干旱胁迫下外源钙对桂西北喀斯特地区青冈栎种子萌发的影响

【目的】研究喀斯特地区土壤中交换性钙离子对干旱胁迫条件下青冈栎种子萌发特性以及有机渗透调节物质、抗氧化酶活性的影响,探明青冈栎种子在干旱胁迫条件下萌发所需的最佳外源钙浓度,为在喀斯特地区进行青冈栎的推广造林、植被恢复与重建提供理论参考。【方法】以大小相近、饱满的青冈栎种子为供试对象,采用双因素设计试验,即干旱胁迫和添加CaCl22个因素,其中干旱胁迫共设6个水平,环境水势分别为0,-0.1,-0.3,-0.6,-0.9,-1.2 MPa,对应PEG-6000质量浓度分别为0,50,125,200,250和300 g/L;添加CaCl2共设4个水平,对应CaCl 2浓度分别为0,10,20,30 mmol/L,进行完全组合设计,共设24个处理,测定不同处理青冈栎种子萌发参数(萌发率、萌发势、萌发指数和活性指数),丙二醛(MDA)和有机渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸)含量以及抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性,用隶属函数法对不同处理青冈栎种子的耐旱性进行综合评价。【结果】(1)外源CaCl2、干旱胁迫及其交互作用对青冈栎种子各萌发参数均有极显著影响。在环境水势为-0.3 MPa、CaCl2浓度为10 mmol/L组合处理下,各萌发参数值均达到最大;在环境水势为-1.2 MPa、CaCl2浓度为30 mmol/L组合处理下,种子停止萌发。(2)外源CaCl2、干旱胁迫及其交互作用对青冈栎种子萌发生理生化参数及抗氧化酶活性均有显著影响。同一外源CaCl 2下,MDA含量随干旱胁迫的加剧而显著增加;在同一环境水势下,随着CaCl 2浓度的增加,MDA含量呈先下降后上升的趋势。当环境水势为0 MPa时,随着CaCl2浓度的增大,有机渗透调节物质含量总体呈增加趋势;当环境水势为-0.1^-1.2 MPa时,在同一环境水势下,随CaCl2浓度的增大,有机渗透调节物质含量均呈先增加后减少的趋势。当环境水势为0 MPa时,与无钙组相比,CaCl2处理组的SOD活性无明显变化,而POD、CAT、APX活性则明显升高;当环境水势为-0.1^-1.2 MPa时,在同一环境水势下,随CaCl2浓度的增大,抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性均呈现先升高后降低的趋势。(3)利用隶属函数法计算可知,当环境水势为-0.3 MPa、CaCl2浓度为10 mmol/L时,对应隶属函数加权平均值最高,青冈栎种子的耐旱性得以有效提高。【结论】在喀斯特地区利用青冈栎种子播种育苗时,播种前用10 mmol/L CaCl2浸种可以提高种子的耐旱性。

干旱胁迫对栓皮栎种子萌发能力的影响

【目的】揭示栓皮栎种子萌发对干旱环境的适应能力。【方法】采用不同质量浓度的聚乙二醇(PEG-6000)模拟不同程度的干旱胁迫(-0.1,-0.3,-0.6,-0.9,-1.2,-1.5 MPa),以蒸馏水为对照,研究栓皮栎种子萌发能力及生理生化指标对干旱胁迫的响应,并对种子萌动、萌芽与出苗的环境水势予以定量分析。【结果】(1)在-0.1 MPa时,栓皮栎种子萌发率、萌发势和胚根长均高于对照,且种子萌发启动时间、萌发指数、活力指数与对照无明显差异;在-0.3^-0.9 MPa时,各项萌发指标值均明显低于对照,但萌发率仍保持在52.95%~20.43%;在-1.2^-1.5MPa时,种子几乎不能萌发。当环境水势高于-1.2MPa时,栓皮栎可通过增大根芽比适应干旱环境。(2)栓皮栎种子从萌动到萌芽再到出苗的过程,对环境水分状况逐渐敏感,水势依次为-0.12,-0.08和-0.06 MPa。(3)干旱导致栓皮栎种子内丙二醛含量增加。在-0.1^-0.9 MPa时,3种有机渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白)含量呈现不同的变化,但均显著高于对照;在-1.2^-1.5 MPa时,可溶性糖和可溶性蛋白含量均有不同程度减少,其中可溶性蛋白含量在-1.2 MPa时就开始低于对照,而可溶性糖在-1.5 MPa时才低于对照。在-0.1^-0.6 MPa时,抗氧化酶活性(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX))和抗坏血酸(ASA)含量升高;在-0.9 MPa时,POD活性和ASA含量降低;而-1.2^-1.5 MPa时抑制了SOD、CAT、POD、APX活性的增加,ASA含量也显著下降。【结论】当环境水势不低于-0.9 MPa时,栓皮栎种子可以通过调节生理功能萌发,但超出其耐受力则不能萌发成苗;水分条件是阻碍黄土高原干旱半干旱地区栓皮栎种群更新与造林成败的因素之一。

喀斯特干旱环境对青冈栎叶片生长及叶绿素荧光动力学参数的影响

为了探讨喀斯特植被恢复树种青冈栎对干旱环境的适应机制,以当年生青冈栎实生幼苗为材料进行盆栽控水试验,设置正常浇水(-0.1 MPa,对照)、轻度干旱(-0.5 MPa)、中度干旱(-0.9 MPa)和重度干旱(-1.5 MPa)胁迫处理,研究持续干旱处理(15、30、45、60和90天)对其幼苗叶片生长及叶绿素荧光参数的影响.结果表明:随着干旱胁迫强度的加剧,叶片的单叶面积、健康叶片数量、叶片含水率、总叶绿素、类胡萝卜素、最大荧光、最大光化学量子产量和潜在光化学效率均显著下降,而枯叶数量和初始荧光显著增加.这些参数在轻度干旱胁迫处理和对照之间均无显著差异.在轻度干旱胁迫处理下,青冈栎幼苗叶片PSⅡ单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、捕获用于还原qA的能量(TRo/RC)、单位面积内有活性的反应中心数目(RC/CS)、单位面积捕获的光能(TRo/CS)和单位面积内用于电子传递的光能(ETo/CS)均与对照无显著差异,其中RC/CS总是略高于对照,TRo/CS和ETo/CS均在第45天达到峰值,分别为606.12和440.78;而中度和重度干旱胁迫处理叶片的ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC、DIRo/RC、RC/CS、TRo/CS和ETo/CS均低于对照,且随干旱胁迫时间的延长,重度干旱胁迫处理下降更显著.随干旱胁迫的加剧和时间的延长,叶片最大量子效率、其他电子受体的概率和电子传递的量子比率均下降,而用于热耗散的量子比率增加.轻度干旱胁迫下青冈栎幼苗表现出较强的适应性,中度干旱胁迫引起部分叶绿素荧光参数和光合色素指标下降,导致幼苗生长缓慢,而重度干旱则对幼苗生长的影响较为严重,但幼苗未出现死亡现象.因此,青冈栎幼苗有较强的干旱忍受能力,适合在喀斯特地区植被恢复重建和造林工程中应用.

水杨酸对NaHCO_(3)胁迫下桂西北喀斯特地区青冈栎种子萌发的影响

【目的】探讨外源水杨酸(SA)对NaHCO_(3)胁迫下青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)种子萌发特征和生理特性的影响。【方法】研究两个SA浓度(0和0.50 mmol/L)和7个NaHCO_(3)浓度(0、24、48、72、96、120和144 mmol/L)共14个处理组合下,青冈栎种子萌发参数(发芽率、发芽指数和活力指数)、耐盐指数、相对盐害率、丙二醛(MDA含量)、抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性以及渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸)含量的变化。【结果】(1)无SA处理时,在各NaHCO_(3)胁迫浓度下,青冈栎种子萌发参数和耐盐指数均低于对照组,相对盐害率则显著高于对照组。经SA处理后,种子萌发参数和耐盐指数均高于无SA处理组,相对盐害率则低于无SA处理组;当NaHCO_(3)浓度为0~72 mmol/L时,萌发参数和耐盐指数高于对照组,且在NaHCO_(3)为72 mmol/L时,萌发参数和耐盐指数最高,而相对盐害率最低。(2)无SA处理时,随NaHCO_(3)浓度的增加,种子POD和CAT活性先增后减,SOD活性显著低于对照组,MDA含量迅速增加。经SA处理后,在各NaHCO_(3)胁迫浓度下,种子抗氧化酶活性显著高于无SA处理组,MDA含量显著低于无SA组;且在NaHCO_(3)为72 mmol/L时,SOD和POD活性最高。(3)无SA处理组,在NaHCO_(3)各胁迫浓度下,种子中渗透调节物质都高于对照组;经SA处理后,渗透调节物质有不同程度增加,且在NaHCO_(3)为72 mmol/L时,其渗透调节物质含量最高。【结论】在喀斯特地区进行青冈栎播种育苗时,用0.50 mmol/L外源SA浸种,对72 mmol/L NaHCO_(3)胁迫的缓解效应最好。

不同林龄红锥人工林细根垂直分布和衰老生理特征

以广西桂东和桂南地区3种林龄(7、14和25 a)红锥人工林细根为对象,在红锥生长旺季,采用根钻法,分表层(0~20 cm)和亚表层土壤(20~40 cm)获取细根,研究不同林龄红锥人工林细根在不同土层的形态、生物量以及衰老生理生化指标变化特征,以期深入认识红锥生长发育机制及林分生产力,为红锥人工林可持续经营提供依据。结果表明:在相同土层中,随林龄增加,红锥细根根长密度、根表面积密度、生物量、比表面积、细根活力、可溶性糖和可溶性蛋白含量均显著增加,而比根长、游离脯氨酸和丙二醛(MDA)含量显著减少;在相同林龄下,随土壤深度增加,红椎细根比根长、比表面积、细根活力、各渗透调节物质含量均显著增加,而根长密度、表面积密度、生物量、MDA含量显著减少;林龄和土层的交互作用对细根生物量、可溶性糖、可溶性蛋白和MDA含量有显著影响。细根根长密度、根表面积密度和生物量与各土壤因子间呈显著正相关;细根游离脯氨酸含量与各土壤因子间呈显著负相关;细根活力、可溶性糖和可溶性蛋白仅与土壤含水率、速效氮呈显著正相关。因此,7 a红锥细根易衰老,更新快,14 a林次之,25 a林细根更新慢;表层土(0~20cm)的红锥细根代谢旺盛,周转速率快,寿命较短。