论文总字数：16693字

目 录

摘要 3

abstract 4

引言 5

1.研究现状 5

1.1 国内研究概况 5

1.2 国外研究概况 6

2.材料和方法 6

2.1 研究区概况 6

2.2 实验材料 7

2.3 实验流程 7

2.4 各项指标测定方法 7

3.实验结果和分析 10

3.1 干旱胁迫下蒙古栎和水曲柳枝条导水率的变化 10

3.2 干旱胁迫下蒙古栎和水曲柳叶片水势的变化 11

3.3 干旱胁迫下蒙古栎和水曲柳叶片导水率的变化 12

3.4 干旱胁迫下蒙古栎和水曲柳叶片碳氮比的变化 13

3.5 干旱胁迫下蒙古栎和水曲柳叶片比叶重的变化 14

4.结论 15

参考文献 16

致谢 18

干旱胁迫对蒙古栎和水曲柳水力特性的影响

吴佳琦

，China

Abstract：Quercus mongolica and Fraxinus mandshurica, common broad-leaved tree species in Changbai mountain, were selected. The pot culture method was used to cultivate tree species, and the control variable method was used to carry out the experiment. Hydraulic methods were used to determine the hydraulic conductivity of branches and leaves, water potential of leaves was determined by pressure chamber method, carbon-nitrogen ratio of leaves was determined by element analyzer, and specific leaf weight was determined. The changes of hydraulic characteristics of the two tree species under simulated drought stress were studied. The results showed that the water conductivity, leaf water potential, leaf water conductivity, C/N ratio and specific leaf weight of the two tree species decreased under drought stress, and the decrease of these five indexes became larger with the increase of drought stress. The stress response of the five hydraulic characteristics of Quercus mongolica was greater than that of Fraxinus mandshurica when drought was mild. The resistance of Quercus mongolica to drought was stronger than that of Fraxinus mandshurica.

Key word: drought stress; hydraulic conductivity; water potential; C/N ratio; specific leaf weight

引言

水是生命之源，没有水也就没有生命。植物作为地球上的一种生命体，同样离不开水。水是植物体内成分含量最多、应用范围最广的物质，对植物生长发育和分布起着关键作用。所以，干旱胁迫是危害植物生长发育最大的环境因子之一，这也是一个世界性的难题。干旱和半干旱气候约占了全球三分之一的地区，在我国，有接近一半的土地属于干旱半干旱地区。在这种大的背景下，林木能否正常生长成林就取决于此种林木的抗旱性强弱^[1]。但是，与此同时，我国的水资源并不丰富，无法完全弥补干旱胁迫所带来的损失。随着生产力的提高以及人口的不断增加，水资源的供需矛盾将会变得越来越尖锐。因此，如何有效的提高水分利用率，挖掘林木抗旱的潜力，显得极为重要。

为了应对这一日渐严峻的形势，除了在设施上釆用更加先进的灌溉技术之外，人们发现生物节水是另外一种极具潜力的节水措施。生物节水就是通过提高并有效促进植物的抗旱节水能力，在不损伤植物的条件下所需水分较少，或是在需求尽可能少的水分基础上尽可能多地保持植物的正常生命活动。生物节水的核心就是在于在掌握了植物在干旱胁迫下水力特性产生变化的基础上，来提高植物的抗旱能力，进而根据植物的需水周期，提高灌溉效率，从而最大程度挖掘植物的抗旱潜力，达成节水目的。本研究拟在模拟干旱的条件下，通过对水曲柳、蒙古栎等植物水力特性如水势、导水率等的变化进行研究，进而了解干旱胁迫对植物水分传输的影响，进而探索生物节水的方向。

1.研究现状

1.1 国内研究概况

干旱，是指当植物体中水分的散失量超过其吸水量的时候，植物中的细胞和组织就会萎缩，此时植物不能维持其正常生命活动的一个状态。在这种干旱胁迫下，植物通常会展开相应的一些应变措施，也就是所谓的逆境生理中的胁变。李吉跃^[2]在对于树木的这种抗旱性进行系统的研究后认为，干旱胁迫发生时，为了防止木质部中产生空穴和栓塞，保证木质部中的水分运输机能的正常运行，树木往往会调整水力结构到最佳，这就是树木抗旱性进化的最终目标。而王华田、孙鹏森等人^[3]在通过对木本植物树干边材的液流传输规律和调控机制的研究后发现，边材液流的传输主要受到树木的解剖结构特征和水分环境的影响，说明树木边材水分传输通道的解剖特征就是树木对干旱胁迫进行防御和适应的机制。在植物水势与其抗旱性关系方面，早在20 世纪90 年代初，郭连生^[4]等人在研究了9 种针阔叶树种的耐旱性生理指标和叶片水势与土壤含水量的关系发现，抗旱力最弱的树种，其水势和蒸腾的相关直线斜率最大。李吉跃^[5]等人在详细的研究了北方主要造林树种叶片水势与土壤含水量的关系之后，根据耐旱能力，将植物分为 2 种类型，即“高水势延迟脱水”类型和“低水势忍耐脱水”类型，并在此基础上建立了 Fuzzy 识别模型。

1.2 国外研究概况

在国外方面，Philip^[6]在1966 年最先提出了较完整的关于土壤-植物-大气连续体系统（Soil-Plant-Atmosphere Continuum, 简称 SPAC）的概念。他认为，虽然三者的介质不同，界面也不一样，但从物理学的角度来看，它们就是是一个统一的连续体。水如同链环一样在这个系统中循环流动，使的三者能够串联起来，并且完全可以应用一个统一的能量指标—“水势”来判定土壤-植物水分关系以及植物体内的水分传输，进而就可以研究出整个系统中各个环节能量水平的变化，并依此计算出水流通量。在SPAC系统中，由于统一了能量关系，为我们分析和研究水分运移、能量转化的动态过程提供了方便。此外，大量学者还对SPAC 系统进行了深入的研究，取得了巨大的成就。然而，过去的研究大多都集中在了林地土壤中的水分循环上，而对于土壤-植物水分关系以及植物体内水分传输的研究相对较少。Cochard等^[7]和Awad等^[8]在对杨属Populus的2个树种以及蔷薇科李属Prunus的10个树种进行了不同干旱条件的处理后，测定了它们的栓塞脆弱曲线,最后他们得出结论，抗栓塞性可以作为衡量植物抗旱性能力大小的一个指标。Choat等^[9]和Anderegg等^[10]在研究后认为，抗栓塞性是评估森林生产力以及干旱导致的死亡率的一项重要生理指标。本研究除了探究在干旱胁迫下植物叶片水势的变化外，还探究了植物叶片及枝条的导水率、叶片碳氮比以及比叶重在干旱胁迫下发生的变化情况。

2.材料和方法

2.1 研究区概况

本次研究选在了长白山地区。长白山位于吉林省东南部地区，东经127°40'～128°16'，北纬41°35'～42°25'之间的地带，区域总面积1964平方千米，西北是火山地质公园北景区，是中朝两国界山，具体位置见图1。长白山是鸭绿江、松花江、图们江三大水系的发源地。位于白山市的长白山主峰属于受季风影响的温带大陆性山地气候，除具有一般山地气候的特点外，其土壤和植被均具有典型的垂直分布特征。见表1。

表1 长白山地区植被、土壤分布状况

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