[00119914]河西湿地保护区典型植物芦苇对干旱胁迫的响应机理及水分阈值的研究

① 课题来源与背景 本项目来源为甘肃省高等学校科研项目一般项目,资金来自甘肃省教育厅。芦苇（Phragmites australis） 是湿地生态系统重要的指示性植物之一,被认为是生产力最高的植物之一,其生长态势对于湿地生态系统的健康状况有直接的指示作用,该物种也是黑河湿地的优势种。由于芦苇自身的生态价值和经济价值,国内外学者开展了广泛的研究,目前,相关芦苇的研究主要集中在生物量、生态型、生理生态特征以及生态服务功能等方面,对干旱区湿地芦苇的形态结构、生理生态、生态补水及生态用水阈值等问题的研究较少。对区域优势物种芦苇种群生长特征进行研究,有利于准确地评价湿地生态系统现状及生产力状况。 ②研究目的与意义 本项目以干旱区黑河湿地优势种芦苇作为研究对象,通过测定芦苇的光合生理指标、抗逆生理指标及生物量,比较不同水分梯度下芦苇对干旱胁迫的适应机制,探讨干旱区湿地植物的光合、叶绿素及干物质积累的适应途径和策略,进一步认识芦苇在逆境中的自我保护特点提供理论支撑,以期为黑河湿地的恢复和保护提供一种新的思路和一定的理论基础数据,为河西走廊生态屏障的建设提供一定的科学依据。 ③主要论点与论据 （1）本研究中,中度（85%）和重度 （75%）干旱条件下芦苇Pn、E和gs日变化值均较CK、95%处理低。75%处理的Pn最低,说明这些水分胁迫可能加剧了芦苇叶片日光合能力的下降和光抑制。同时,水分胁迫降低Pn可能是气孔和非气孔因素共同作用的结果。轻度干旱时Pn的降低是气孔因子起主导因素。但在中度干旱和重度干旱中,气孔和非气孔因子起主导作用。气孔对光合作用的限制在上午占主导地位,而非气孔限制在下午占主导地位。 （2）本研究中,在轻度和中度干旱条件下,芦苇的光合作用日变化呈“双峰”曲线,并有明显的“光合午休”现象。但随着水分胁迫的增加,“光合午休”现象逐渐消失。表明,在严重的干旱情况下,芦苇叶片光抑制可能发生,致使芦苇的光能利用效率显著降低,并最终导致芦苇的光合作用完全受阻。 （3）水分胁迫显著降低了芦苇叶片的WUE。且75%水分胁迫降低最显著。这说明芦苇是一种对干旱敏感的植物,75%是芦苇的水分阈值。 （4）在不同干旱胁迫下芦苇各种荧光参数F0、Fv、Fm和Fv/Fm值变化不同,F0随着水分胁迫的增加而增加,F0在75%的水分胁迫下保持最高,这表明芦苇遭受严重干旱胁迫时PS II会发生损伤或失活。同时在一天的大部分时间里,75%水分处理的Fm和Fv值最低,且复水后不能恢复,但其他水分处理均能快速恢复,恢复时间均为一天,并且基本能达到最初水平。这些结果表明,当芦苇遭受轻微干旱时,它也能很快恢复,但严重干旱时却无法恢复。同时,所有水分处理中,Fm的最小值出现在15:00,这表明,当芦苇遭受干旱胁迫时,PSII损伤或失活发生在15:00左右。 （5）水分胁迫降低了芦苇叶片的光合能力,缩小了光强利用范围,降低了芦苇对光环境的适应性。此外,在我们的研究中,水分胁迫不仅降低了AQY,同时增加了RD。RD的增加将导致芦苇叶片夜间水分的耗散。 （6）芦苇叶片相对含水量下降到57.58%以下是芦苇幼苗生长减少甚至脱水的阈值。在恢复期结束时RWC无明显恢复。说明该植物对干旱环境的适应性较弱。 （7） 重度水分胁迫（处理75%）显著降低了芦苇叶片叶绿素 a、叶绿素b和叶绿素（a+b）。叶绿素a和叶绿素 b平行下降的趋势导致叶绿素a/b的下降。叶绿素含量的下降表明,水分胁迫大于75%时光合系统可能会被严重损害或完全失活。叶绿素a/b的下降说明水分胁迫可能使PSI和PSII之间失衡,导致光合器官的破坏。 （8）在短时间干旱胁迫下,芦苇叶片可溶性蛋白含量逐渐增强,呈显出上升的趋势,但是在长时间干旱胁迫下,其可溶性蛋白含量会随着胁迫程度的逐渐增强逐渐降低。 （9）随着水分胁迫的加剧,芦苇根干重,茎干重、叶干重、总干重和对照相比均显著下降。水分胁迫对芦苇叶片干重的影响较大,达到了极显著水平（P＜0.01）。 ④创见与创新 本项目选取干旱区黑河湿地优势种芦苇作为研究对象,通过测定芦苇的光合生理指标、抗逆生理指标及生物量,比较不同水分梯度下芦苇对干旱胁迫的适应机制,探讨干旱区湿地植物的光合、渗透调节、干物质积累的适应途径和策略,进一步认识芦苇在逆境中的自我保护特点提供理论支撑,以期为黑河湿地的恢复和保护提供一种新的思路和一定的理论基础数据,为河西走廊生态屏障的建设提供一定的科学依据。 ⑤社会经济效益,存在的问题 社会经济效益：本项目主要研究芦苇的抗逆适应性,其数据对芦苇的保护与利用有一定的支撑作用,有利于保护湿地的建群种,促使湿地良好的发展,有利于保护环境和生态屏障。 存在的问题：本项目对干旱胁迫条件下芦苇的光合特性、叶绿素及干物质积累进行了研究,并取得了上述研究成果。但限于经费的制约及自然科学学科跨时较长,研究中仍存在一些不足,干旱胁迫对芦苇地下部分干旱阈值还不是很清楚,这需要在以后的研究中进行补充。 ⑥历年获奖情况 无