晋西北丘陵风沙区不同种植年限柠条（ Caragana korshinskii ）种子更新早期过程对干旱胁迫的响应机制

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00083

摘要/Abstract

摘要：

土壤干燥化是风沙区人工林种子萌发、更新幼苗存活与生长、种子更新的关键限制因子。选取4个种植年限（7、13、19、51 a）柠条（Caragana korshinskii）种子为研究对象，通过盆栽控水模拟不同程度干旱胁迫，分析重度、中度和轻度干旱对不同年限柠条种子萌发、幼苗生长、生理及光合特性的影响。结果表明：干旱胁迫显著抑制各年限柠条种子出苗率，出苗率随干旱程度增加而降低，13 a出苗率均高于其他年限，19 a出苗率次之，51 a最低。随着干旱程度的增加，各年限幼苗株高、叶片数及总生物量均显著下降，13 a与其他年限相比减少量最小；同时，各年限幼苗根冠比均增加。不同年限柠条幼苗叶片可溶性糖含量随干旱程度增加均呈上升趋势，其中13 a含量最高，为30.19 mg·g^-1；游离脯氨酸含量也随干旱的加剧呈增加趋势，其中19 a含量最高，为2 683.73 μg·g^-1。各年限幼苗丙二醛（MDA）含量在干旱胁迫下逐渐升高，在重度胁迫时达到最大，51 a增幅最大。不同年限柠条幼苗叶绿素a、b及叶绿素含量在干旱胁迫下总体呈先降低再升高最后降低的趋势，下降最多的为51 a幼苗叶片。在不同程度的干旱胁迫下，各年限柠条幼苗的生长均受到一定程度的抑制，但13 a和19 a能够通过自身渗透调节物质来减轻伤害，维持正常生理代谢，保障幼苗生长发育，而51 a幼苗渗透调节能力较低，MDA含量最大，使细胞膜损坏严重，导致死亡率显著增加。隶属函数法表明，不同年限柠条幼苗抗旱能力13 a>19 a>7 a>51 a。

关键词: 干旱胁迫, 柠条（Caragana korshinskii）幼苗, 生理特征, 生长性状, 天然更新

Abstract:

Soil desiccation is the key limiting factor for seed germination， survival and growth of regenerated seedlings， and seed regeneration in artificial bushes in sandy areas. In this study， we selected Caragana korshinskii of different planting ages （7，13，19，51 years） as research subjects， and analyzed the effects of severe， moderate and light drought stress on seed germination， seedling growth， physiology and photosynthetic characteristics of C. korshinskii through controlling of soil water in pot culture. The results showed that the seed emergence rate of C.korshinskii significantly decreased with the increased drought stress. The seed emergence rate of C. korshinskii at 13 years was higher than other years， followed by 19 years， and the lowest kept at 51 years. The plant heigh， leaf numbers and total biomass of seedlings decreased significantly with increased of drought severity， and the plant traits were higher at 13 years compared with other ages. The root-shoot ratio of seedlings increased in each age. With increased of drought severity， the soluble sugar content of C. korshinskii seedlings in different ages increased， and the content at 13 years was the highest， which was 30.19 mg·g^-1. The content of free proline also increased， and the content of 19 years was the highest，which was 2 683.73 μg·g^-1. MDA content in seedlings of all ages increased gradually under drought stress， and reached a maximum value under severe drought stress， the content about MDA had the largest increase in 51 years. Under drought stress， chlorophyll a， b and chlorophyll content of C. korshinskii seedlings in different ages firstly decreased， then increased， and finally decreased again， and the most decreased occurred at 51 years. The plant traits of C. korshinskii seedlings were influenced by different degree of drought stress， but the seedlings at 13 years and 19 years could adjust the osmotically regulated substance to reduce damage and to maintain normal physiological metabolism and seedling growth. However， the lower osmotic regulation ability with the highest MDA content of 51 years， which caused serious damage to the cell membrane， resulting in a significant increase in mortality. According to the membership functions showed that the drought tolerance of C. korshinskii seedlings of different ages was 13 years>19 years>7 years>51 years.

Key words: drought stress, Caragana korshinskii seedlings, physiological characteristics, growth traits, natural regeneration

中图分类号:

Q948.1

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图/表 10

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年限/a	地理坐标	海拔/m	株高/m	百粒重/g	出苗速率/%	土壤含水量/%	土壤类型
7	38°58′06″N，111°47′49″E
	38°57′50″N，111°47′32″E	1 392	131.00±16.46	4.36±0.38	58.15±1.66	10.90	黄绵土
	38°57′56″N，111°47′48″E
13	38°46′02″N，111°46′02″E
	38°58′12″N，111°45′59″E	1 434	139.17±14.58	5.11±0.06	64.81±1.89	14.54	黄绵土
	38°58′51″N，111°45′24″E
19	38°58′49″N，111°46′18″E
	38°58′23″N，111°46′51″E	1 435	147.33±13.67	4.61±0.07	61.48±1.09	12.33	黄绵土
	38°58′21″N，111°46′50″E
51	38°58′21″N，111°46′47″E
	38°58′21″N，111°46′17″E	1 427	231.33±16.69	4.07±0.09	47.83±1.51	9.54	黄绵土
	38°58′22″N，111°46′48″E

年限/a	地理坐标	海拔/m	株高/m	百粒重/g	出苗速率/%	土壤含水量/%	土壤类型
7	38°58′06″N，111°47′49″E
	38°57′50″N，111°47′32″E	1 392	131.00±16.46	4.36±0.38	58.15±1.66	10.90	黄绵土
	38°57′56″N，111°47′48″E
13	38°46′02″N，111°46′02″E
	38°58′12″N，111°45′59″E	1 434	139.17±14.58	5.11±0.06	64.81±1.89	14.54	黄绵土
	38°58′51″N，111°45′24″E
19	38°58′49″N，111°46′18″E
	38°58′23″N，111°46′51″E	1 435	147.33±13.67	4.61±0.07	61.48±1.09	12.33	黄绵土
	38°58′21″N，111°46′50″E
51	38°58′21″N，111°46′47″E
	38°58′21″N，111°46′17″E	1 427	231.33±16.69	4.07±0.09	47.83±1.51	9.54	黄绵土
	38°58′22″N，111°46′48″E

年限/a	指标	土壤相对含水量
年限/a	指标	70%~75%（适宜）	55%~60%（轻旱）	40%~45%（中旱）	30%~35%（重旱）
7	地上生物量/g	1.31+0.02^a	0.71+0.04^b	0.39+0.03^c	0.22+0.01^c
	地下生物量/g	0.92+0.02^a	0.51+0.02^b	0.38+0.02^c	0.28+0.04^c
	总生物量/g	2.23+0.05^a	1.22+0.05^b	0.77+0.04^c	0.50+0.05^c
13	地上生物量/g	1.33+0.04^a	0.73+0.03^b	0.41+0.04^c	0.24+0.01^d
	地下生物量/g	0.94+0.01^a	0.58+0.03^b	0.40+0.03^bc	0.33+0.02^c
	总生物量/g	2.27+0.03^a	1.31+0.02^b	0.81+0.07^bc	0.57+0.01^c
19	地上生物量/g	1.31+0.04^a	0.71+0.02^b	0.42+0.00^c	0.23+0.01^c
	地下生物量/g	0.92+0.01^a	0.52+0.03^b	0.39+0.03^c	0.32+0.01^c
	总生物量/g	2.23+0.03^a	1.23+0.03^b	0.81+0.03^c	0.55+0.00^c
51	地上生物量/g	1.30+0.02^a	0.68+0.03^b	0.38+0.03^c	0.19+0.00^c
	地下生物量/g	0.90+0.00^a	0.48+0.03^b	0.35+0.02^b	0.25+0.03^b
	总生物量/g	2.20+0.02^a	1.17+0.06^b	0.74+0.04^c	0.44+0.03^d

年限/a	指标	土壤相对含水量
年限/a	指标	70%~75%（适宜）	55%~60%（轻旱）	40%~45%（中旱）	30%~35%（重旱）
7	地上生物量/g	1.31+0.02^a	0.71+0.04^b	0.39+0.03^c	0.22+0.01^c
	地下生物量/g	0.92+0.02^a	0.51+0.02^b	0.38+0.02^c	0.28+0.04^c
	总生物量/g	2.23+0.05^a	1.22+0.05^b	0.77+0.04^c	0.50+0.05^c
13	地上生物量/g	1.33+0.04^a	0.73+0.03^b	0.41+0.04^c	0.24+0.01^d
	地下生物量/g	0.94+0.01^a	0.58+0.03^b	0.40+0.03^bc	0.33+0.02^c
	总生物量/g	2.27+0.03^a	1.31+0.02^b	0.81+0.07^bc	0.57+0.01^c
19	地上生物量/g	1.31+0.04^a	0.71+0.02^b	0.42+0.00^c	0.23+0.01^c
	地下生物量/g	0.92+0.01^a	0.52+0.03^b	0.39+0.03^c	0.32+0.01^c
	总生物量/g	2.23+0.03^a	1.23+0.03^b	0.81+0.03^c	0.55+0.00^c
51	地上生物量/g	1.30+0.02^a	0.68+0.03^b	0.38+0.03^c	0.19+0.00^c
	地下生物量/g	0.90+0.00^a	0.48+0.03^b	0.35+0.02^b	0.25+0.03^b
	总生物量/g	2.20+0.02^a	1.17+0.06^b	0.74+0.04^c	0.44+0.03^d

主成分	Cl₁	Cl₂	Cl₃
特征值	9.492	2.282	1.511
贡献率/%	59.323	14.260	9.433
累计贡献率/%	59.323	73.583	83.016