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梭梭和骆驼刺对干旱的适应策略差异
植物生态学报
2022, 46 (9):
1064-1076.
DOI: 10.17521/cjpe.2021.0338
该研究目的在于揭示干旱荒漠中2个优势种梭梭(Haloxylon ammodendron)和骆驼刺(Alhagi sparsifolia)是否在适应干旱的策略上存在差异。在新疆艾比湖自然保护区内自然形成的干旱胁迫梯度上, 首先测量梭梭和骆驼刺的3类功能性状(叶、光合和水力性状); 其后分析性状随干旱梯度的变化, 性状在两个物种之间的差别, 两物种应对干旱胁迫时所采用策略的差异性。结果显示: 梭梭和骆驼刺的功能性状在干旱梯度上的变化存在不同。除干物质含量外, 其余10个功能性状在梭梭和骆驼刺间均存在显著差异, 但在干旱梯度与物种的共同作用下, 梭梭与骆驼刺之间性状差异呈现缩小趋势。Pearson相关分析表明, 骆驼刺显著相关的性状仅有10对, 而梭梭有15对。主成分分析可将梭梭11个功能性状分为与植物抗旱能力有关的2个典型性状组合类别, 即干旱胁迫-碳获取组和抗干旱胁迫组。但对骆驼刺, 很难划分出与抗旱有关的性状组合。该研究结果表明, 相较梭梭, 骆驼刺具有更强的耐旱能力, 属于保守型物种, 性状之间联系不显著, 但梭梭的性状之间联系紧密, 它利用各种性状之间的权衡和补偿关系尽可能地减小干旱胁迫。该研究揭示了干旱荒漠中不同生活型植物面对干旱胁迫时的性状间关系和环境适应策略, 丰富了水分生理学和植物生态学的相关理论, 可对荒漠植物的保育和多样性的维持提供一定理论参考。
表1
艾比湖流域干旱梯度划分(平均值±标准差)
正文中引用本图/表的段落
根据土壤水的测量结果和我国的农业土壤干旱等级标准(GB/T 32136-2015, 含水量在12%-15%之间为轻旱, 8%左右为中旱, 5%以下为重旱。我国没有原生系统的土壤干旱分级标准, 故本研究借鉴了农业的国家分类标准), 本研究将土壤含水量平均值为12.74%、9.38%和3.63%的样地分别划分为干旱胁迫水平低(D1)、中等(D2)和高(D3)的样地(表1)。
为了归纳骆驼刺和梭梭在面对干旱胁迫时呈现出的适应方式, 或者是干旱梯度上性状组合的方式。本研究对11个性状值进行PCA (图6)。结果表明: (1)主成分1、2和3的方差解释率分别占骆驼刺性状总方差的48.33%、21.52%和13.52%, 其累积贡献率达到83.37%, 即3个主成分其可解释11个性状应对干旱胁迫的83.37%的变化。第1主成分主要由干物质含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率组成。除干物质含量和水分利用效率与第1主成分呈负相关关系外, 其余3个为正相关关系; 第2主成分主要由叶厚、叶面积和枝比导率组成。它与叶厚和枝比导率呈正相关关系, 相反与叶面积呈负相关关系; 第3主成分的主要组成者包括比叶面积和黎明前枝水势。它与比叶面积呈正相关关系, 与黎明前枝水势呈负相关关系。(2)梭梭PCA结果和骆驼刺存在明显差异, 前两个主成分分别占总性状方差的47.64%和27.95%, 累积贡献率达到75.59%。第1主成分主要由叶厚、比叶面积、干物质含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率组成。它与叶厚、比叶面积和干物质含量呈负相关关系, 相反与净光合速率、气孔导度和蒸腾速率呈正相关关系; 第2主成分主要由水分利用效率、黎明前枝叶水势和枝比导率组成。它与黎明前枝叶水势呈正相关关系, 相反与水分利用效率和枝比导率呈负相关关系。
本文的其它图/表
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