植物生態(tài)論文：旱地巖邊植物生態(tài)調(diào)整的抵抗性范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了植物生態(tài)論文：旱地巖邊植物生態(tài)調(diào)整的抵抗性參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

作者：周江裴宗平 胡佳佳賈含帥朱琳單位：江蘇省資源環(huán)境信息工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院貴州省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站

材料與方法

1試驗(yàn)材料

根據(jù)前期實(shí)地調(diào)查，選擇草地早熟禾(Poaprat-ensis)、狗牙根(Cynodondactylon)和紅三葉(Trifoli-umpratense)3種廣泛用于巖石邊坡生態(tài)修復(fù)的植物作為供試材料，以中國礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)苗圃基地土壤作為供試土壤。

2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇籽粒飽滿的草地早熟禾、狗牙根、紅三葉種子，分別播種在直徑為20cm的塑料花盆中，栽植后進(jìn)行正常管理，待植物正常生長2個(gè)月后進(jìn)行干旱脅迫試驗(yàn)。脅迫試驗(yàn)采用盆栽控水法，試驗(yàn)前分別對(duì)植物澆透水，第2d取樣測(cè)定作為對(duì)照(CK)，此后進(jìn)行斷水處理，同時(shí)采取人工防雨措施，開始抗旱脅迫試驗(yàn)。從干旱脅迫第8d起每隔4d取1次樣，并測(cè)定相應(yīng)的生理生化指標(biāo)，24d后結(jié)束試驗(yàn)。試驗(yàn)期為夏季，當(dāng)?shù)厝掌骄鶞囟仍?2～33℃，最低溫度18℃，最高溫度37℃。

3生理指標(biāo)測(cè)定方法

本次抗旱性試驗(yàn)以葉片為測(cè)試對(duì)象，測(cè)定指標(biāo)為:相對(duì)含水量、相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量和葉綠素含量。其中，相對(duì)含水量采用烘干法，相對(duì)電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀法，脯氨酸含量采用磺基水楊酸法，丙二醛含量、可溶性糖含量采用分光光度計(jì)法，葉綠素含量采用80%丙酮浸提比色法，各指標(biāo)測(cè)定均設(shè)3次重復(fù)，取其均值。

4數(shù)據(jù)分析方法

4．1抗旱系數(shù)為避免不同物種間對(duì)照值的差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的影響，利用公式(1)對(duì)所測(cè)得的各項(xiàng)生理指標(biāo)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，求得各生理指標(biāo)在不同時(shí)間的抗旱系數(shù)。

4．2隸屬函數(shù)值隸屬函數(shù)是在多指標(biāo)測(cè)定基礎(chǔ)上，對(duì)植物抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的有效途徑，它克服了利用少量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的不足。該方法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理，先將各指標(biāo)換算成隸屬函數(shù)值，然后對(duì)各物種隸屬函數(shù)值求平均值，得出綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值，其值越大，說明抗旱性能越強(qiáng)。計(jì)算公式為:式中:X為各物種的某一指標(biāo)抗旱系數(shù)，Xmax和Xmin分別為3種植物中指標(biāo)的最大值和最小值，X(u)為植物的抗旱隸屬函數(shù)均值。如果指標(biāo)與抗旱性呈正相關(guān)，則用式(2)計(jì)算;如果指標(biāo)與抗旱性呈負(fù)相關(guān)，則用式(3)計(jì)算。

4．3灰色關(guān)聯(lián)分析按照灰色系統(tǒng)理論要求，將3種植物的抗旱性及6個(gè)指標(biāo)作為一個(gè)整體，即灰色系統(tǒng)。設(shè)植物抗旱隸屬函數(shù)均值為參考數(shù)列X0，相對(duì)含水量、相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、葉綠素含量的抗旱系數(shù)分別作為比較數(shù)列X1，X2，X3，X4，X5，X6。利用計(jì)算機(jī)在DPS處理系統(tǒng)平臺(tái)菜單下選擇“其它→關(guān)聯(lián)分析”功能項(xiàng)，分辨系數(shù)取常規(guī)值0．5，執(zhí)行灰色關(guān)聯(lián)分析，得出3種植物各指標(biāo)與抗旱性的關(guān)聯(lián)度與關(guān)聯(lián)序。

結(jié)果與分析

1干旱脅迫下植物生理生化特征的變化

從圖1可以看出，在干旱前12d，3種植物各指標(biāo)變化趨勢(shì)相對(duì)平緩，受干旱脅迫影響較小，12d以后，各指標(biāo)變化趨勢(shì)有所加快，說明植物受干旱影響的程度逐漸加重。在整個(gè)干旱期內(nèi)，不同植物、不同指標(biāo)間又表現(xiàn)出一定差異性。其中，紅三葉的葉片相對(duì)含水量和相對(duì)電導(dǎo)率變化明顯高于草地早熟禾和狗牙根，說明其水分虧缺嚴(yán)重，細(xì)胞質(zhì)膜透性增強(qiáng);3種植物的丙二醛含量在干旱12d以后均呈顯著上升趨勢(shì)，脅迫結(jié)束時(shí)，草地早熟禾、狗牙根和紅三葉的丙二醛含量分別比對(duì)照上升了289．4%，283．1%和291．9%，說明植物器官在干旱條件下發(fā)生了膜脂過氧化作用;3種植物的可溶性糖含量在干旱前16d變化趨勢(shì)相對(duì)緩慢，之后加速上升，到第20d時(shí)達(dá)到峰值，之后緩慢下降，可能與植物在干旱20d后失水嚴(yán)重有關(guān);草地早熟禾和狗牙根的脯氨酸含量分別在干旱16d和干旱12d后才出現(xiàn)快速上升趨勢(shì)，說明其能抵抗較長時(shí)間的干旱脅迫，而紅三葉在干旱8d以后即快速上升，至第20d時(shí)出現(xiàn)最大值，是對(duì)照的57．47倍，之后呈逐漸下降趨勢(shì)，可能是植物體內(nèi)的酶因受傷害而失去活性，最終阻礙脯氨酸的合成并利用了一部分脯氨酸;隨著干旱不斷加重，植物葉綠素含量逐漸下降，光合作用受阻，其中以紅三葉葉綠素含量下降最大，狗牙根次之，草地早熟禾最小。

2植物抗旱性能綜合評(píng)價(jià)

利用隸屬函數(shù)法，對(duì)供試植物在干旱前期(1～12d)、干旱中期(13～20d)和干旱后期(21～28d)所表現(xiàn)出的抗旱性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)(表1)。其中，干旱前期、中期、后期分別以第8d和第12d、第16d和第20d、第24d和第28d各指標(biāo)測(cè)定值的平均抗旱系數(shù)為基準(zhǔn)。從表1可以看出，3種植物在不同干旱期內(nèi)抗旱性能存在一定差異。即在干旱前期和中期，狗牙根的抗旱性最好，3種植物的抗旱性能為:狗牙根＞紅三葉＞草地早熟禾;在后期，草地早熟禾的抗旱性能則高于狗牙根和紅三葉，3種植物的抗旱性為:草地早熟禾＞狗牙根＞紅三葉。

3不同生理生化指標(biāo)對(duì)干旱脅迫的敏感性分析

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，若某指標(biāo)與抗旱性的關(guān)聯(lián)度越大，則說明該指標(biāo)與植物抗旱性的關(guān)系越密切，對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)越敏感。從表2可以看出，3種植物的抗旱性與各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度從大到小依次為:0．708，0．694，0．638，0．630，0．609和0．607。各指標(biāo)對(duì)植物抗旱性的影響以葉綠素含量和相對(duì)含水量最大，對(duì)干旱脅迫最為敏感，其次為脯氨酸含量和丙二醛含量。各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度均大于0．6，處于較強(qiáng)關(guān)聯(lián)水平。

結(jié)論與討論

植物的抗旱性是其適應(yīng)干旱環(huán)境的一種生理反應(yīng)，是從植物形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化反應(yīng)到組織細(xì)胞、光合器官以及原生質(zhì)結(jié)構(gòu)的綜合反應(yīng)。隨著脅迫時(shí)間的增加，草地早熟禾、狗牙根、紅三葉的相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量均呈遞增趨勢(shì)，相對(duì)含水量和葉綠素含量呈遞減趨勢(shì)，但3種植物對(duì)干旱的反應(yīng)存在差異。隸屬函數(shù)分析結(jié)果表明，干旱前期和中期植物的抗旱性能為:狗牙根＞紅三葉＞草地早熟禾;而在干旱后期，植物的抗旱性為:草地早熟禾＞狗牙根＞紅三葉。即狗牙根在短期內(nèi)的抗旱性能較強(qiáng)，但隨著干旱時(shí)間的增加，其耐旱抗旱能力逐漸減弱并低于草地早熟禾;紅三葉的抗旱性先是處于狗牙根和草地早熟禾之間，在干旱后期，其抗旱性能最弱;草地早熟禾盡管在干旱前期、中期的抗旱性均低于狗牙根和紅三葉，但在脅迫期結(jié)束時(shí)，與其他植物相比，草地早熟禾仍能保持一定的抗旱能力，說明其在持續(xù)干旱下具有穩(wěn)定的抗旱能力，應(yīng)在干旱、半干旱地區(qū)巖石邊坡生態(tài)修復(fù)工程中引起重視。

不同生理生化指標(biāo)在逆境條件下的響應(yīng)機(jī)制和扮演的角色各不相同。本研究灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果顯示:各生理生化指標(biāo)與植物抗旱性隸屬函數(shù)值的關(guān)聯(lián)度強(qiáng)弱順序?yàn)?葉綠素＞相對(duì)含水量＞脯氨酸含量＞丙二醛含量＞可溶性糖含量＞相對(duì)電導(dǎo)率。即葉綠素含量和相對(duì)含水量對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)最為敏感，各指標(biāo)與植物的抗旱性關(guān)聯(lián)度在0．60～0．71之間，關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。植物含水量與其代謝活動(dòng)密切相關(guān)，干旱脅迫下，植物首先表現(xiàn)出體內(nèi)含水量的下降，而水分的下降會(huì)導(dǎo)致植物的光合速率下降，葉綠素合成受阻。一般情況下，抗旱性強(qiáng)的植物具有較高的相對(duì)含水量，從而有效保護(hù)葉綠體結(jié)構(gòu)以維持有效的光合作用。因此，葉綠素含量和相對(duì)含水量與植物抗旱性關(guān)聯(lián)度最大，這與前人的研究結(jié)果一致。丙二醛是植物器官在干旱脅迫下發(fā)生膜脂過氧化作用的主要產(chǎn)物之一，能破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，引起細(xì)胞膜功能紊亂，常用來了解膜脂過氧化的程度以及植物抵抗逆境條件的能力大小。與丙二醛相反，植物體內(nèi)游離脯氨酸和可溶性糖對(duì)細(xì)胞具有滲透調(diào)節(jié)及保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用，常以高峰期出現(xiàn)的早晚及此時(shí)的含量高低來評(píng)價(jià)其抗旱能力，即高峰期出現(xiàn)遲且含量高者抗旱性強(qiáng)，反之抗旱性較弱。本試驗(yàn)干旱脅迫中、后期，植物在受傷害程度加重的情況下，因自我保護(hù)和適應(yīng)干旱環(huán)境而產(chǎn)生較多的脯氨酸和可溶性糖以維持細(xì)胞的水分和滲透壓，提高葉片光合效率，穩(wěn)定細(xì)胞質(zhì)膜透性，緩解膜脂過氧化作用，從而適應(yīng)和抵御干旱環(huán)境。研究表明以上6個(gè)指標(biāo)對(duì)抗旱性植物的選擇具有重要貢獻(xiàn)。

綜上所述，3種供試植物對(duì)干旱脅迫環(huán)境均能產(chǎn)生一定的抗旱機(jī)制，它們通過積累一定數(shù)量的脯氨酸、可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來平衡體內(nèi)水分，維持細(xì)胞代謝活動(dòng)以抵抗干旱環(huán)境。3種植物對(duì)干旱脅迫的不同之處，可為巖石邊坡生態(tài)修復(fù)植物選擇提供理論依據(jù)。