遮荫干旱互作对榧树苗木生长和生理的影响及其机制

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光强和水分是影响榧树苗木苗期生长的重要因素。前人研究表明不同树种苗木对光强、水分互作效应存在差异,有学者认为遮荫处理能提高苗木的抗旱性,但也有学者认为为遮荫处理会加重水分胁迫对苗木的伤害。本研究以2年生榧树苗木为试验材料,采用土培盆栽的方法,试验设置4个遮荫水平(0%遮荫水平、50%遮荫水平、75%遮荫水平和90%遮荫水平)和2个水分处理(75%田间持水量的正常水分处理,30%田间持水量的干旱处理)互作共8个处理,研究不同遮荫水平对榧树苗木叶片的光合特性及氮分配的影响,并进一步研究不同遮荫、水分处理互作对榧树苗木的生长特性、叶片的光合特性、光保护机制及保护酶的影响,探讨榧树苗木对不同遮荫水平、水分处理互作的影响机制。研究结果为榧树苗木的高效栽培提供一定的理论基础和技术支撑。本研究主要有以下结果:(1)遮荫处理能有效地促进榧树苗期的生长;遮荫处理能有效加强榧树苗期对早晨或傍晚弱光的利用,这有利于整体植物的生长发育。然而,重度遮荫(90%遮荫水平)的榧树苗期Pmax显著降低,这可能与其为了捕获更多的光能,将更多资源用于捕光蛋白上,而导致光合能力下降有关。与50%遮荫水平相比,75%遮荫水平的榧树苗期将更多的氮素分配到光合机构(Nc和NB)中,从而显著提高了PNUE。综上所述,前期苗木培育中,给予榧树苗期75%遮荫水平有利于其生长发育。(2)水分胁迫使不同遮荫水平下的榧树苗木的苗高增量、生物量均明显降低,叶色发黄。其中水分胁迫使0%和50%遮荫水平下的榧树苗木分配到根的生物量明显增多,而75%和90%遮荫水平下的榧树苗木各组分生物量的分配比例未发生明显变化。由此可知,不同遮荫水平的榧树苗木的生物量分配对水分胁迫的响应机制是不同的。(3)水分亏缺下,50%和75%遮荫水平的香榧叶片的相对含量(RWC)下降幅度明显小于其他遮荫水平。无论正常水分还是水分胁迫,0%和90%遮荫水平下的树榧叶片的脯氨酸和可溶性蛋白含量均显著高于50%和75%遮荫水平下的。水分胁迫下,50%和75%遮荫水平的榧树叶片的脯氨酸和可溶性蛋白含量未发生显著变化。结果表明,50%和75%遮荫下榧树叶片能维持较好的水分状态,不需要通过快速积累脯氨酸和可溶性蛋白含量来调控叶片的水分状态。(4)除了75%遮荫水平外,水分胁迫使其它遮荫水平下的榧树苗木叶片的Fv/Fm均显著降低,其中不遮荫处理的Fv/Fm的下降幅度最大。水分胁迫下,各遮荫水平下的榧树苗木叶片的最大光合速率(Pmax)均显著降低;遮荫处理(50%、75%和90%遮荫水平)明显降低了其叶片的光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd);0%和90%遮荫水平下其叶片的光饱和点(LSP)均明显降低。结果表明,75%遮荫水平能有效缓减水分胁迫对榧树叶片的光抑制,而水分胁迫使0%和90%遮荫水平下的榧树叶片较易受到光抑制;遮荫处理能降低水分胁迫下榧树叶片的最低耗能和呼吸消耗,有利用叶片碳水化合物的积累。(5)水分胁迫使0%和90%遮荫水平下的榧树叶片的叶绿素含量明显降低,但50%和75%遮荫水平下的榧树叶片的叶绿素含量未有显著变化。无论正常水分还是水分胁迫,0%和90%遮荫水平下的榧树叶片的抗化酶(SOD、POD、CAT)活性、活性氧自由基含量(O2·-和H2O2)明显高于50%和75%遮荫水平的。水分胁迫下,50%和75%遮荫水平下的榧树叶片的抗氧化酶活性、活性氧自由基含量未发生显著变化。结果表明,50%和75%遮荫水平处理能有效地缓减水分胁迫对榧树叶片的氧胁迫。(6)水分胁迫使0%、50%和75%遮荫水平的榧树叶片的单位干重/面积上的氮含量(NM或Na)均明显增加,90%遮荫水平处理的则显著下降。水分胁迫使各遮荫水平的光合利用效率(PNUE)均明显降低。无论是正常或水分胁迫下,75%和90%遮荫水平处理的榧树叶片的PNUE明显高于其它遮荫处理下的,0%遮荫水平下的PNUE最低。由此可知,水分胁迫下,75%遮荫水平处理有利用榧树生物量的积累,并能有效的发挥其氮素利用效率。
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