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在黑河下游额济纳绿洲,分布着我国第二大胡杨林。区内气候干旱、水资源匮乏,胡杨生长主要依赖地下水,地下水埋深是影响胡杨生长的重要环境因子。本研究在黑河下游生长季地下水埋深范围不同的三个试验点(胡杨样地A:1.6~2.4m,胡杨样地B:1.4~2.2 m,胡杨样地C:1.8~2.7 m)通过利用Li-6400便携式光合作用仪对胡杨光合参数进行野外测定同时对胡杨叶片气孔参数和生化指标进行室内测定,分析了生长季内胡杨光合特征、气孔特征和生化特征对地下水埋深时空变化的响应特点,以进一步探讨胡杨对不同地下水埋深即不同干旱胁迫程度的生理适应性机理。研究主要得出以下结论: (1)生长季胡杨光合参数(光合速率、蒸腾速率、气孔导度)日变化趋势在本研究中的三个地下水埋深下相同,除7月份外其他月份均呈单峰曲线变化趋势。胡杨叶片气孔导度和蒸腾速率随地下水埋深下降而减小。胡杨光合参数季变化不仅与气象环境因子有关,还受到地下水埋深的影响。 (2)随地下水埋深不同,胡杨光合作用与环境因子的关系不同。在本研究的地下水埋深范围下,平均地下水埋深为2m左右时胡杨的光合潜力较大,且受气象环境因子的影响较大。地下水埋深较深时,胡杨蒸腾作用对气温和气孔导度的变化较为敏感,体现了对干旱的适应性。不同地下水埋深下胡杨对环境变化做出的生理响应不同所采取的适应策略不同。 (3)地下水埋深不同,胡杨叶片的气孔特征不同。地下水埋深较深时胡杨叶片气孔密度较大,气孔保卫细胞、气孔开度、单个气孔面积、叶片气孔面积所占比较小。气孔面积与叶片面积比受气孔开度的影响较大,随气孔开度变大而增大。不同地下水埋深下气孔开度大小情况与气孔导度变化一致,证实气孔开度能够解释气孔导度的变化。胡杨叶片气孔开度日变化呈波动状态,总体上上午气孔开度较大。下午地下水埋深较浅时气孔开度较大,气孔张开恢复较快。地下水埋深浅的胡杨叶片气孔密度较小但具有较大的气孔开度和气孔面积,有利于增大气孔导度增强光合作用。 (4)胡杨光合色素合成需要适宜的地下水埋深范围。不同地下水埋深下胡杨叶片色素含量的季变化规律不同。胡杨叶片脯氨酸和丙二醛含量与地下水埋深呈正相关,同一时间下地下水埋深越深脯氨酸和丙二醛含量越大。胡杨叶片丙二醛含量对地下水埋深的季节变化响应比空间变化响应更为敏感。 上述研究进一步从光合、气孔形态特征方面认识了胡杨在不同地下水埋深即不同干旱胁迫程度下的生理响应特点,能够为生态需水、胡杨保护和生态恢复研究提供一定的科学依据。