干旱胁迫对桂木和大叶榕苗木生理特性的影响研究

杨 玥，胡柔璇，何秀银，黎 清，陈红跃

(1.华南农业大学 林学与风景园林学院，广东 广州 510642；2.广东省中山市国有森林资源保护中心，广东 中山 528400)



干旱胁迫对桂木和大叶榕苗木生理特性的影响研究

杨 玥1，胡柔璇1，何秀银2，黎 清2，陈红跃1

(1.华南农业大学 林学与风景园林学院，广东 广州 510642；2.广东省中山市国有森林资源保护中心，广东 中山 528400)

选取了桑科的桂木和大叶榕2种苗木的一年生幼苗为研究对象，在温室中设置盆栽控水试验，测定了2个参试树种在干旱胁迫及复水处理后的相对电导率、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率共5个生理指标。结果表明：干旱胁迫发生时，桂木和大叶榕的各项指标均发生了变化，但随着复水处理的开始，各项指标又有不同程度的恢复且桂木的抗旱性表现优于大叶榕。

干旱胁迫；桂木；大叶榕；复水处理；抗旱性

1　引言

水是生命之源，是植物赖以生存的根本，是影响植物分布、生长发育和生产力的最基本因素之一。然而，干旱缺水问题在全球范围内一直普遍存在。据统计，全球约有1/3的土地为干旱半干旱地区，其他地区也常出现不同程度的干旱[1]。干旱是限制植被生长和恢复的重要元素，因此研究植物的抗旱性尤为重要。本文通过研究干旱胁迫下桂木(Artocarpusnitidus)和大叶榕(Ficusaltissima)2种苗木的生理特性变化规律，探讨其抗旱的生态特性，为其在栽培经营和园林配置中提供理论依据。

2　材料与方法

2.1试验地概况

试验地点位于华南农业大学林学与风景园林学院(23°09′N，113°21′E)6 楼的温室棚。该地处于亚热带季风气候区，全年平均气温为21.9 ℃，平均相对湿度77%，年均降雨量1899.8 mm。

2.2试验材料

供试苗木为桂木和大叶榕的1年生小苗，苗高、胸径基本一致，定植于规格为直径18 cm、高20 cm的无纺布袋中，栽培土按照普通黄心土与沙质土1∶1的比例配比，其中添加适量腐殖土。定植后浇透水，在水分胁迫前每天定时定量浇水，并定期除草、松土，保证苗木生长状况良好，无病虫害。

2.3试验设计

将所有供试苗木置于温室大棚中，给所有苗木浇透水后，进行自然干旱处理，当土壤含水量降到75%时，干旱胁迫正式开始，之后停止浇水使其持续干旱，第8 d所有的指标测定完后，进行复水处理，其目的是测试植物遭受胁迫后恢复生理活性的能力。分别于胁迫开始第0 d、4 d、8 d、12 d、16 d测定叶片质膜透性、叶绿素含量、叶片净光合速率、气孔导度以及蒸腾速率等指标，实验设3个重复。实验在16 d后停止采样。

2.4试验方法

叶片质膜透性采用李合生(2000)的电导仪法[2]；叶片叶绿素含量测定采用陈建勋(2005)的丙酮法[3]；净光合速率、气孔导度和蒸腾速率使用Lico-6400便携式光合仪测定。

2.5数据处理方法

采用Microsoft Excel 2007软件进行数据统计分析。

3　结果与分析

3.1干旱胁迫对细胞质膜透性的影响

干旱胁迫对2种苗木细胞质膜透性的影响如图1所示，在整个试验过程中，桂木和大叶榕的相对电导率均呈现先升高后下降的趋势。随着干旱胁迫的进行(0～8 d)，桂木和大叶榕的相对电导率逐渐上升，桂木的上升幅度较大；在经过复水处理后，桂木的相对电导率呈现先升高后下降的趋势，而大叶榕在复水处理后，其相对电导率逐渐下降，第16 d 时恢复到正常水平(0 d)。

图1　各树种的相对电导率变化情况

3.2干旱胁迫对叶片叶绿素含量的影响

不同水分条件下，桂木和大叶榕的叶绿素含量变化如图2所示。在干旱胁迫初期(0～4 d)，两个树种的叶绿素含量都下降了，桂木的降幅较大，在第8 d时，桂木的叶绿素含量小有回升，而大叶榕仍然大幅下降；经过复水处理后(8～16 d)，两个树种的叶绿素含量均有不同程度的回升，但均未回升至正常水平。

图2　各树种的叶绿素含量变化情况

3.3干旱胁迫对净光合速率的影响

桂木和大叶榕在不同干旱情况下的净光合速率如图3所示，在复水处理前(0～8 d)，桂木和大叶榕的净光合速率受干旱胁迫的影响较显著，随着干旱胁迫的进行而大幅下降；进行复水处理后，桂木的净光合速率在12 d时显著上升，继而保持相对稳定，而大叶榕的净光合速率则先升高后下降。

图3　各树种的净光合速率变化情况

3.4干旱胁迫对气孔导度的影响

由图4可以看出，随着干旱胁迫的进行(0～8 d)，气孔导度逐渐减小，大叶榕的降幅比桂木的大。在做了复水处理后，两个树种的气孔导度都在第12 d时上升到最大值，然后又在16 d时急剧下降，可能是这2个树种在遭受严重干旱胁迫后，即使水分得到补充，也需要一段时间适应才能逐渐恢复，使气孔打开。

图4　各树种的气孔导度变化情况

3.5干旱胁迫对蒸腾速率的影响

从图5中可以看出，在整个试验过程中，桂木和大叶榕的蒸腾速率变化与其气孔导度变化基本一致，随着干旱胁迫的进行(0～8 d)，蒸腾速率逐渐减小，但桂木的蒸腾速率在第4 d时上升。在做了复水处理后，两个树种的气孔导度都在第12 d时升高，然后又在16 d时急剧下降。

图5　各树种的蒸腾速率变化情况

4　结语

试验结果表明，桂木和大叶榕的各项生理特性指标随干旱的持续均有一定程度的变化，而在复水之后，各项指标又呈现了一定的响应。

相对电导率是反映植物膜系统状况的一个重要的生理生化指标，植物在受到逆境或者其他损伤的情况下细胞膜容易破裂，膜蛋白受伤害导致胞质的胞液外渗，从而使相对电导率发生变化[4]。在整个试验过程中，桂木和大叶榕的相对电导率均呈现先升高后下降的趋势，这与宫丽丹等[5]和杨有俊等[6]的研究相符合。在整个试验期间桂木的相对电导率变化幅度较大，说明桂木质膜的相对透性受干旱胁迫的影响更大。

植物在遭受干旱胁迫时，叶绿素含量会发生变化，可用来指示植物对水分胁迫的敏感性。陈丽飞[7]的研究指出，植物在干旱条件下，叶绿素含量越高，其抗旱性越强，在整个试验期间，桂木的叶绿素含量均高于大叶榕，说明桂木的抗旱性较大叶榕强。

光合作用是植物赖以生存的生理基础，大量的研究表明干旱条件下植物的光合作用受到抑制，普遍的观点认为抗旱性强的品种能维持相对较高的光合速率或净光合生产率[8]。净光合速率反映了植物的光合作用的实际效率，在光合作用过程中植物实际同化的二氧化碳量减掉呼吸释放出的二氧化碳量即为净光合速率。在干旱胁迫时期，桂木的净光和速率几乎全部高于大叶榕在同一时期的净光和速率，这说明桂木在受到干旱胁迫时，光合作用的实际效率要高于同一时期的大叶榕。

植物通过叶片上的气孔与外界进行气体交换以及水分的散失，在不同的环境条件下，植物气孔的开闭程度是受控制的，以便更好的平衡光合作用和蒸腾作用[9]。气孔导度可以间接的反映气孔的开闭程度。在气孔导度方面，桂木和大叶榕的表现与其在净光和速率方面表现出现了一致性，这说明在受到干旱胁迫时，气孔的开闭直接关系到了净光和速率的大小。在整个试验过程中，大叶榕的变化波动更剧烈，说明大叶榕的抗旱能力相对于桂木较弱。

蒸腾速率作为衡量植物水分平衡的重要指标之一，可以反映出调节水分损耗的能力，在环境有胁迫的境况下，苗木的水势下降其蒸腾速率也随之下降，因此可以从侧面反映出试验材料的抗胁迫能力，蒸腾速率的下降幅度小说明其耐旱性好，适应不同环境的能力比较强[10]。在整个试验过程中，大叶榕的变化波动更剧烈，说明大叶榕的抗旱能力相对桂木较弱。综上所述，当干旱胁迫发生时，桂木的抗旱性表现要好于同一时期的大叶榕。

[1]彭祚登,李吉跃,沈熙环.林木抗旱性育种的现状与策略思考[J].北京林业大学学报,1998(4):101～106.

[2]李合生.现代植物生理学[M].北京：高等教育出版社,2000：157.

[3]陈建勋,王晓峰.植物生理学实验指导[M].广州:华南理工大学出版社,2005.

[4]陈爱葵,韩瑞宏,李东洋,等.植物叶片相对电导率测定方法比较研究[J].广东教育学院学报,2010(5):88～91.

[5]宫丽丹,田耀华,龙云峰,等.持续干旱胁迫及复水对橡胶树渗透调节能力的影响[J].中国农学通报,2012,28(1):35～38.

[6]杨有俊,郑明珠,秦伟志,等.干旱及复水处理下坪用黑麦草和高羊茅抗旱特性比较[J].草业科学,2012,29(3):370～376.

[7]陈丽飞.遮荫及干旱胁迫对大花萱草生理特性的影响[D].长春：吉林农业大学,2007.

[8]王宇超，王得祥，彭少兵，等.干旱胁迫对木本滨藜生理特性的影响[J].林业科学，2010,46(1):61～67.

[9]王碧霞，曾永海，王大勇，等.叶片气孔分布及生理特征对环境胁迫的响应[J].林业科学，2010(6).

[10]杨丽娟，王海洋，严涛，等.10 种重庆乡土植物幼苗耐旱性研究[J].西南师范大学学报(自然科学版)，2009(5):121～128.

Study on Physiology Effects of Drought Stress onArtocarpusnitidusandFicusaltissima

Yang Yue1, Hu Rouxuan1, He Xiuyin2, Li Qing2, Chen Hongyue1

(1.CollegeofForestryandLandscapeArchitecture，SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou,Guangdong510642;2.ZhongshanState-ownedForestResourcesProtectionCenter,Zhongshan,Guangdong528400)

AnnualArtocarpus nitidus andFicus altissima of the Moraceaewere were tested based on the water-controlled pot experiment in this study.The effect of drought stress and re-watering on relative electric conductivity, chlorophyll, net photosynthetic rate, stomatal conductanceand transpiration rate of those plants were measured. The results showed that when the drought stress occurred, each index of Artocarpus nitidus and Ficus altissimahad changed; but with the beginning of the re-watering, each index recovered in different degrees. By contrast, the resistance performance of Artocarpus nitidus was better than that of Ficus altissima.

drought stress;Artocarpus nitidus;Ficus altissima; re-watering; drought resistance

2016-06-30

中山市科技基金资助项目(编号：4400-H13527)

杨玥(1994—)，女，华南农业大学林学与风景园林学院硕士研究生。

陈红跃(1964—)，男，教授，主要从事森林培育与园林植物研究。

S687

A

1674-9944(2016)15-0073-03