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半干旱区典型牧草对土壤水分有效性的生理特征指示

2020-12-10阅读(426)

半干旱区典型牧草对土壤水分有效性的生理特征指示

论文摘要

草地植被建设是半干旱区生态恢复的重要内容,而该地区季节性降水的不均衡（春夏少雨,秋季降雨较为集中）导致草地生长受限。因此,探讨半干旱区典型牧草对水分胁迫与复水过程的响应机制,对该地区生态系统维持与恢复建设具有重要意义。本研究选取半干旱区典型牧草:红豆草（Onobrychis viciifolia Scop.）、沙打旺（Astragalus adsurgens Pall.）、草木樨（Melilotus albus Medic.ex Desr.）、披碱草（Elymus nutans Griseb.）、黑麦草（Lolium multiflorum Lam.）为研究对象,在2015年对红豆草、沙打旺、披碱草、黑麦草进行了持续的干旱试验,监测了土壤水分下降时各牧草光合生理参数的变化,探讨了牧草的土壤水分有效性阈值;在2016年通过对红豆草、草木樨、披碱草、黑麦草进行干旱及旱后复水处理,研究了牧草的生长、叶片水分、光合和叶绿素荧光等生理生态指标对土壤水分变化的响应规律,得出的主要结论如下:（1）红豆草、沙打旺、披碱草、黑麦草的叶片光合生理指标(净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（gs）、水分利用效率（WUE）、胞间CO2浓度（Ci）及气孔限制值（Ls）具有明显的水分临界效应。基于光合生理响应确定的4种牧草的灰钙土的水分有效性阈值下限（土壤相对含水量（RWC））分别为11.7%-20.2%、15.5%-25.5%、17.2%-27.2%和24.6-35.8%,灰钙土最适宜水分有效性阈值分别为71.2%-82.8%、72.1%-84.2%、79.3%-85.1%和76.7%-85.6%。（2）在水分胁迫下,牧草地上形态指标（株高、叶面积、地上部分干重、根冠比）呈明显下降,而地下形态指标（地下部分干重）则明显上升;叶片水分状况（叶水势（LWP）、叶片相对含水量（LRWC））明显下降;随着干旱程度的加剧,红豆草和草木樨的光合生理指标（Pn、Tr、gs、WUE）先升高后下降,披碱草和黑麦草（Pn、Tr、gs、WUE）则持续下降;叶绿素荧光指标中,最大荧光（Fm）、PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、PSII潜在活性（Fv/Fo）、PSII实际光量子效率（Yield）、光化学猝灭系数（qP）均呈下降趋势,叶片初始荧光（Fo）和非光化学猝灭系数（NPQ）呈上升趋势。（3）复水后,4种牧草形态指标显著恢复,各牧草的光合和叶绿素荧光等生理指标均能恢复至正常水平,并出现不同程度的补偿效应,但恢复所需时间不同,豆科牧草（红豆草和草木樨）需3-4周,而禾本科牧草（披碱草和黑麦草）仅需1-2周。（4）4种牧草抗旱性排序为:红豆草>草木樨>披碱草>黑麦草。从抗旱机理上来说,红豆草和草木樨属于高水势延迟脱水型牧草;而披碱草和黑麦草属于低水势忍耐脱水型牧草。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  •   1.1 研究背景和意义
  •   1.2 国内外研究进展
  •     1.2.1 土壤水分有效性研究进展
  •     1.2.2 植物生理生态特性对水分胁迫的响应研究进展
  •     1.2.3 植物生理生态特性对旱后复水的响应研究进展
  •     1.2.4 水分胁迫复水后补偿效应的研究进展
  •     1.2.5 研究中存在的问题
  • 第二章 研究内容与方法
  •   2.1 研究目的
  •   2.2 研究内容
  •     2.2.1 基于牧草光合生理响应的土壤水分有效性阈值研究
  •     2.2.2 牧草生长及叶片水分生理特性对水分胁迫及复水的响应研究
  •     2.2.3 牧草叶片光合生理特征对水分胁迫及复水的响应研究
  •     2.2.4 牧草叶片荧光参数对水分胁迫及复水的响应研究
  •   2.3 技术路线
  •   2.4 研究方法
  •     2.4.1 研究区概况
  •     2.4.2 试验材料
  •     2.4.3 试验设计
  •     2.4.4 测定项目与方法
  •     2.4.5 数据处理与分析
  • 第三章 基于牧草光合生理响应的土壤水分有效性阈值研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 材料与方法
  •     3.2.1 试验设计
  •     3.2.2 指标测定
  •   3.3 结果
  •     3.3.1 牧草光合生理指标对土壤相对含水量（RWC）的响应
  •     3.3.2 典型牧草干旱胁迫临界土壤水分阈值下限
  •     3.3.3 典型牧草最适宜的土壤水分阈值
  •   3.4 讨论
  •     3.4.1 典型牧草光合生理参数对土壤水分的响应
  •     3.4.2 典型牧草生理指数对土壤水分的临界效应
  •   3.5 小结
  • 第四章 典型牧草生长和水分生理特性对水分胁迫与复水的响应
  •   4.1 引言
  •   4.2 材料与方法
  •     4.2.1 试验设计
  •     4.2.2 指标测定
  •   4.3 结果
  •     4.3.1 土壤水分的变化
  •     4.3.2 不同牧草形态指标的变化
  •     4.3.3 不同牧草叶水势（LWP）的变化
  •     4.3.4 不同牧草叶片相对含水量（LRWC）的变化
  •   4.4 讨论
  •     4.4.1 在自然干旱下不同牧草的土壤水分变化差异分析
  •     4.4.2 不同牧草的生长和形态指标对水分胁迫和复水的响应
  •     4.4.3 不同牧草的叶片水分生理指标对水分胁迫和复水的响应
  •   4.5 小结
  • 第五章 典型牧草叶片光合生理特性对水分胁迫与复水的响应
  •   5.1 引言
  •   5.2 材料与方法
  •     5.2.1 试验设计
  •     5.2.2 指标测定
  •   5.3 结果
  •     5.3.1 不同植物叶片光合生理参数差异分析和比较
  • n）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（gs）的变化'>    5.3.2 叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（gs）的变化
  •     5.3.3 叶片水分利用效率（WUE）的变化
  • 2浓度（Ci）和气孔限制值（Ls）的变化'>    5.3.4 水分胁迫和复水过程中叶片胞间CO2浓度（Ci）和气孔限制值（Ls）的变化
  •   5.4 讨论
  •     5.4.1 不同牧草叶片光合生理特性分析
  •     5.4.2 不同牧草叶片光合生理特性对水分胁迫和复水过程的响应
  •   5.5 小结
  • 第六章 典型牧草叶片叶绿素荧光特性对水分胁迫与复水的响应
  •   6.1 引言
  •   6.2 材料与方法
  •     6.2.1 试验设计
  •     6.2.2 指标测定
  •   6.3 结果
  •     6.3.1 不同牧草叶绿素荧光参数差异分析和比较
  • o）和最大荧光（Fm）的变化'>    6.3.2 叶片初始荧光（Fo）和最大荧光（Fm）的变化
  • v/Fm）和PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）的变化'>    6.3.3 叶片PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）和PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）的变化
  •     6.3.4 叶片PSⅡ实际光量子效率（Yield）的变化
  •     6.3.5 叶片光化学猝灭系数（qP）和非光化学猝灭系数（NPQ）的变化
  •   6.4 讨论
  •     6.4.1 不同牧草叶片叶绿素荧光特性分析
  •     6.4.2 不同牧草叶片叶绿素荧光特性对水分胁迫和复水的响应
  •   6.5 小结
  • 第七章 结论与展望
  •   7.1 结论
  •   7.2 研究不足及展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 作者简介

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张静鸽

    导师: 武高林,田福平

    关键词: 半干旱区,干旱胁迫,复水,牧草,生理生态特性

    来源: 西北农林科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 自然地理学和测绘学,畜牧与动物医学

    单位: 西北农林科技大学

    分类号: S812.2

    总页数: 81

    文件大小: 2510K

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