水分胁迫对油松抗旱生理特征的影响

[目的]探究水土保持主要造林树种油松(Pinus tabulaeformis)在水分胁迫下的抗旱生理特性,为该地区油松人工林管理提供科学依据。[方法]以1年生油松幼苗为研究对象,设置4个水分胁迫处理,分别为对照组(CK)、轻度胁迫(RE25%)、中度胁迫(RE50%)和重度胁迫(RE75%),分析不同水分胁迫处理后油松幼苗的生长特性、水力功能及渗透调节物质含量的变化及其之间的相关关系。[结果](1)与CK相比,经过20个月的RE50%和RE75%处理后油松地上生物量分别显著降低19.1%和37.0%,地下生物量分别显著增加13.7%和23.9%。(2)CK、RE25%、RE50%和RE75%处理后油松幼苗新枝的抗栓塞水势阈值分别为-1.43,-2.04,-0.91,-0.58 MPa。(3)与CK相比,经过RE50%和RE75%处理后粗根内的可溶性糖分别显著增加123.3%和121.9%,淀粉分别显著增加15.0%和58.0%,非结构性碳水化合物(NSC)总量分别显著增加104.0%和83.2%。与CK相比,经过RE75%处理后新枝内脯氨酸显著降低43.0%,K^(+)显著降低23.7%。(4)不同水分胁迫处理下各器官内渗透调节物质对水力功能变化的贡献依次为NSC、淀粉、可溶性糖、K^(+)、管胞汁液内的脯氨酸和管胞汁液内的可溶性糖。[结论]轻度水分胁迫提高新枝的抗栓塞能力,而中度和重度水分胁迫下油松幼苗通过增加根内碳储存维持油松的生长代谢。油松各器官通过积累渗透调节物质提高细胞浓度,降低渗透势以适应水分胁迫环境。研究结果加深对油松抗旱机制的认识,为黄土高原油松人工林管理提供科学依据。

干旱胁迫及复水对油松渗透调节物质及水力功能的影响

近年来我国半干旱地区极端干旱事件发生频率增加,探究植物对干旱和复水的响应机制对该区人工林幼苗选育具有重要意义。本研究以2年生油松幼苗为对象,设置不减雨(对照)、减雨25%(轻度胁迫)、减雨50%(中度胁迫)、减雨75%(重度胁迫)4个处理进行长期干旱胁迫(20个月),然后开展极端干旱处理(连续80 d减雨100%),并在极端干旱第10、40、70和80天进行为期10 d的复水处理,探究上述过程中油松新枝导水率、导水率损失百分比和渗透调节物质含量间的相关关系及对干旱的响应。结果表明:长期干旱胁迫时,轻度胁迫下油松新枝在导水率损失50%时对应的水势阈值为-2.04 MPa,显著低于其他处理;极端干旱80 d后,油松新枝脯氨酸含量相对于初始值显著增加了19.9%~226.0%。冗余分析表明,脯氨酸对水力功能的解释率为40.4%,是极端干旱时期的主要渗透调节物质。在复水过程中,可溶性糖对水力功能的解释率为29.4%,是该阶段的主要渗透调节物质。干旱及复水过程中油松水力功能差异的原因不同,轻度胁迫提升了油松的抗栓塞能力,极端干旱时油松新枝通过积累脯氨酸以维持正常的水分运输,复水时可溶性糖与导水率呈显著正相关,利于修复栓塞并增强水力功能的恢复能力。

不同林龄刺槐解剖结构及生理特性

全球变暖导致干旱强度增大、频率增加,探究黄土高原不同林龄刺槐林对干旱的响应机制对于理解该区人工林生产力稳定性具有重要意义。本研究以黄土高原半干旱区刺槐幼龄林、中龄林和成熟林为对象,探究不同林龄木质部解剖特征、水力特征和非结构性碳水化合物含量及其之间的相关关系。结果表明:幼龄林、中龄林的导管直径、纹孔总面积、纹孔面积、附着物面积和附着比例均显著大于成熟林,而纹孔密度显著小于成熟林。导管直径、纹孔面积和附着物面积与导水率之间存在显著相关性。幼龄、中龄和成熟林枝条导水率分别为2.30、2.12和0.76 kg·m^(-1)·s^(-1)·MPa^(-1),栓塞程度分别为54.5%、53.8%和45.1%。导水率与可溶性糖和淀粉含量之间存在显著相关性。幼龄、中龄和成熟林枝条木质部可溶性糖含量分别为4.9%、4.2%和3.8%。成熟林刺槐木质部生长力下降,形成具有较多较小纹孔的小导管,在维持水力安全的同时降低了水分运输效率,组织内维持生长代谢的非结构性碳水化合物含量显著降低。本研究解释了不同林龄刺槐人工林对干旱的响应机制,为黄土高原不同林龄刺槐人工林的管理与抚育提供了科学依据。