显著的交互效应(P < 0.01),对叶和茎的影响交互效应不显著。在不同干旱胁迫处理下,甘草各器官δ13C 值在-24.58‰ ~-29.40‰变化,均值为-27.68‰ ;牛枝子各器官 δ13C 值在-25.27‰~ -29.49‰变化,均值为-27.58‰ ;短花针茅各器官 δ13C 值在-25.59‰~-29.42‰变化,均值为-27.31‰ ;蒙古冰草各器官 δ13C 值在-27.52‰~ -29.74‰变化,均值为-28.72‰。4 种植物不同器官之间δ13C 值在不同干旱胁迫处理下具有显著差异,甘草各器官δ13C 值表现为δ13C> δ13C>δ13C,牛枝子各器官δ13C 值表现为δ13C> δ13C>δ13C,短花针茅各器官δ13C 值表现为δ13C>δ13C,蒙古冰草在CK、T1 和T2 处理下各器官δ13C值表现为δ13C>δ13C,T3 和T4 处理下叶和根的δ13C 值无显著差异。总体来看,4 种植物根δ13C 值大小为:甘草>牛枝子>短花针茅>蒙古冰草;叶δ13C 值大小为:牛枝子、短花针茅、甘草>蒙古冰草。随着干旱胁迫加剧,4 种植物各器官的δ13C 值均呈上升趋势(见图6-1),甘草各器官在严重干旱胁迫(T3、T4 )处理下的δ13C 值显著大于中度、轻度及正常供水处理(CK、T1、T2)(P <0.05)。牛枝子叶的δ13C 值在不同水分梯度之间未达到显著性差异,茎和根δ13C 值在不同水分梯度之间有显著性差异。短花针茅根和叶的δ13C 值在不同水分梯度之间均具有显著性差异。蒙古冰草根和叶的δ13C 值在不同水分梯度之间均未达到显著性差异。

表6-1 中,不同干旱胁迫处理下4 种植物各器官Δ13C 值随着干旱胁迫的增加而减小,甘草、牛枝子和短花针茅的根、茎、叶的Δ13C值在正常供水处理(CK)条件下显著大于严重干旱胁迫(T3、T4)处理(P <0.05)。3 种植物不同器官之间Δ13C 值具有显著差异,总体看,根的Δ13C 值显著小于叶和茎的,而茎和叶之间无显著差异。如图6-2所示,甘草和牛枝子各器官Δ13C 值均值表现为Δ13C >Δ13C >Δ13C 。短花针茅各器官Δ13C 值均值表现为Δ13C >Δ13C ,都会随着水分减少呈现持续减少的变化趋势。蒙古冰草叶的Δ13C 值随着水分减少呈现持续减少的变化趋势,根的Δ13C 值则呈先减少后增加的变化趋势。

图6-1 不同干旱胁迫条件下4 种植物各器官的δ13C 值组成
Fig 6-1 The composition of δ13C value in organs of 4 plant species under different drought stress conditions

(www.chuimin.cn)

图6-2 不同干旱胁迫处理下4 种植物各器官Δ13C 值的变化
Fig 6-2  Variation of Δ13C value in the different organs of 4 plants under different drought stress conditions

表6-1 不同干旱胁迫处理对4 种植物叶δ13C、△13C 值及WUE 影响的方差分析(Mean±SE)
Table 6-1 Variance Analysis of the effects of different drought stress treatments on the δ 13C, △13C, and WUE of 4 plants species

注:同一列不同小写字母表示同一因素不同处理之间的差异显著性(P <0.05),F 值在5%水平标注 ns 不显著,P>0.05; * P <0.05;** P <0.01。下同。
Note: Different lowercase letters in the same list indicate significant difference at 5% level between different treatments among same factors.F values are marked at 5% level:“ns”is not signifisant, P >0.05,* P <0.05,** P <0.01.The same as below.