基于离心机技术构建长导管物种木质部栓塞脆弱性曲线的方法研究——以刺槐为例

摘要

木质部栓塞脆弱性曲线(Vulnerability curves，VCs)常用于描述植物木质部水势与木质部栓塞程度之间的相关性，它的建立可揭露在木质部负压不断增大情况下木质部导水率的变化规律，可量化植物木质部对栓塞“事件”的敏感性，这有助于人们更好地理解木质部水势和栓塞之间的关系，能更好地描述和比较树木的耐旱能力，并预测植物对未来气候变化的生理生化反应。离心机法可快速、高效地构建树木木质部栓塞脆弱曲线和测定树木木质部栓塞程度与抗栓塞能力，被广泛应用于植物水分生理学相关研究中，该方法是利用离心机对样品材料旋转离心，通过测量树木枝条在逐渐增大的离心力下木质部导水率来绘制木质部水势与木质部栓塞程度之间关系曲线，即木质部栓塞脆弱曲线。但植物体内水流物理性质的特殊性使离心法建立脆弱曲线易受人为因素影响，如样品枝条开放导管的存在(尤其是长导管树种)使离心机技术建立的脆弱曲线可能是“人工赝品”，因此，基于离心机技术构建的脆弱曲线准确性存在很大争议，遭到很多学者的质疑。
　　为进一步探讨Sperry离心机构建长导管物种脆弱曲线准确性问题，摸索Cochard转子甩水法是否能够有效建立长导管物种脆弱曲线，本研究以长导管物种刺槐(Robina pseudoacacia L.)为研究对象，针对目前常用的两种离心机技术(Cochard转子和Sperry转子)在构建长导管树种木质部栓塞脆弱曲线时可能存在的问题，设计多个不同的实验处理方式，并对不同处理测定的脆弱曲线分析比较，检测离心法构建长导管物种栓塞脆弱性曲线的可靠性和准确性，同时对Cochard转子甩水法改良并建立刺槐当年生枝条木质部甩水曲线，并与自然干燥法测定结果进行比较，验证了该方法的可靠性。此外，通过超纯水浸泡过夜的方式验证超纯水浸泡对刺槐当年生枝条最大导水率的影响，以期为准确且快速构建脆弱曲线方法的改进提供基础。主要研究结果如下:
　　1.相同水位和不同水位处理组在0.25MPa低转速持续离心时大转子枝条和小转子枝条木质部导水率均呈现不断下降，其中相同水位组大转子和小转子枝条木质部导水率与离心时间呈线性负相关(R2均大于0.99)，而不同水位下木质部导水率下降幅度明显大于相同水位组导水率下降幅度。这说明在Sperry转子不同张力下重复离心同一枝条时，枝条两端水位相同和水位不同建立刺槐脆弱曲线过程均存在额外栓塞的引入(除离心造成栓塞外)，且不同水位组存在更多的额外栓塞。
　　2.采用枝条只离心一次方法大小转子枝条在相同水位下建立的脆弱曲线均呈现近“s”形状，其中大转子枝条脆弱曲线P50是-2.333MPa，小转子枝条脆弱曲线P50是-1.959MPa。而枝条在不同离心张力下持续离心时，大小转子枝条在相同水位和不同水位下离心建立的脆弱曲线均呈现“r

目录

摘要

第一章 文献综述

1．2．1木质部导管栓塞概念、形成机制及影响因素

1．2．2栓塞修复机理

1．2．3木质部栓塞脆弱曲线的概念

1．2．4栓塞脆弱曲线建立方法

1．2．5离心机技术测定脆弱曲线原理

1．2．6离心机技术建立栓塞脆弱性曲线存在的争议

1．3研究目的和意义

第二章超纯水浸泡过夜对刺槐当年生枝条最大导水率的影响

2．1引言

2．2材料与方法

2．2．1样地状况

2．2．2样品采样

2．2．3样品处理

2．2．4枝条导水率测定

2．2．5数据处理与分析

2．3结果

2．3．1未经浸泡过夜的枝条最大导水率与冲洗时间的关系

2．3．2浸泡过夜的枝条最大导水率与冲洗时间的关系

2．4讨论

第三章不同实验处理方式下Sperry转子建立刺槐栓塞脆弱曲线的比较

3．1引言

3．2实验材料

3．3实验方法

3．3．1样品处理及枝条最大导水率测定

3．3．2枝条只离心一次方法建立刺槐栓塞脆弱性曲线

3．3．3同一枝条在不同张力下连续离心方法建立刺槐栓塞脆弱性曲线

3．3．4 0．25 MPa恒定张力下枝条导水率与离心时间的关系

3．3．5数据分析

3．4结果

3．4．1枝条只离心一次方法所建立的栓塞脆弱性曲线

3．4．2同一枝条在不同张力下持续离心方法建立的脆弱曲线

3．4．3 0．25 MPa恒定低转速持续离心时枝条木质部导水率与离心时间的关系

3．5讨论

3．5．1开放导管对离心机技术建立栓塞脆弱性曲线的影响

3．5．2建立脆弱曲线方法的可靠度

第四章基于Cochard转子技术建立栓塞脆弱性曲线

4．1引言

4．2实验材料

4．3实验方法

4．3．1空气注入法测定枝条导管长度

4．3．2 Cochard转子模拟Sperry转子测定测定脆弱曲线

4．3．3 Cochard转子甩水法建立甩水曲线

4．3．4数据处理

4．4结果

4．4．1空气注入法测定的枝条导管长度

4．4．2 Cochard转子模拟Sperry转子建立脆弱曲线

4．4．3 Cochard转子甩水法建立刺槐栓塞脆弱性曲线

4．5讨论

第五章结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的研究论文

致谢

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