柠条锦鸡儿平茬后补偿生长的生理生态机制

论文摘要

萌蘖植物在受到各种破坏时,如砍伐、霜冻、践踏等,会对失去的组织进行补偿生长,这是植物从各种生物破坏和非生物破坏后恢复的忍耐机制。植物补偿生长表现形式有不足补偿、精确补偿和超补偿,其中超补偿对我们的实际生产具有重要的实际意义。植物组织的去除同样可以诱导防御能力的增加。柠条锦鸡儿是广泛分布于我国干旱、半干早地区以及黄土高原的优势灌木,是水土保持和荒漠化防治的重要树种,也是家畜的补充饲料和当地农村的补充燃料。因此,常受采食和刈割的破坏。本文在柠条锦鸡儿地上组织刈割后,通过对萌蘖株与对照株进行以下三方面的研究,包括:①对不同生长年限萌蘖株的水力结构和气体交换参数的研究;②刈割后当年萌蘖株的植物激素与淀粉酶的变化;③在柠条锦鸡儿生长旺季,不同部位游离氨基酸含量的变化,从而对柠条锦鸡儿平茬后补偿生长的生理生态机制进行了阐述,为今后更合理的利用柠条锦鸡儿,发掘它的生态潜能提供理论依据。主要结果如下:1、萌蘖植株的地上组织遭到破坏之后,根冠比发生变化,庞大根系将吸收的水分供给有限的地上组织,使其水分状况得到改善,从水力结构和气孔交换参数可以对其进行很好的说明。相比萌蘖株,对照株在水分运输中遇到更高的内阻力;萌蘖株的比导率（Ks）和叶比导率（Kl）随生长年限的增加呈降低趋势,木材密度在处理间差异不显著。在气体交换参数方面,黎明前叶水势（LWP）、净光合速率（A）及气孔导度（gs）随植株的萌蘖生长逐渐降低,4年后其水分优势消失,且不会保持在对照水平,而是进一步降低甚至低于对照。受到干旱胁迫时,植株的气孔导度与细胞间CO2的传递受到水力导度的调节,以此来防止水分散失,保证光合作用对CO2的同化作用。另外,在水分胁迫与恢复过程中,气孔导度（gs）削弱了导水率减少和恢复的程度。柠条锦鸡儿平茬后,不同生长年限萌蘖株的生物量分配情况如下:随着水力导度与气体交换参数的增加,萌蘖株对养分和水分的吸收增强,经过4～5年的再生生长之后,茎生物量达到了对照株的70%。在6～7年生的萌蘖株中,其生物量与对照株相似。随着生长年限增加和水分胁迫的加重,植株生物量向叶和刺中分配减少,茎中增多;同时叶面积减小,比叶重（LMA）增加。在1～5年生萌蘖株中含N量高于对照,7年生低于对照,这可能与叶面积的减少有关。2、柠条锦鸡儿的地上组织被破坏后,首先引起体内激素含量的变化。随着地上组织的去除,顶端优势消失,细胞分裂素（CKs）含量显著增加,则IAA/CKs的比值减小,促进细胞分裂,侧芽萌发;而且,能够促进细胞生长和分裂的GAs合成增多,促使ɑ–淀粉酶活性提高,最终使得根系储存的淀粉大量水解,为地上枝条的快速恢复提供原料。3、在植物旺盛生长期,对平茬后当年生萌蘖株与对照株根、茎、叶中17种常见游离氨基酸含量的分析比较,使我们从游离氨基酸的角度对柠条锦鸡儿萌蘖的再生生长进行了认识。结果显示,游离氨基酸含量在对照和平茬萌蘖柠条锦鸡儿叶和根中处理间的差异远大于茎间差异;在生长季的座荚期,萌蘖株叶中天门冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、酪氨酸、组氨酸、精氨酸,根中天门冬氨酸、丝氨酸、缬氨酸、胱氨酸含量为对照株的1.5倍以上;成熟期,萌蘖株叶中天门冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、胱氨酸,根中天门冬氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸的含量也达到对照的1.5倍以上。脯氨酸在座荚期对照株叶和茎中含量显著高于萌蘖株,成熟期处理间差异不显著,其含量受降雨和叶含水量影响显著,在植株体内起着重要的渗透调节作用。若不计脯氨酸含量,萌蘖株的根和叶中其余16种游离态氨基酸含量之和分别是对照株的2.0和2.7倍之多。由此可见,生长季叶和根中较高的游离氨基酸含量为萌蘖柠条锦鸡儿快速合成其地上组织和实现生物量积累提供了较好的物质条件,是平茬后柠条锦鸡儿萌蘖株迅速再生生长的重要机制之一。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 1 前言
• 1.1 补偿的定义和分类
• 1.2 关于补偿生长的国内外研究状况
• 1.3 植物补偿生长的机制
• 1.4 补偿反应的意义
• 1.5 植物的防御机制及生物量分配
• 1.6 对柠条锦鸡儿补偿生长的研究
• 2 材料与方法
• 2.1 研究地点
• 2.2 研究的物种特性
• 2.3 研究方法
• 2.4 相关指标测定
• 3 结果与分析
• 3.1 柠条锦鸡儿平茬后萌蘖株水力结构、气体交换参数和生物量分析
• 3.2 柠条锦鸡儿平茬后根系储存物变化
• 3.3 柠条锦鸡儿平茬后生长季不同部位游离氨基酸含量分析
• 4 分析与讨论
• 4.1 柠条锦鸡儿平茬后萌蘖株气体交换参数、水力结构和生物量分析
• 4.2 柠条锦鸡儿平茬后根系植物激素与淀粉酶代谢的研究
• 4.3 柠条锦鸡儿平茬后不同部位游离氨基酸含量
• 5 结论
• 5.1 柠条萌蘖株水力结构、气体交换参数及生物量分配分析
• 5.2 柠条锦鸡儿平茬后根系植物激素增多、淀粉酶代谢活性提高
• 5.3 柠条锦鸡儿平茬后萌蘖株不同组织游离氨基酸含量增高
• 参考文献
• 英文缩写说明表
• 致谢
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• 导师简介