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干旱是影响林木发展的重要外界因素之一,研究干旱与植物生理的对应关系、探索植物的抗旱机制及响应特征显得极为重要。玉铃花作为重要的乡土树种,目前,对于玉铃花的研究主要集中在引种繁育,化学成分分析、遗传多样性分析和药理活性等几个方面,对玉铃花干旱胁迫下光合作用以及生理特征的研究还未见报道。本研究以玉铃花苗木作为研究对象,采用自然耗水的方法获得多个水分梯度,测定光合速率、叶绿素荧光参数以及不同生理生化指标变化响应过程,揭示玉铃花抗旱机理,确定玉铃花适宜生长的水分条件,以期为玉铃花引种繁育、合理栽培提供一定的理论依据,主要研究结果如下: (1)随着干旱胁迫程度的加剧,玉铃花净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)在土壤含水量在36.6%~70.2%之间表现出下降的趋势,此时气孔限制是光合速率下降的主要因素,超出此水分范围时,非气孔因素是光合速率下降的主要原因。 (2)利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型对不同土壤水分条件下的玉铃花光响应曲线进行拟合对比,发现当RWC介于36.6%~70.2%之间时,4种模型能较好的拟合光响应过程及其特征参数,超出此水分范围时,只有直角双曲线修正模型能较好的拟合各个土壤水分条件下的光响应过程。 (3)随着干旱胁迫的加剧,玉铃花初始荧光(Fo)逐渐变大,最大荧光(Fm)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率ΦPSII、光化学猝灭(qP)下降,非光化学猝灭(NPQ)表现为先上升后下降的趋势,胁迫初期通过增加热耗散避免光合机构遭受损害,随着胁迫的加重,热耗散减少,光合机构受到破坏。 (4)随着干旱胁迫的加剧,玉铃花叶片相对电导率表现出上升的趋势,叶片相对含水量呈现减少的趋势,叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白含量呈现出先上升后下降的趋势,出现峰值存在差异,可溶性糖(Ss)、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量表现出先略微下降后显著升高的趋势。轻度干旱胁迫下通过激活抗氧化酶系统,增加SOD、POD等保护酶的活性来抵御干旱胁迫,中度、重度干旱胁迫下通过增加Ss、Pro等渗透物质含量来抵御干旱胁迫。 (5)玉铃花土壤水分分级为:当RWC小于21.1%时为“无产无效水”;在21.1%~36.6%、大于81.3%为“低产低效水”,36.6%~57.9%为“中产高效水”,57.9%~70.2%为“高产中效水”,70.2%~81.3%为“中产低效水”。根据水分利用效率,确定玉铃花最适经济的生长水分范围为36.6%~57.9%。