寒旱环境盐胁迫条件下两种草本植物的根系力学特性研究

本项研究选取适宜于西宁盆地及其周边地区生长的2种优势草本植物垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb)和细茎冰草(Agropyron trachycaulum (Linn.) Gaertn.)作为供试种,通过室内种植培育方式,采用浓度梯度分别为50mmol/L、100mmol/L、150mmol/L、200mmol/L的Na₂SO₄溶液对2种植物进行盐胁迫处理。在盐胁迫试验处理后的第15d、30d和45d时,分别测定2种植物单根抗拉力和单根抗拉强度。试验结果表明：相同盐胁迫浓度时,2种植物单根抗拉力随生长期增长呈逐渐增大,单根抗拉强度随生长期增加表现为逐渐降低的变化规律;相同生长期时,2种植物单根抗拉力随着胁迫液浓度由0mmol/L增加至200mmol/L时表现为逐渐减小趋势,单根抗拉强度则随着胁迫液浓度增加呈逐渐增大的变化规律;进一步研究表明,在相同胁迫浓度和相同生长期条件下,细茎冰草单根抗拉力和单根抗拉强度分别较垂穗披碱草高0.008N~0.025N和9.646MPa~72.807MPa;2种草本植物单根抗拉力与根径之间呈指数函数关系;2种草本单根抗拉强度分别随根径的增加而逐渐减小,且均与根径呈幂函数关系。本该研究成果对于进一步探讨寒旱环境盐胁迫条件下,草本植物根系力学强度特征及其变化规律具有重要理论研究价值,同时对于有效防治研究区水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有实际指导意义。     

寒旱环境4种草本和灌木植物耐盐性试验研究

选取4种适宜于西宁盆地及其周边地区生长的老芒麦(Elymus sibiricus Linn.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon Maxim.)作为供试种,采用室内种植方式进行0、30、60、90、120 mmol/L 5种浓度的Na_2SO_4溶液胁迫试验。研究4种植物地茎(径)、株高、干重等生长指标及地上和地下部分Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)6种易溶盐离子含量,探讨4种植物的耐盐性特征。结果表明:盐胁迫对4种植物的生长具有一定抑制效应,其地茎(径)、株高、干重均逐渐降低,其中盐胁迫条件下对老芒麦的抑制作用相对较为显著,其次为垂穗披碱草、霸王和柠条锦鸡儿;随着胁迫浓度增加,4种植物地上和地下部分Na~+和SO_4~(2-)含量显著增加,而K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-含量呈逐渐降低;柠条锦鸡儿地上部分K~+/Na~+值相对较高,为0.73~9.70,其次为霸王和垂穗披碱草,为0.46~8.35和0.45~7.57,老芒麦相对较低,为0.25~6.12,表明区内4种植物耐盐性由大至小依次为柠条锦鸡儿、霸王、垂穗披碱草、老芒麦。研究结果对于西宁盆地及其周边地区开展利用植物有效防治土地盐渍化具有理论指导意义。     

干旱、盐胁迫下的植物水势研究与进展

近几十年来,国内外许多学者潜心研究植物水势,在植物水势概念的提出与发展、不同植物水势的日、年变化特征及其与环境因子的关系、植物叶、茎等不同部位水势对干旱胁迫的变化以及对不同土壤盐分或自身不同含盐量的反映等方面,已经取得了非常显著的成果,积累了许多宝贵的经验。然而,该研究领域仍存在许多的漏洞与不足。笔者从研究对象、目标及内容等方面针对性地提出了今后应加强研究的方向。主要体现在,基于西部干旱区干旱缺水、风沙大、土壤盐碱度高的环境特点,可以借助于研究干旱区植物水势的特点,来揭示植物的抗旱和抗盐特性,创新之余也弥补了以往研究的不足。     

低温胁迫下巴旦杏的形态生理变化及抗寒性研究

莎车1号、英吉沙2号和莎车18号是新疆喀什地区巴旦杏的主栽品种。通过测定低温胁迫下细胞膜透性、叶绿素荧光参数的变化,对巴旦杏品种的抗寒性进行了比较研究,并进行了冻害分级。结果表明,随处理温度降低,相对电导率逐渐增加,枝条细胞膜受损程度在加重。引起巴旦杏品种低温伤害的临界温度范围为-24～-27 ℃,3个品种枝条半致死温度（LT50）分别为-24.9 ℃、-29.3 ℃、-27.7 ℃,英吉沙2号的抗寒性较强。随处理温度降低,巴旦杏枝条基础荧光（Fo）值逐渐上升,至某一温度达到峰值后开始下降,光系统（PSⅡ）最大光化学效率（Fv/Fm）值呈明显下降趋势。-24～-27 ℃左右的低温会造成PSⅡ结构的损伤,且品种抗寒性越差,PSⅡ结构受损越明显。综合分析结果表明,供试的3个巴旦杏品种中, 英吉沙2号抗寒性较强,莎车18号次之,莎车1号抗寒性较弱。     

丛生竹根系抗拉力学特性

竹林是具有水土保持功能的一种重要植被,其地下根系力学性能好坏是影响竹林固土力学作用的重要因素。为了了解丛生竹林地下根系的抗拉力学特性,利用自制的植物根系抗拉力学特性野外便携实验系统,对料慈竹、绿竹、龙竹、香竹4种丛生竹根系进行了现场拉伸实验,测量这4种丛生竹不同直径根系的抗拉力、应变,并通过计算得到抗拉强度和弹性模量。结果表明,4种丛生竹根系最大抗拉力与根直径的关系呈幂函数正相关增长,抗拉强度与根直径的关系呈幂函数负相关增长。根系平均抗拉力分别为料慈竹(59.47 N)、香竹(58.65 N)、龙竹(43.51 N)、绿竹(40.80 N),平均抗拉强度依次为龙竹(30.24 MPa)、料慈竹(23.14 MPa)、绿竹(22.83 MPa)、香竹(18.14 MPa),平均极限应变较为接近,在14%～18%之间,平均弹性模量值为龙竹(169.86 MPa)、料慈竹(166.37MPa)、绿竹(158.36 MPa)、香竹(135.56 MPa),最高峰值达到350 MPa。4种丛生竹相比,龙竹根系的综合抗拉力学性能最好,其次是料慈竹和绿竹,最后是香竹。与常见造林树种油松、落叶松、白桦相比,丛生竹根系具有较好的抗拉力学性能。     

盐胁迫下红砂愈伤组织的抗氧化能力与耐盐性研究

通过测定不同梯度盐胁迫下红砂愈伤组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶（CAT）的活性,以及丙二醛(MDA)含量和细胞膜透性,探讨了红砂抗氧化能力与耐盐性的关系。结果显示:随着盐胁迫浓度增加,红砂愈伤组织中MDA 含量比对照增加0.84%~51.03%,SOD、POD和CAT活性分别比对照提高9.83%~51.98%、26.4%~140.2%和44.74%~216.34%。表明红砂可以通过上调SOD、POD和CAT等保护酶的活性来响应盐胁迫,并以此降低盐胁迫诱导的膜脂过氧化程度,从而提高其耐盐性。     

盐胁迫对爪哇伪枝藻(Scytonema javanicum)生理生化特性的影响

研究了盐胁迫对荒漠生物结皮中的先锋藻类———S.javanicum的生理生化特性的影响。S.javanicum对盐胁迫很敏感,在较低盐浓度时光合作用活性已很低;色素分析表明,盐胁迫对类胡萝卜素的吸收值影响较大,对Scytonemin色素则较小。从对数生长期开始,其胞外总糖、胞外聚合物(Extracellularpolymericsubstance,EPS)和蛋白质浓度增高,并在稳定期和衰亡期达到最大。随盐浓度升高,盐胁迫显著抑制其生长,生物量产量下降,但单位生物量(μgChla)胞外聚合物各组份的产量增加,其中蛋白质的含量增加更显著。胞内还原性糖含量随盐浓度升高而升高,并在0.1mol·L-1时达最大;脯氨酸含量则呈V形变化。盐胁迫下胞外聚合物、胞内蔗糖、水溶性糖和还原性糖的大量积累,改变了胞内外物质浓度,说明糖类通过改变其代谢方式,在渗透调节上起着重要的作用。     

NaCl胁迫下红砂愈伤组织中主要离子累积特征的研究

盐胁迫下植物对Na+、K+、Ca2+、Cl-的选择性吸收代表了植物对盐胁迫的适应性。以荒漠植物红砂为材料,研究不同浓度NaCl胁迫对红砂愈伤组织Na+、K+、Ca2+、Cl-含量的影响。结果表明,NaCl胁迫下红砂组织相对生长率随着盐浓度的增加先增加后下降, 100 mM处理时达到最大;K+、Ca2+含量下降,Na+和Cl-含量升高,变化幅度随NaCl浓度的增加而增大。红砂愈伤组织具有很强的耐盐能力,低浓度NaCl处理可促进愈伤组织的生长,对Na+、K+、Ca2+、Cl-的吸收选择性提高,有利于避免离子代谢紊乱,减轻NaCl胁迫的伤害;在较高浓度下盐胁迫会对植物的生长造成一定的抑制。可见,离子平衡是红砂组织耐盐性的重要机理之一。     

盐胁迫对枸杞(Lycium barbarum)叶片生理的影响

枸杞(Lycium barbarum)耐盐碱能力强,在盐渍化土壤中种植枸杞具有一定程度改良土壤的功效。然而对枸杞在不同盐渍生境和不同盐渍化程度下的生理适应基础研究较少。选取扦插的"宁杞5号"一年实生苗为材料,分别在渗透势为-0.48、-0.82、-1.18 MPa下采用单盐(NaCl或Na_2SO_4)和混合盐NaCl+Na_2SO_4进行处理,对比分析不同处理时段内枸杞生理活性的响应。结果表明:随着渗透势降低,叶绿素(Chl)含量呈下降趋势;代表膜脂过氧化程度的丙二醛(MDA)、渗透调节物质脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量明显增加;抗氧化酶系统超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性增加;渗透势为-1.18 MPa盐处理则抑制了过氧化物酶(POD)的活性。相同渗透势的不同盐处理之间,Chl、Pro、MDA和SS含量以及SOD和CAT活性在混合盐处理下或多或少都有增加;随着处理时间的延长,MDA、Pro、SS含量和CAT活性增加。这说明盐渍化程度增加,渗透调节物质和抗氧化酶系统的保护加强;不同盐渍环境下枸杞的生理响应不同,-1.18 MPa下混合盐胁迫相对于单盐影响更大;胁迫时间延长,渗透调节物质的累积增加,枸杞的适应性增强。