水分胁迫对两种园林灌木幼苗的影响研究

摘要

水分胁迫是植物生长中过程中最常见的逆境胁迫。华南地区由于夏季高温多暴雨，因而在园林绿地中形成的干旱以及城市化建设引起的水涝时有发生。短期内的水分变化所带来的干旱、水淹以及“干旱—水淹”的交替环境制约了园林植物的生长。根据这样的水分特点，研究植物对水分胁迫的适应性，对海绵城市和低影响绿色基础设施建设具有重要意义。　　本研究选取华南地区常见两种园林灌木翅荚决明（Senna alata Roxb.）、木芙蓉（Hibiscus mutabilis L.）为研究对象，对两种灌木的种子生物学特性和萌发特性、幼苗的生长规律以及幼苗对水分胁迫的响应进行试验。幼苗生长规律每月测一次形态指标，共计5个月；水分胁迫分别设置持续干旱、持续淹水、旱涝交替和对照共四个处理，试验持续28天，每7天测量和测定植物的生物量、形态指标、光合作用参数及叶绿素荧光参数。研究结果如下：　　（1）翅荚决明的种子大小、发芽率和活力指数显著高于木芙蓉（P＜0.01）。在5个月的生长期内，两种灌木生长规律大致呈“快—慢”的变化趋势。翅荚决明的株高、地径增幅显著高于木芙蓉（P＜0.05）；木芙蓉的叶数量与叶面积生长速度显著高于翅荚决明（P＜0.05）；两种灌木的根系形态指标差异不大。　　（2）在对照处理、持续干旱、持续水淹与旱涝交替四种水分处理下，两种灌木的形态生长与生物量大致呈“U”型趋势，即对照处理表现最好，接着是旱涝交替，持续干旱与持续水淹表现较差，并以持续干旱的表现最差。持续干旱胁迫下，两种灌木的地上与地下形态生长均受到严重抑制。在地上部分，两种灌木的株高、地径均显著下降（P＜0.05），叶形态受到严重抑制，其中木芙蓉叶片脱落导致叶片功能完全丧失；在地下部分，两种灌木的根长、根表面积、比根长、比表面积等指标显著下降（P＜0.05），不同根长分级下的指标即LG2、SG2、VG2、TG2在持续干旱下有显著差异（P＜0.05），根系连接长度与根系分叉数呈现明显的此消彼长趋势，权衡关系表现最为明显；两种植物的生物量均有显著下降（P＜0.05），生物量分配均由叶部向根、茎部转移。　　（3）两种灌木的净光合速率、气孔导度以及蒸腾速率在三种水分胁迫下均有显著下降（P＜0.05）。翅荚决明的胞间CO2浓度在持续干旱处理下有显著上升（P＜0.05），木芙蓉的胞间CO2浓度在三种水分胁迫下均有不同程度的升高，与净光合速率的变化方向相反，说明此水分条件下两种植物光合作用限制的原因为非气孔因素。两种灌木的最小荧光参数Fo、非光化学淬灭系数NPQ在水分胁迫下均有不同程度的上升，其中以干旱处理上升最为显著（P＜0.05）。两种灌木的实际光合量子产量Yield、最大光合量子产量Fv/Fm、电子传递效率ETR和光化学猝灭系数qP在各胁迫处理下均有一定程度下降，其中持续干旱与水淹处理下降最为显著（P＜0.05）。　　（4）论文对19个指标进行主成分分析，4个主成分可反映原始数据97.16%的信息。运用模糊隶属函数对两种灌木的水分胁迫抗逆性进行评价，表明翅荚决明的抗旱性、耐涝性以及旱涝交替的适应性均强于木芙蓉。两种灌木对旱涝交替的适应性最强，持续水淹胁迫次之，持续干旱对两种灌木的抑制作用最为严重。翅荚决明在各水分条件下均可生长，而木芙蓉极不适应于干旱环境。两种灌木适宜于持续淹水与旱涝交替的水分条件，如滨水绿地、雨水花园等环境。

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