论文部分内容阅读
土壤中的盐分具有空间异质性,植物可以调整根系的分配格局适应土壤盐分的非均匀分布。为探究滨海重盐碱地土壤水盐的空间变异特征以及植物对盐分异质性的适应,探索异质性盐分对常用绿化植物的生长和生理影响,揭示根区盐分异质条件下植物的适应机制,本研究开展了大田调查和控制分根试验,旨在于揭示植物适应盐渍环境的机制,为滨海重盐碱地的植被建设工作提供理论依据。 通过田块尺度上土壤的网格采样分析了土壤盐分和水分的空间分布格局与变异特征,分析了土壤水盐特征对柽柳生长和根系分布的影响;通过室内分根试验,在沙培条件下研究了根区异质盐分对枸杞、白蜡和107杨树3种不同耐盐能力的木本植物的影响,探索了植物光合特征、生物量分配、根系分布和离子积累对异质盐分的响应。主要研究结果如下: (1)滨海重盐碱地土壤盐分和水分的空间变异较大。在7月初雨季到来前土壤表层的盐分含量最大,且空间变异性最强;随着土壤深度的增加盐分含量逐渐降低,40cm以下土壤盐分含量维持在6.5g kg-1左右,变异程度较弱。受到盐分和水分的空间异质性的影响,柽柳的长势也呈斑块状分布,土壤深层盐分含量与柽柳株高显著负相关。 (2)滨海重盐碱地的土壤水盐格局影响柽柳根系的空间分布。10cm一层的尺度上土壤水盐含量与柽柳根系的分布关系不大;而在1m土体内,土壤的水分含量和盐分含量都与柽柳的根长和株高显著负相关,土壤盐分含量对根系和株高的限制作用较大,且土壤的水分和盐分呈显著正相关。柽柳生长主要受到1m土体内土壤盐分含量的限制,深层水分有利于柽柳的生长。 (3)枸杞是耐盐能力较强的盐生植物,在均质盐分条件下,盐胁迫降低了枸杞的光合作用和生长量,适当的盐胁迫促进枸杞的生长和结实。在异质盐分条件下,枸杞的光合作用主要与根区的平均盐分含量相关,气孔导度与高盐侧的盐分含量关系较大,蒸腾速率与最低盐分关系较大;枸杞根系的避盐性较强,只要满足低盐侧盐分含量在枸杞适合范围内,根系会大量增殖,补偿高盐侧根系生物量的降低,保持个体的根系总量在满足生长的水平;异质盐分条件下,叶片Na+和Cl-的含量保持在适中的水平,降低了NaCl的胁迫程度。枸杞叶片的K+/Na+和可溶性糖含量也表明异质盐分可以降低盐分的胁迫。证明异质盐分条件下盐生植物通过调整根系分布策略和调节生理过程两个方面降低盐胁迫程度,对盐分异质性的适应能力较强,适度的异质盐分处理可以促进盐生植物的生长。 (4)107杨树的耐盐能力较弱,在均质盐分胁迫下,随着盐分的增加光合能力逐渐下降和各部分的生物量也逐渐下降,Na+和Cl-在体内的积累增加,而叶中K+的变化不大。在异质盐分条件下,107杨树生长主要受到两侧平均盐分含量的影响,而与根区盐分的异质度无关,107杨树的生物量是高盐含量和低盐含量的均质盐分处理生物量的平均值;107杨树根系补偿作用较小,低盐侧根系增殖不明显,高盐侧的根系生物量无显著降低;同时,异质盐分不能降低杨树叶片Na+的积累。表明在根区异质盐分条件下耐盐能力差的植物不具备避盐的根系分布策略,也不能有效的限制离子的吸收和积累。107杨树的生长和生理过程主要与根区的平均盐分相关,而受到盐分异质度的影响较小。 (5)白蜡是耐盐能力较强的植物,在根区平均盐分含量为8g L-1的分根试验中,白蜡的光合作用和生物量随着根区盐分差异的增大而逐渐增加;低盐侧的细根生物量随着根区盐分异质性的增大而显著增加,补偿高盐侧的细根生物量降低,细根总量增加;大部分的根处于盐分较低的区域促进了水分和养分的吸收,降低了叶片中Na+含量;同时,白蜡根系对Na+和Cl-有一定的平衡作用,根区盐分含量对异质盐分处理两侧根系的Na+和Cl-含量影响不大。这表明耐盐能力较强的植物对盐分的异质性具有一定的适应机制,根系分布策略上具有避盐性,同时生理过程也能一定程度降低盐胁迫。