干旱胁迫对榆树幼苗生物量分配的影响

张伟

(辽宁省阜新市彰武县林业局四合城林场，辽宁 阜新 123200)



干旱胁迫对榆树幼苗生物量分配的影响

张伟

(辽宁省阜新市彰武县林业局四合城林场，辽宁 阜新 123200)

干旱是主要的环境胁迫因子之一，严重影响植物的分布与生长发育。通过选取辽宁阜新章古台沙地1年生榆树幼苗为材料，采用盆栽控水方法，设置田间持水量80%、60%、40%和20%等4个水分处理梯度，研究干旱胁迫对榆树幼苗株高、基径及叶片、茎和根系生物量分配的影响。结果表明：随着干旱胁迫程度增加，幼苗茎和根系的生物量逐渐降低；但轻度干旱胁迫增加了株高和基径的生长，提高了叶片生物量，以抵御干旱胁迫的影响。中度干旱胁迫下，增加了根系生物量分配的比例，从而更利于获取水分资源适应干旱环境；重度干旱胁迫下幼苗无法存活。在科尔沁沙地，栽植榆树幼苗保证存活生长的最低田间持水量为40%。

干旱胁迫；抗旱性；榆树；科尔沁沙地

榆树(Ulmuspumila)树干通直，树体高大，绿荫较浓，适应性强，生长快，是城市绿化、庭院绿化、工厂绿化及营造防护林的重要树种。在干瘠、严寒之地常呈灌木状，常被用作绿篱树种栽植。又因其老茎残根萌芽力强，可自野外掘取制作盆景。在林业上也是营造防风林、水土保持林和盐碱地造林的主要树种之一[1]。干旱胁迫影响植物的存活、生长及发育。一般认为，干旱促进根生物量积累，根茎比增大，促进侧根表面积增加，侧根长增加。但有的研究认为，水分胁迫使根质量下降，根的伸长与分生能力减弱，根条数减少，根长缩短[2]。然而，不同学者、不同植物的研究结论之间差异较大[3]。本研究以北方主要绿化树种榆树幼苗为对象，探讨其在不同水分梯度下生物量分配规律，为榆树苗木栽培及抗旱性研究提供理论基础。

1　研究地区与研究方法

1.1研究区概况

研究区位于辽宁省阜新市彰武县林业局四合城林场。该区位于科尔沁沙地东南部，海拔高度345.1 m，年平均气温6.82 ℃，极端最低气温-33.4 ℃，极端最高气温43.2 ℃；年均降水量450 mm，年均蒸发量为1 590 mm，降水主要集中在6—8月。土壤以风沙土为主，植被属内蒙古植物区系，以抗旱性较强的沙生植物为主。

1.2供试材料

试验材料来源于辽宁省阜新市彰武县章古台镇，选取株高、基径一致的1年生榆树幼苗20株。移栽于直径20 cm、高30 cm的塑料盆中，盆中试验用土为章古台沙土。在自然状态下生长2个月后，进行水分胁迫处理。设置适宜(田间持水量的80%)、轻度(田间持水量的60%)、中度(田间持水量的40%)和重度(田间持水量的20%)干旱胁迫。水分胁迫处理过程中，为了降低水分通过土壤表面蒸发，在盆土表面覆盖保鲜膜。在处理过程中，定期移动植物的位置，使每个植物呈随机排列，并在植物之间保持有一定的距离，使冠层不互相接触。控水试验开始后，为防止漏水漏土，盆底用透明胶带密封。

1.3研究方法

用游标卡尺和卷尺测定地径和苗高，计算其生长量。干旱胁迫结束后，将榆树幼苗从土中取出，用蒸馏水快速冲洗根部，并及时用吸水纸吸干表面水分，区分根、茎、叶并迅速进行烘干称质量。

2　结果与分析

2.1干旱胁迫对榆树幼苗成活的影响

干旱胁迫试验15 d后，不同水分梯度的榆树幼苗在生长上表现出显著的差异，在整个干旱胁迫试验过程当中发现，随着干旱胁迫强度增加及胁迫时间延长，各胁迫处理的榆树幼苗生长均受到了不同程度的抑制(表1)。在80%和60%田间持水量下，榆树幼苗能保持较旺盛生命力，生长情况良好；在40%田间持水量下，榆树幼苗几天后开始出现枯黄落叶现象，但部分叶片仍保持正常生理活动；在20%田间持水量下，榆树幼苗出现枯萎死亡。所以，在章古台沙地栽植榆树幼苗，必须保证土壤含水量达到田间持水量的40%以上，才能有效提高榆树幼苗成活率。

表1　干旱胁迫下榆树成活状况

2.2干旱胁迫对榆树幼苗苗高和地径生长的影响

由图1和图2可知，在整个胁迫试验中，幼苗苗高和地径的变化规律基本一致。在适宜水分和轻度胁迫下，榆树幼苗保持正常的生长状况；中度胁迫下，榆树幼苗生理活动减弱，幼苗的苗高与地径生长缓慢。在整个试验期间，与干旱胁迫前相比，80%、60%和40%田间持水量下苗高分别增长了1.6、2.0、1.0 cm，地径分别增长了0.22、0.46和0.02 mm。由此可见，适宜水分和轻度胁迫条件对榆树幼苗苗高和地径生长的影响相对较小，中度胁迫条件下对榆树幼苗苗高和地径的抑制作用明显，重度胁迫下导致榆树幼苗停止生长甚至死亡。

图1干旱胁迫对榆树幼苗苗高的影响

2.3干旱胁迫对榆树幼苗叶片生物量的影响

由图3可知，在干旱胁迫期间，榆树幼苗叶片积累生物量在80%田间持水量下为2.57 g，60%田间持水量下为3.0 g，40%田间持水量下为0.65 g。80%和60%田间持水量下叶片积累生物量是40%田间持水量下的4～5倍，说明榆树幼苗在适宜水分条件下生长良好，叶片积累了正常的生物量，以维持植株的生长；在轻度胁迫下，增加了叶片生物量积累，获取了更多的光能，从而增加了碳吸收用于抵御干旱胁迫；在中度胁迫下，幼苗出现落叶现象，叶片生长受到抑制，生物量积累下降。

2.4干旱胁迫对榆树幼苗茎生物量的影响

由图4可知，榆树幼苗茎部生长量在80%田间持水量下为5.17 g，60%田间持水量下为3.46 g，40%田间持水量下为 3.92 g。说明榆树幼苗随着土壤含水量的下降，茎生物量表现为下降趋势。适宜水分条件下生长良好，维持正常生长；在轻度和中度胁迫下，幼苗出现生长缓慢现象，生物量积累下降。

2.5干旱胁迫对榆树幼苗根系生物量的影响

由图5可知，榆树幼苗根系生长量在80%田间持水量下为4.64 g，60%田间持水量下为4.26 g，40%田间持水量下为3.40 g。说明榆树幼苗随着土壤含水量下降，根系生物量表现为下降趋势。适宜水分条件下生长良好，维持正常生长；在轻度和中度胁迫下，幼苗出现生长缓慢现象，生物量积累下降。

2.6干旱胁迫对榆树幼苗不同器官生物量分配的影响

由图6可知，榆树幼苗在80%田间持水量下各部分生物量分配比例为：叶片14.71%、茎部58.73%、根系26.56%；在60%田间持水量下各部分生物量的分配比例为：叶片17.24%、茎部58.28%、根系24.48%；在40%田间持水量下各部分生物量的分配比例为：叶片7.04%、茎部56.12%、根系36.84%。在适宜和轻度胁迫条件下，榆树幼苗地上部分的生物量比例较大，榆树生长较为良好；在中度胁迫下，榆树为保存水分，减少蒸腾，使得地上部分的生物量有所降低；同时根系生物量比例显著提高，说明榆树幼苗为了汲取更多土壤水分，增加了对根系的投入；对干旱环境有自我适应调节的能力，这是榆树适应干旱环境的重要策略。

3　结论与讨论

在科尔沁沙地，榆树幼苗随着干旱胁迫程度增加，茎和根系的生物量逐渐降低。幼苗在轻度干旱胁迫下增加了株高和基径的生长，提高了叶片生物量，以抵御干旱胁迫的影响。中度干旱胁迫下，幼苗的株高、基径和叶片生物量显著下降，说明对幼苗生长产生一定的影响；幼苗增加了根系生物量分配的比例，有利于获取水分资源，这是适应干旱环境的表现。重度干旱胁迫下幼苗出现死亡，所以，栽植榆树幼苗保证存活生长的最低田间持水量为40%。

[1] 徐士印.水分胁迫对白榆树种生化特性影响[J].防护林科技,2015(4):13-15

[2] 单长卷,梁宗锁.土壤干旱对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响[J].中国生态农业学报,2007,15(5):38-41

[3] 王凯,雷虹,刘建华.春季辽宁西北部主要绿化树种根叶抗旱生理性状评价[J],应用生态学报,2016,27(6): 1853-1860

Effects of Drought Stress on Biomass Allocation ofUlmuspumilaSeedlings

Zhang Wei

(Sihecheng Forest Farm,Bureau of Forestry in Zhangwu County,Fuxin City,Liaoning Province,Fuxin 123200,China)

Drought is the main environmental stress factor that affects plant growth,development and distribution. Taking one-year-oldU.pumilaseedlings in Zhanggutai sand land in Fuxin City of Liaoning Province as research objects,adopting water-controlled in pot,four water gradient of field capacity (80%,60%,40% and 20%) were set;the effects of drought stress on tree height,basal diameter and biomass allocation of leaf,stem and root ofUlmuspumilaseedlings were studied. Result shows that the biomass of stem and root declined with the increase of degree of drought stress. Mild drought stress increase the growth of tree height and basal diameter,increase leaf biomass under to prevent drought stress. The distribution proportion of root biomass increased under moderate drought stress to adapt drought environment. The seedlings were dead under severe drought stress. Therefore,the lowest field capacity for survival and growth ofU.pumilaseedlings should be 40% in Horqin sand land.

drought stress;drought resistance;Ulmuspumila;Horqin sand land

1005-5215(2016)09-0027-03

2016-07-06

国家自然科学基金项目(31400613)

张伟(1981-)，女，辽宁阜新人，大学，工程师，从事防护林与生态恢复研究.

S792.19

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.09.008