保水剂与氮肥互作对沿海防护竹林抗旱性的影响研究

摘要

本文通过对5种沿海防护竹林土壤含水率以及竹子叶片形态实时跟踪测量和观察，并对叶片形态划分等级，直接根据土壤含水率的监测值，同时参照竹种叶片形态的变化，设定了干旱胁迫程度的土壤水分含量区间，分别对应为轻度胁迫（LS）、中度胁迫（MS）、重度胁迫（HS）。研究在干旱胁迫下，单独不同量保水剂处理及保水剂与氮肥互作，5个竹种相关生理生化指标的抗旱响应机制。最后应用因子分析、隶属函数分析法对5个竹种在干旱胁迫下不同处理的生理生化响应进行综合评价，挑选出各个竹种最佳的保水剂配比。结果如下：
　　（1）干旱胁迫下，5个竹种的叶片都出现萎蔫、枯黄和失水皱缩等现象，但施用保水剂处理的抑制小于空白对照。
　　（2）单独不同保水剂处理时，各竹种叶绿素含量都随着胁迫程度的加强大体呈先升高后降低的趋势，但都高于对照。在各胁迫期，勃氏甜龙竹在保水剂30kg/hm2时叶绿素含量最高，分别比对照提高了18.49％、14.86%、19.60%；花吊丝竹在保水剂90kg/hm2时最高，分别比对照提高了38.25%、12.53%、25.32%；大头典竹、绿竹、麻竹在保水剂60kg/hm2时最高，各自分别在不同胁迫期提高了26.49%、18.96%和17.54%，61.19%、27.69%和40.71%，23.85%、36.97%和31.93%。不同量保水剂处理时，叶绿素荧光参数qP和NPQ都随着胁迫程度的加强大体呈先升高后降低的趋势，但都高于对照，Fv/Fm和Yield随干旱胁迫的加剧都呈现下降趋势。在各胁迫期，相同的保水剂处理下，勃氏甜龙竹的叶绿素荧光参数都最高，且相比对照组升高的值在5个竹种中也最高，其值基本都在0.7以上，较为稳定；在各个胁迫期，每个竹种的叶绿素荧光参数都随着保水剂的增加而升高。
　　（3）单独不同保水剂处理时，随着干旱胁迫的加剧，不同保水剂与氮肥处理下5个竹种的电解质渗透率、可溶性糖呈上升趋势，但脯氨酸、可溶性蛋白出现“先升高后下降”的变化趋势，相同的是，每个胁迫期，这几个指标含量随保水剂用量的增加而增加，并高于对照组，且不同胁迫期，同种保水剂处理，勃氏甜龙竹这些指标含量都处于5个竹种之首。各胁迫期，勃氏甜龙竹电解质渗透率分别都在保水剂30kg/hm2处理时最低，相比对照组分别降低了71.43%、33.33%、13.68%；花吊丝竹各胁迫期保水剂90kg/hm2处理都最低，电解质渗透率比对照组分别降低了51.72%、26.92%、3.23%；大头典竹、绿竹、麻竹各胁迫期都分别对应在保水剂60kg/hm2、60kg/hm2、90kg/hm2时最低，电解质渗透率比对照组分别降低了60.71%、25.00%和9.47%，75.00%、31.08%和5.38%，76.67%、35.90%和7.69%。
　　（4）单独不同保水剂处理时，各胁迫期，勃氏甜龙竹可溶性蛋白含量分别都在保水剂30kg/hm2处理时最高，相比对照组分别提高了45.31%、75.43%、72.15%；大头典竹、绿竹各胁迫期都在保水剂60kg/hm2时最高，各自分别在各胁迫期比对照组提高了71.11%、60.39%和80.95%，71.74%、52.04%和55.79%；花吊丝竹各胁迫期在保水剂90kg/hm2处理都最高，可溶性蛋白含量比对照组分别提高了64.60%、67.29%、88.76%；麻竹各胁迫期可溶性蛋白含量分别在保水剂60kg/hm2、60kg/hm2、90kg/hm2时最高，相比比对照组分别提高了91.72%、56.42%、79.66%。
　　（5）单独不同保水剂处理时，各胁迫期，勃氏甜龙竹可溶性糖含量分别都在保水剂30kg/hm2 处理时最高，相比对照组分别提高了56.57%、42.74%、56.60%；大头典竹、麻竹各胁迫期都在保水剂60kg/hm2时最高，各自分别在各胁迫期比对照组提高了57.50%、24.58%和32.76%，114.55%、59.64%和33.05%；花吊丝竹各胁迫期在保水剂90kg/hm2处理都最高，可溶性糖含量比对照组分别提高了393.01%、60.55%、283.11%；绿竹各胁迫期可溶性糖含量分别在保水剂60kg/hm2、90kg/hm2、60kg/hm2时最高，相比比对照组分别提高了70.41%、92.43%、61.02%。
　　（6）单独不同保水剂处理时，各胁迫期，勃氏甜龙竹脯氨酸含量分别在保水剂90kg/hm2、30kg/hm2、90kg/hm2处理时都最低，相比对照组分别降低了11.60%、7.81%、25.34%；大头典竹各胁迫期保水剂90kg/hm2处理都最低，脯氨酸含量比对照组分别降低了9.38%、3.97%、18.50%；花吊丝竹各胁迫期保水剂30kg/hm2处理都最低，脯氨酸含量比对照组分别降低了72.90%、15.20%、41.41%；绿竹各胁迫期都相对应分别在保水剂30kg/hm2、60kg/hm2、30kg/hm2时最低，脯氨酸含量比对照组分别降低了84.58%、20.36%、93.42%；麻竹各胁迫期在保水剂30kg/hm2处理都最低，脯氨酸含量比对照组分别降低了25.90%、11.01%、31.47%
　　（7）单独不同保水剂处理时，MDA含量随着干旱胁迫的加剧呈增加趋势，但在每个胁迫期，随保水剂的增加而呈现降低的趋势，且都低于对照组。勃氏甜龙竹的MDA含量在5个竹种中是最低的，其保水剂30kg/hm2、60kg/hm2、90kg/hm2处理时分别在轻、中、重胁迫期相比对照下降了17.28%、20.93%和21.35%，11.11%、15.12%和16.85%，9.88%、15.07%和14.61%
　　（8）单独不同保水剂处理时，SOD和POD活性都随着胁迫程度的加剧呈先升高后降低的趋势，但都高于对照组。除花吊丝竹的SOD和POD活性随保水剂用量的增加逐渐升高外，其余4个竹种的SOD和POD活性随保水剂用量的增加，先升高后降低，并高于对照组。保水剂60kg/hm2处理在轻度胁迫时，5个竹种的 SOD活性普遍较高，其大小顺序为：绿竹>大头典竹>麻竹>勃氏甜龙竹>花吊丝竹，分别比对照组升高了142.85%、134.88%、104.70%、159.08%、228.31%。对于POD活性来说，保水剂60kg/hm2处理在轻度胁迫时 POD活性也较各胁迫期其他处理高，表现为：勃氏甜龙竹>大头典竹>绿竹>麻竹>花吊丝竹，分别比对照组升高了53.88%、157.22%、196.59%、33.22%、89.62%.纵观所有指标结果，干旱胁迫下，单施保水剂时，勃氏甜龙竹保水剂用量在30kg/hm2时施用效果最好，花吊丝竹在90kg/hm2时最好，其他竹种却都在60kg/hm2时最好。
　　（9）保水剂与氮肥混施时，随干旱加重，勃氏甜龙竹与大头典竹都在中水高氮时叶绿素含量最高，各自在各胁迫期分别比对照提高了49.64%、32.76%和19.37%，45.45%、15.14%和37.03%；花吊丝竹在低水中氮时叶绿素含量最高，各自分别比对照提高了40.31%、43.07%、45.84%；绿竹在高水中氮、高水低氮、低水中氮时最高，各自分别比对照提高了89.67%、55.18%、37.86%；麻竹则在中水高氮、中水高氮、低水中氮时最低，各自分别比对照提高了36.96%、36.89%、44.89%。
　　（10）混施时，5个竹种的叶绿素荧光参数Fv/Fm和Yield随干旱胁迫的加剧都呈现下降趋势，轻度胁迫时大部分竹种都在中氮混施时Fv/Fm最高，高、低水分别与高、低氮混施时Yield最高，除花吊丝外，Fv/Fm和Yield基本能分别保持在0.7以上和0.4以上；中度胁迫时，大多在低水混施时Fv/Fm和Yield都最高，重度胁迫时，大多在也一样在低水混施时Fv/Fm和Yield最高，但更倾向中、高氮与低水混施，此时Fv/Fm除勃氏甜龙竹外都高于0.7，Yield都高于0.4。各胁迫期，各竹种的qP值和NPQ值最高时的处理没有特别的变化规律。
　　（11）混施时，各胁迫期每个竹种各处理的电解质渗透率都低于对照组，随干旱加重，勃氏甜龙竹分别在高水低氮、低水中氮、中水低氮时电解质渗透率最低，各胁迫期分别比对照降低了76.36%、36.99%、15.96%；大头典竹分别在高水高氮、高水高氮、中水中氮时最低，分别比对照降低了45.61%、77.33%、18.75%；花吊丝竹在中水中氮、高水中氮、高水低氮时最低，各胁迫期分别为分别比对照降低了69.84%、15.79%、34.00%；绿竹在高水中氮、中水高氮、中水高氮时最低，分别比对照降低了63.33%、37.50%、27.55%；麻竹则在中水中氮、中水中氮、高水低氮时最低，分别比对照降低了72.46%、34.88%、11.34%。
　　（12）混施时，对于可溶性蛋白含量，随胁迫加重，也是总体呈先升高后降低的趋势，大部分处理都高于对照组，各胁迫期，勃氏甜龙竹分别在低水低氮、高水高氮、高水高氮时可溶性蛋白含量最高，各自分别比对照提高了31.19%、156.92%、106.33%；大头典竹分别在低水低氮、低水高氮、高水高氮时最高，各自分别比对照提高了78.29%、76.52%、300.00%；花吊丝竹在高水高氮、高水低氮、低水高氮时最高，各自分别比对照提高了97.20%、63.95%、64.84%；绿竹在中水中氮、高水低氮、中水中氮时最高，各自分别比对照提高了147.78%、137.20%、152.17%；麻竹则在低水低氮、低水低氮、中水低氮时最高，各自分别比对照提高了175.28%、229.17%、150.00%。
　　（13）混施时，各胁迫期，随着胁迫加重，可溶性糖总体呈先升高后降低的趋势，且都高于对照。勃氏甜龙竹可溶性糖含量分别在中水低氮、高水高氮、中水低氮时可溶性糖含量最高，各自分别比对照提高了16.33%、6.14%、17.91%；大头典竹分别在中水中氮、中水中氮、高水中氮时最高，各自分别比对照提高了30.92%、32.83%、11.15%；花吊丝竹在中水中氮、低水高氮、低水中氮时最高，各自分别比对照提高了34.58%、35.10%、36.38%；绿竹在中水低氮、中水中氮、高水低氮时最高，各自分别比对照提高了58.78%、44.11%、19.53%；麻竹则在高水高氮、高水高氮、低水高氮时最高，各自分别比对照提高了29.19%、32.30%、16.12%。
　　（14）混施时，5个竹种的脯氨酸含量也随着干旱加剧先升高后降低，且依然高于对照组，各胁迫期，勃氏甜龙竹分别在中水中氮、高水中氮、中水中氮时脯氨酸含量最高，各自分别为8.73%、11.30%、46.39%；大头典竹分别在低水低氮、高水高氮、低水低氮时最高，各自分别为41.84%、13.58%、82.64%；花吊丝竹在低水低氮、低水低氮、低水低氮时最高，各自分别为102.48%、16.97%、67.34%；绿竹在低水中氮、高水低氮、低水中氮时最高，各自分别为80.28%、28.05%、88.51%；麻竹则在中水高氮、高水中氮、中水高氮时最高，各自分别为65.57%、31.34%、79.87%。
　　（15）混施时，各胁迫期每个竹种各处理的 MDA含量都低于对照组，说明有施用保水剂和肥料能够减少膜脂透性。各胁迫期，勃氏甜龙竹分别在高水低氮、高水中氮、高水中氮时 MDA含量最低，各自分别为比对照降低了51.85%、81.8%、95.47%；大头典竹分别在高水高氮、中水低氮、中水低氮时最低，各自分别为比对照降低了61.62%、79.91%、87.21%；花吊丝竹在高水低氮、高水低氮、高水高氮时最低，各自分别为比对照降低了58.82%、53.33%、96.43%；绿竹在中水低氮、低水中氮、低水中氮时最低，各自分别为比对照降低了55.81%、90.53%、94.21%；麻竹则在高水低氮、低水中氮、低水中氮时最低，各自分别为比对照降低了56.71%、93.33%、96.43%。
　　（16）混施时，各胁迫期，勃氏甜龙竹分别在低水低氮、低水低氮、高水高氮时SOD活性最高，各自比对照分别高出1.05、1.79、1.11倍；大头典竹分别在中水中氮、中水中氮、中水中氮时最高，各自比对照分别高出0.91、0.69、4.65倍；花吊丝竹在低水低氮、低水低氮、中水中氮时最高，各自比对照分别高出0.51、0.52、2.53倍；绿竹在低水低氮、中水高氮、高水高氮时最高，各自比对照分别高出1.21、0.65、6.24倍；麻竹则在低水低氮、低水低氮、高水中氮时最高，各自比对照分别高出0.57、0.60、1.24倍。
　　（17）混施时，各胁迫期，勃氏甜龙竹分别在高水中氮、高水中氮、低水中氮时POD活性最高，各自比对照分别高出6.66、6.08、1.89倍；大头典竹分别在低水中氮、中水中氮、中水低氮时最高，各自比对照分别高出13.85、7.05、1.87倍；花吊丝竹在低水中氮、低水中氮、中水高氮时最高，各自比对照分别高出38.27、31.86、2.36倍；绿竹在高水中氮、高水中氮、低水中氮时最高，各自比对照分别高出25.66、18.95、5.76倍；麻竹则在高水高氮、高水高氮、中水低氮时最高，各自比对照分别高出16.83、10.12、1.09倍。
　　（18）通过对5个竹种进行因子分析，以特征根大于1，累积贡献率大于或等于85%的原则，提取主成分因子。结果表明：勃氏甜龙竹取三个主成分，累积贡献率为85.988%；大头典竹取四个主成分，累积贡献率为88.149%；花吊丝竹取四个主成分，累积贡献率为91.109%；绿竹取三个主成分，累积贡献率为86.678%；麻竹取三个主成分，累积贡献率为89.887%；
　　（19）采用因子分析，结合模糊数学分析法的隶属函数法对5个竹种的抗旱生理生化指标进行综合评价，得出结论：保水剂及保水剂与氮肥混施对减缓沿海地区竹子受到的干旱胁迫强度有较明显的作用。勃氏甜龙竹的最佳处理为30kg/hm2与600kg/hm2氮肥混施；大头典竹的最佳处理为60kg/hm2保水剂与200kg/hm2氮肥混施；花吊丝竹的最佳处理为90kg/hm2保水剂与400kg/hm2氮肥混施；绿竹的最佳处理为90kg/hm2保水剂与400kg/hm2氮肥混施；麻竹的最佳处理为60kg/hm2保水剂与400kg/hm2氮肥混施。

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1引言

1.1沿海防护林研究的现状

1.2沿海防护林竹林引种研究进展

1.3植物抗旱性的研究综述

1.4保水剂应用技术研究现状

1.5植物抗旱性的综合评价方法

1.6拟解决的关键问题

2研究内容与方法

2.1研究区概况

2.2研究材料

2.3研究方法

2.4数据分析

3不同量保水剂处理对竹种抗旱性的影响结果与分析

3.1试验期间竹种所处干旱胁迫程度的确定

3.2不同量保水剂处理对5个竹种叶绿素含量的影响

3.3不同量保水剂处理对5个竹种叶绿素荧光参数的影响

3.4不同量保水剂处理对5个竹种叶片电解质渗透率的影响

3.5不同量保水剂处理对5个竹种叶片丙二醛（MDA）含量的影响

3.6不同量保水剂处理对5个竹种叶片游离脯氨酸含量的影响

3.7不同量保水剂处理对5个竹种叶片可溶性蛋白含量的影响

3.8不同量保水剂处理对5个竹种叶片可溶性糖含量的影响

3.9不同量保水剂处理对5个竹种叶片SOD活性的影响

3.10不同量保水剂处理对5个竹种叶片POD活性的影响

4不同量保水剂与氮肥互作对竹种抗旱性的影响结果与分析

4.1不同量保水剂与氮肥互作对5个竹种叶绿素含量的影响

4.2不同量保水剂与氮肥互作对5个竹种叶绿素荧光参数的影响

4.3不同量保水剂与氮肥互作对5个竹种电解质渗透率的影响

4.4不同量保水剂与氮肥互作对5个竹种丙二醛（MDA）含量的影响

4.5不同量保水剂与氮肥互作对5个竹种游离脯氨酸含量的影响

4.6不同量保水剂与氮肥互作对5个竹种可溶性蛋白含量的影响

4.7不同量保水剂与氮肥互作对5个竹种可溶性糖含量的影响

4.8不同量保水剂与氮肥互作对5个竹种SOD含量的影响

4.9不同量保水剂与氮肥互作对5个竹种POD含量的影响

5. 5个竹种抗旱性综合评价

5.1生理生化指标的因子分析

5.2隶属函数分析

6.结论与讨论

6.1结论

6.2讨论

参考文献

附录

致谢