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浑善达克沙地是我国北方重要的半干旱区域,随着全球环境的变化和人类活动的加剧,植被退化,生态环境恶化。加强该地区防沙治沙植物资源的引种、选育及适应性研究,对该地区环境治理、提高人们对引种植物的认识和提供合理的栽培管理措施及外来物种在环境治理中应用的安全性等方面具有重要的实践意义。
本研究根据浑善达克沙地区域的环境特点,以外来物种[美国地锦Parthenocissus quinquefolia(L.)Planch和火炬树Rhus typhina L.]和乡土物种[沙榆Ulmus pumilaL.和羊草Leymus chinensis(Trin.)Tzvel]为试验材料,在控制条件下从生长和光合特征入手,研究植物在该地区对水分、光照和沙埋等环境的适应性,探讨植物在不同环境条件下的响应策略,为该地区防沙治沙植物的引种和栽培提供科学依据。结果表明:
1.为了探讨美国地锦和火炬树幼苗在浑善达克沙地对水分的适应性,两种幼苗分别在5个供水条件如72.6(平均降雨量的33%)、147.4(平均降雨量的67%)、220,0(平均降雨量的100%)、292.6(平均降雨量的133%)和367.4(平均降雨量的167%)mm处理70天。在严重干旱胁迫条件下,二者的生长和光合指标受到一定程度的抑制,但幼苗的成活率达到100%;水分达到正常水平(供水量为多年平均降雨量的100%)时,生长量和生物量增加显著,光合各项指标得到明显改善;水分达到丰水年(供水量为多年平均降雨量的167%)时,美国地锦幼苗的生长和光合指标均达到较好的水平,而火炬树幼苗的生长和光合指标受到一定限制。适度的干旱胁迫有利于美国地锦和火炬树幼苗根系的发育,根重比增加,提高水分利用效率。总之,二者兼具耐旱和对水分敏感的特性,能很好的适应该区的长期干旱,集中降水的气候特点。
2.根据外来物种火炬树幼苗的生长特性(苗期生长缓慢,立地后生长迅速)和浑善达克沙地的光照环境,开展了火炬树幼苗在不同光照环境如100%全光照、中度胁迫(50%和25%的全光照)和重度胁迫(10%和5%全光照)条件下的生长和生理响应研究。在不同的光照条件下(全光照的100%-5%)处理60天。火炬树幼苗全部成活;在弱光条件下,火炬树生长和光合水平都显著下降,但仍保持着较高的光饱和点;干物质积累下降,但干物质分配模式与对照差异并不显著;在全光照条件下,火炬树幼苗的生长和光合水平最好。在重度胁迫下,幼苗通过增大比叶面积、调整光合色素比例来缓解低光照带来的不利影响;中度光强下,幼苗通过增加株高、提高光合、维持较高的光利用效率;正常光环境下,火炬树能有效的利用早晨和傍晚的弱光,维持较高的光合效率,使火炬树日均光合效率保持较高水平。从整个试验结果来看,火炬树幼苗对光强具有很强的适应性。
3.为研究乡土物种沙榆和羊草幼苗在浑善达克沙地遭遇沙埋处理后的生长响应策略,试验针对两种幼苗设计了5种不同的沙埋处理,0沙埋(对照)、部分沙埋(沙埋高度为株高的33%和67%)和完全沙埋(沙埋高度为株高的100%和133%)处理6周。结果发现,沙榆幼苗在重度沙埋(100%和133%)处理6周时,能保持70%和20%的成活率,而羊草幼苗全部死亡;中度沙埋条件下,二者幼苗全部成活,沙榆幼苗的生长和光合指标显著的高于对照,但羊草幼苗生长受到明显的抑制。同时,研究发现,适度的沙埋处理,能有效的刺激沙榆的生长,沙榆幼苗通过增加株高、叶数、分枝数来缓解沙埋带来的不利影响。而羊草幼苗在适度沙埋情况下,则是通过增加克隆植株的方式来应对生存胁迫,二者表现出不同的生存策略。从试验结果来看,沙榆和羊草幼苗在部分沙埋处理6周后均能存活,而且二者可通过‘补偿效应’来适应沙埋胁迫,说明二者具有一定的抗沙埋能力。