红砂对CO_2浓度升高及降水变化的生理生长响应

该研究以2年生红砂为试验材料,利用开顶式CO_2控制气候室,研究了不同降水条件(+30%、+15%、0、-15%、-30%)和CO_2浓度(350μmol·mol^(-1)、550μmol·mol^(-1)、700μmol·mol^(-1))协同作用下,红砂的抗氧化酶活性、渗透调节物质及生物量的变化规律。结果表明:(1)CO_2浓度升高及降水变化在6月和8月对红砂抗氧化酶活性,可溶性糖(SS)和脯氨酸(Pro)及生物量均有显著影响,但在8月份并不影响可溶性蛋白(SP)。(2)随着CO_2浓度升高,红砂体内抗氧化酶活性,渗透调节物质、根生物量和地上生物量呈增加趋势,且随着时间延长(8月份)对气候变化逐渐适应,丙二醛(MDA)和根冠比则呈下降趋势。(3)随着降水减少,红砂的抗氧化酶活性和丙二醛呈增加的趋势,地上生物量呈下降趋势,而渗透调节物质、根生物量和根冠比无论降水增加或减少都会增加。(4)高浓度CO_2和降水减少时,红砂通过调整自身生长和生物量分配,加大根冠比,提高吸水和保水能力;且有利于红砂渗透调节物质的积累,而且能促进其抗氧化酶活性的表达,使膜脂过氧化程度降低,丙二醛含量减少,对植物的氧化损伤有一定的保护作用。研究认为,CO_2浓度升高在一定程度上可以提高干旱半干旱地区红砂的抗旱能力,增强红砂对未来气候变化的适应。

模拟CO_2升高及降水变化对红砂碳氮特征的影响

为探讨荒漠植物红砂根、茎、叶在CO_2升高与降水变化条件下的碳氮含量及分配特征,以当年生民勤红砂为试验材料,利用开顶式CO_2控制气室,研究了350、550及700μmol·mol^(-1)3种CO_2浓度和降水减少30%(-W2)、减少15%(-W1)、自然降水(W0)、增加15%(+W1)和增加30%(+W2)5个降水变化下红砂根、茎、叶的有机碳、全氮含量、C/N及有机碳和全氮积累(吸收)量。结果表明:1)相同降水条件下,CO_2浓度升高使根、茎、叶有机碳含量显著增加,全氮含量显著减少;在-W2降水量和700μmol·mol^(-1) CO_2浓度时根有机碳含量增幅最大(13.33%),在+W1降水量和700μmol·mol^(-1) CO_2浓度时叶全氮含量降幅最大(56.31%);CO_2浓度升高使红砂根、茎、叶C/N显著升高,对有机碳、全氮积累(吸收)量影响显著。2)相同CO_2浓度条件下,降水增加对根、茎、叶有机碳含量及全氮含量影响显著;550μmol·mol^(-1) CO_2浓度和+W2降水量时叶有机碳含量增幅最大(11.56%),700μmol·mol^(-1) CO_2浓度和+W2降水量时叶全氮含量降幅最大(35.31%);降水量对红砂根、茎、叶的C/N及有机碳、全氮积累量影响显著。3)在CO_2浓度升高与降水变化下,红砂有机碳含量在根中最高,全氮含量在叶中最高,C/N在根中最大,红砂有机碳、全氮积累(吸收)量在叶中最高。综上所述,未来CO_2浓度升高及降水改变的情况下,红砂生长情况取决于CO_2浓度与降水量的协同作用对有机碳、全氮含量的影响,CO_2浓度升高会在一定程度上减缓干旱对红砂碳氮吸收及利用的抑制作用,在湿润条件下能有效地增强红砂对碳氮的吸收及利用能力。