不同营养供应下两种碱蓬属植物对盐胁迫的响应

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滨海湿地因其独特的地理环境和位置,容易受到包括海水侵蚀、土壤盐碱化等多种因素的干扰,使得其生态系统表现出脆弱性。并且,近些年受气候变化,以及开发活动的影响,滨海湿地生态系统的稳定性受到了更大的威胁,其面积呈现出加速萎缩的趋势,现存湿地的环境也进一步恶化。在这一背景下,滨海湿地生态系统的保护和恢复问题被更多的关注。在滨海湿地生态恢复项目中,选择合适的先锋物种进行种植是生态恢复工作的关键一环。人工种植的物种可以有效帮助湿地土壤脱盐,改善生境状况。然而,所种植的物种由于生长地条件恶劣,植物所面临的来自环境的胁迫会威胁植物的生长和繁殖,因而很难保证所种植的植物能发挥预期的效果。所以,根据恢复地的实际状况,合理选择有效的先锋物种,以及对种植管理技术进行探索十分必要。作为典型的真盐生植物,碱蓬属植物因其很强的耐盐能力而被广泛关注。其中盐地碱蓬(Suaeda salsa)已作为滨海湿地植被恢复的先锋物种被广泛研究并大量种植。而目前对与其同属的其他物种的研究较少,因而很难判断同属其他物种是否也有被用于植被恢复项目的潜力。另外,在此前的对黄河三角洲地区的实地调查中我们发现,两种碱蓬属植物:碱蓬(Suaeda glauca)和盐地碱蓬(S.salsa)共同生长于黄河三角洲区域,但在空间上表现出来一定的分布差异,即盐地碱蓬在离海岸线较近的区域大面积分布,而碱蓬只存在于离海较远的地区。通常认为,驱动滨海湿地物种沿环境梯度分带的主要因素是土壤盐度变化。但滨海区域实地的土壤条件复杂,土壤盐分是否是造成这种空间分化的关键性驱动因素,尚需进一步验证。此外,滨海地区土壤营养情况复杂,土壤营养条件是否会影响植物的耐盐能力也是值得探究的问题,因此通过植物对营养添加的响应研究,可以为植被恢复中的施肥方式提供理论依据。本研究在以上背景下,设置了不同水平的盐分添加和不同的营养供应水平,选取碱蓬和盐地碱蓬两种植物进行盆栽控制实验,比较两碱蓬属植物的耐盐能力,以及营养对其耐盐能力的影响,试图探究两植物在黄河三角洲区域分布差异的原因,以及营养添加对盐胁迫条件下碱蓬和盐地碱蓬生长的影响。实验结果表明,碱蓬和盐地碱蓬并没有在耐盐能力上表现出显著差异,两碱蓬属植物均能适应本研究中最高的盐度环境(21g/kg NaCl)。在高营养条件下,盐地碱蓬的生长不随盐度变化而显著变化,表现出了极强的耐盐能力,而营养的添加对碱蓬的促进作用更加显著,尤其是在在高盐分条件下。此外,两种碱蓬属植物表现出了相似的应对胁迫的策略。在低营养和高盐分的环境中,两植物通过增加根冠比的方式,来更好地吸收土壤中营养物质和水分。此外,植物在不同处理下的叶片肉质化程度基本不变,说明保持叶片肉质化是两种碱蓬属植物共同具有的另一重要盐胁迫应对策略。除此之外,碱蓬和盐地碱蓬利用脯氨酸进行渗透调节,而营养的添加会影响植物脯氨酸的合成。两种植物表现出相似的利用金属离子进行渗透调节的机制,随着盐分处理浓度的升高,钠、钾、钙、镁四种金属离子的含量变化表现出一定规律,两种植物大量积累钠离子,而抑制其他离子在体内的积累。综合我们的实验结果发现,碱蓬和盐地碱蓬在滨海生境的分布差异并不是由盐分条件驱动的,其分化的原因或是由于两植物在不同营养条件的生境中的竞争能力差异,或者是由水分耐受性不同决定的,但具体原因还需进一步研究。本研究表明,这两种植物都有着很强的耐盐能力,碱蓬也可用于滨海湿地植被恢复工程,并且可以在种植碱蓬中添加肥料,促进植物生长和对胁迫环境的应对能力。
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