四种荒漠植物生长和生物量分配对不同盐分类型和浓度的响应

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:judy5752
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盐分是影响植物生长发育的重要生态因子之一。在干旱荒漠区,由于蒸发强烈且降水稀少,其盐渍化的趋势和程度往往比其他地区更为严重,因而其土壤盐渍化与植物生长间的矛盾也尤为突出。因此,分析荒漠植物生长和生物量分配对不同盐分类型和浓度的响应,对揭示荒漠植物的生存策略以及种群更新机制具有重要的理论意义,同时为盐渍化加剧条件下荒漠区植被地上地下生物量估算提供一定的数据参考。   本研究通过盆栽实验,以荒漠灌木优势种白梭梭(Haloxylon persicum Bunge exBoiss. et Buhse)幼苗为研究对象,设置三种盐分类型(NaCl、Na2SO4以及二者等摩尔比例混合盐)和6个浓度梯度(0(CK)、50、100、200、300和500 mmol/L),探讨了白梭梭幼苗生长、生物量分配以及生理对不同盐分类型及浓度的响应。结果发现:⑴不同盐分类型和浓度处理下,白梭梭幼苗同化枝直径和分叉指标具有明显差异,而幼苗株高、基径和同化枝枝长随盐分浓度增大而减小,适度盐分浓度(50-300mmol/L)可促进主根生长,高盐分浓度(500mmol/L)则具有显著抑制作用。⑵随时间的延长,白梭梭幼苗根冠比在各盐分处理下均呈增大趋势;但随盐浓度增加,处理前期(第25天)白梭梭幼苗根冠比随NaCl和混合盐浓度的增大无明显差异,而高浓度的Na2SO4盐(300和500mmol/L)则明显增加了根冠比;而到处理后期(第75天),无论哪种盐分类型,随盐分浓度增大白梭梭幼苗根冠比均呈增加趋势。⑶白梭梭幼苗地上-地下生物量存在明显异速生长关系,不论盐分处理与否,异速生长指数均未发生显著变化,表现为地下生物量累积速率大于地上生物量,可以为白梭梭地下生物量估算模型的构建提供一定参考。⑷非气孔因素是导致白梭梭幼苗光合速率下降的主要原因。⑸不论盐分类型,随盐分浓度增大,叶绿素a和叶绿素b含量呈降低趋势,Chla/Chlb值随盐分浓度的变化在不同盐分类型下不同。⑹在盐分胁迫下,白梭梭幼苗会促进Na+吸收,抑制K+的吸收,但对K+的抑制不是无限的;白梭梭幼苗会将吸收的Na+和K+更多的分配给地上部分,同时地上部分会选择吸收更多的K+,从而维持地上部分较稳定的Na+/K+,使其少受盐害。研究结果表明,在盐分胁迫下,白梭梭幼苗会产生一定的形态和生理响应,并作出调节来适应盐胁迫带来的各种资源限制。同时,白梭梭幼苗地上地下生物量分配对Na2SO4盐作出的响应要先于NaCl盐和混合盐,随处理时间的延长,对三种盐分类型作出的响应趋于一致,即将更多的生物量分配给地下根系,以缓解盐分过多造成的水分短缺等影响,维持植物的存活,符合最优分配理论。   本文以荒漠草本优势种涩荠(Malcolmia africana(Linn.) R.Br)、角果藜(Ceratocarpus arenarius Linn.)和盐地碱蓬(Suaeda salsa(Linn.)Pall.)为研究对象,设置两种盐分类型(NaCl和Na2SO4)和5个浓度梯度(0(CK)、50、100、200和300mmol/L),探讨了准噶尔盆地三种常见草本植物涩荠、角果藜和盐地碱蓬的生长以及生物量分配对不同盐分类型和浓度的响应。结果发现:⑴随盐分浓度升高,三种草本植物冠幅和总生物量均呈下降趋势,而株高和主根长则因不同物种及不同盐分类型变化趋势不同,在300mmol/L盐分浓度处理下,角果藜和涩荠不能存活。⑵以总生物量下降50%作为耐盐阈值的确定指标,求得三种草本植物在氯化钠和硫酸钠盐处理下的耐盐阈值分别为:角果藜98mmol/L和119mmol/L,涩荠55mmol/L和78mmol/L,盐地碱蓬300mmol/L和180mmol/L。⑶角果藜和涩荠通过地下部分肉质化来适应盐分处理,而盐地碱蓬主要通过地上部分肉质化来适应,适度浓度促进地下部分肉质化,高浓度则抑制,氯化钠盐处理促进地上部分肉质化,硫酸钠盐则抑制。⑷不论盐分类型,随浓度增大,三种草本植物地上、地下以及繁殖体生物量积累均不断减少。除硫酸钠盐处理下,盐地碱蓬繁殖体比例没有发生显著改变外,低浓度盐分增大繁殖体比,高浓度降低,而根冠比在不同浓度和不同物种之间有很大区别:不论盐分浓度,盐分处理降低角果藜根冠比;低浓度降低涩荠根冠比,但却增加盐地碱蓬根冠比;高浓度增加涩荠根冠比,但却降低盐地碱蓬根冠比。研究结果表明,盐分胁迫明显抑制三种荒漠草本植物的生长,氯化钠盐对角果藜和涩荠抑制程度更大,硫酸钠盐则对盐地碱蓬的抑制更大。同时,三种荒漠草本植物在盐分处理下具有不同生物量分配策略,来响应并缓解盐分胁迫带来的各种资源限制,提高自身适合度,从而维持植株的存活。
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