刺槐苗木碳水生理参数对长期干旱及复水的响应变化

【目的】探究刺槐如何应对气候变化引起的干旱与恢复,了解其在干旱及复水期间水分状况变化、非结构性碳水化合物(NSC)平衡分配策略和生理生化响应机制,为揭示全面气候变化背景下刺槐林生产力衰退的生理学机制以及为刺槐林培育的水分管理提供理论参考。【方法】本研究采用自然干旱试验方法,设置正常供水和自然干旱处理,测定1年生刺槐苗在干旱导致全部落叶期间及复水后新叶长成时苗木的水分状况、压力-容积曲线参数、非结构性碳和抗氧化酶活性等生理指标,比较不同处理及干旱时期对刺槐生理参数的影响。【结果】刺槐处于轻度干旱时期,叶中淀粉的积累和细胞维持膨压能力增加,根和叶内的渗透调节和部分抗氧化防御机制也开始启动。中度干旱时期,叶的淀粉转化为可溶性糖增加,脯氨酸(Pro)含量显著增加,以改善渗透调节和应对干旱压力;同时根内抗坏血酸过氧化物酶(APX)、超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均达到峰值,渗透调节及抗氧化防御机制全面启动。刺槐处于重度干旱时期时,根内淀粉、NSC含量均呈上升趋势,NSC由可溶性糖(SS)发挥渗透调节作用逐渐转为增加淀粉(Sta)的积累。复水后根和茎储存NSC显著降低。【结论】干旱胁迫可显著抑制刺槐苗木的生长,并对其水分运输、碳代谢及其他生理生化反应产生了显著影响。当干旱胁迫超过中度干旱时,刺槐幼苗的生理适应性降低。干旱胁迫的增强,可能导致碳水化合物的净损失,重度干旱时期,刺槐苗木将更多的NSC从叶中分配到根,NSC也由主要发挥渗透调节功能逐渐转为储存功能,以用作复水后水力传导的修复与重建。